一种CBCT扫描区域精确定位系统和方法与流程

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一种cbct扫描区域精确定位系统和方法
技术领域
1.本发明涉及口腔cbct扫描区域定位技术领域，具体为一种cbct扫描区域精确定位系统和方法。

背景技术：

2.口腔cbct即锥形束ct，是当今口腔头颅影像设备中比较有前途、具有革命性的设备，其原理是x线发生器以较低的射线量围绕检查物做环形投影，然后将投影的数据在计算机中重建进而获得三维图像，能直观、清晰地反映牙齿、根管、牙弓、颞颌关节等实际情况。
3.主要应用于：1.正畸科。包括：牙列不齐矫正、牙颌面畸形矫正和牙周病辅助正畸。2．口腔内科。包括：牙种植、阻/多生牙定位、牙周疾病、颞下颌关节疾病。3．颌骨囊肿和肿瘤评估。4．耳鼻喉科。包括：鼻旁窦诊断、内耳仿真内窥镜和气道评估。5．整形科。包括：下颌角截骨、颏部填充和颧骨磨骨。
4.众所周知，越远离中心平面（球管角点所在平面），图像伪影越严重。x射线会对人体造成一定程度的辐射伤害。传统定位方法，操作人员在屏蔽室通过机器上激光定位灯确定照射中心位置，然后移动扫描机架，使照射野移动到感兴趣区域。或者通过定位像对感兴趣区域定位，在ct扫描之前拍摄一张定位像，操作者通过拖动定位像上的定位框精准确定扫描部位。
5.通过激光定位的方法，受人为因素干扰，不同操作着定位可能存在偏差，且对经验不丰富的操作者可能出现定位误差。而且医生和患者同处一室，增加了交叉感染风险。通过定位像的方法，患者接受额外辐射，给患者造成不必要的损害。
6.现在cbct系统包含不同扫描视野的机型，如小视野，中视野和大视野，且应用范围越来越广泛，如正畸、种植、颞下颌关节、耳鼻喉诊断等。针对感兴趣区域可以选择精确定位和小视野扫描，可以在满足诊断要求的前提下，尽可能的减少病人辐射剂量。
7.专利“cbct的患者射线照射位置自动调整的系统及方法”提出一种根据前方和侧方摄像头的方法获取头部的中心，按照中心区域进行扫描。该专利方法不能满足小视野情况，而且球管中心位置在头部的中心，不在感兴趣区域所处平面，锥束伪影导致的图像精度下降，影响诊断结果。

