CN109124673B - 一种基于红外摄像头的x线辅助摄影方法、***及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法、***及装置，方法包括：获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