技术实现要素：

8.鉴于现有口腔cbct扫描区域定位中存在的问题，提出了本发明。
9.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种cbct扫描区域精确定位系统和方法，包括设置感兴趣区域，其特征在于，所述设置感兴趣区域的输出端与获取面部图像的输入端相连，所述获取面部图像的输出端与面部关键点提取的输入端相连，面部关键点提取的输出端与关键点位置计算的输入端相连。
10.一种cbct扫描区域精确定位方法，包括以下步骤：s1：设置感兴趣扫描区域，如口腔或颞颌关节；
s2：机架球管端面向人体面部，双摄像头获取人体面部图像；s3：人脸关键点检测；s4：根据预设感兴趣区域，计算相关关键点位置；s5：根据计算结果调整机器，如升降扫描架，完成扫描作为本发明所述的一种cbct扫描区域精确定位方法的一种优选方案，其中：所述s3，包括：从给定的人脸图像中检测眼球中心、眼角、鼻尖、嘴角、人脸轮廓部位的关键点，利用asm(active shape model，主动形状模型）算法、aam（active appearance emodel、主动外观模型）算法、cpr（cascaded pose regression，级联的姿势回归）算法、机器学习算法和深度学习算法，通过人脸关键点检测算法，对二维人脸图像进行处理和分析，最终得到二维人脸图像中的二维人脸关键点的定位结果。
11.作为本发明所述的一种cbct扫描区域精确定位方法的一种优选方案，其中：所述s4，包括：根据视觉差和相似三角形原理计算物体或者标记点的位置和距离，其过程为相机标定、双目校正、双目匹配和距离计算。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法自动定位到感兴趣区域，对医生经验要求低，且该方法适用于小视角的系统，同时降低病人剂量。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1是本发明双目摄像头测距整体示意图；图2是本发明第一双目摄像头测距示意图；图3是本发明第二双目摄像头测距示意图；图4是本发明第三双目摄像头测距示意图；图5是本发明摄像头相对球管焦点位置示意图；图6是本发明整体流程图。
具体实施方式
14.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
15.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
实施例
16.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
17.如图1-图6所示，一种cbct扫描区域精确定位系统，包括设置感兴趣区域，其特征在于，设置感兴趣区域的输出端与获取面部图像的输入端相连，获取面部图像的输出端与面部关键点提取的输入端相连，面部关键点提取的输出端与关键点位置计算的输入端相连。
18.一种cbct扫描区域精确定位方法，包括以下步骤：s1：设置感兴趣扫描区域，如口腔或颞颌关节等；s2：机架球管端面向人体面部，双摄像头获取人体面部图像；s3：人脸关键点检测；s4：根据预设感兴趣区域，计算相关关键点位置；s5：根据计算结果调整机器，如升降扫描架，完成扫描。如4步骤计算关键点的位置y，即为球管焦点与要检测位置的距离偏差。
19.在本实例中，s3，包括：从给定的人脸图像中检测诸如眼球中心、眼角、鼻尖、嘴角、人脸轮廓等部位的关键点，利用asm(active shape model，主动形状模型）算法、aam（active appearance emodel、主动外观模型）算法、cpr（cascaded pose regression，级联的姿势回归）算法、机器学习算法和深度学习算法等等。通过上述人脸关键点检测算法，对二维人脸图像进行处理和分析，最终得到二维人脸图像中的二维人脸关键点的定位结果。
20.在本实例中，s4，包括：根据视觉差和相似三角形原理计算物体或者标记点的位置和距离，其过程为相机标定、双目校正、双目匹配和距离计算。
21.需要说明的是，本发明为一种cbct扫描区域精确定位系统和方法，首先，如图1所示，ol和or分别是左右两个相机镜头位置，b是两个镜头之间的距离，左右两个相机成像平面长度是l，并且平行于baseline（ol与or连线）。视角内一点p(x,y,z)，在左右两个图像平面的pl和pr位置，xl和xr分别为图像点到图像平面最左侧的屋里距离，镜头焦距为f，三角形pplpr与三角形polor 相似，则有图2和图3，其中d是像素位差，dx是单位晶圆长度(unit size)，同样的，设像素坐标系下目标位置(u,v),光心位置(u0,v0)，则有图4；为了实现感兴趣区域精确定位，我们把双目测距和面部关键点检测技术应用于cbct系统，减少病人剂量，提高摆位精度，减少操作流程。如图1所示双目摄像头与球管的相对位置。
22.虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：

1.一种cbct扫描区域精确定位系统，包括设置感兴趣区域，其特征在于，所述设置感兴趣区域的输出端与获取面部图像的输入端相连，所述获取面部图像的输出端与面部关键点提取的输入端相连，面部关键点提取的输出端与关键点位置计算的输入端相连。2.一种cbct扫描区域精确定位方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：设置感兴趣扫描区域，如口腔或颞颌关节；s2：机架球管端面向人体面部，双摄像头获取人体面部图像；s3：人脸关键点检测；s4：根据预设感兴趣区域，计算相关关键点位置；s5：根据计算结果调整机器，如升降扫描架，完成扫描。3.根据权利要求2所述一种cbct扫描区域精确定位方法，其特征在于：所述s3，包括：从给定的人脸图像中检测眼球中心、眼角、鼻尖、嘴角、人脸轮廓部位的关键点，利用asm(active shape model，主动形状模型）算法、aam（active appearance emodel、主动外观模型）算法、cpr（cascaded pose regression，级联的姿势回归）算法、机器学习算法和深度学习算法，通过人脸关键点检测算法，对二维人脸图像进行处理和分析，最终得到二维人脸图像中的二维人脸关键点的定位结果。4.根据权利要求2所述一种cbct扫描区域精确定位方法，其特征在于：所述s4，包括：根据视觉差和相似三角形原理计算物体或者标记点的位置和距离，其过程为相机标定、双目校正、双目匹配和距离计算。

技术总结

本发明公开的属于口腔CBCT扫描区域定位技术领域，具体为一种CBCT扫描区域精确定位系统和方法，包括以下步骤：S1：设置感兴趣扫描区域，如口腔或颞颌关节等；S2：机架球管端面向人体面部，双摄像头获取人体面部图像；S3：人脸关键点检测；S4：根据预设感兴趣区域，计算相关关键点位置；S5：根据计算结果调整机器，如升降扫描架，完成扫描。如4步骤计算关键点的位置Y，即为球管焦点与要检测位置的距离偏差。该方法自动定位到感兴趣区域，对医生经验要求低，且该方法适用于小视角的系统，同时降低病人剂量。同时降低病人剂量。同时降低病人剂量。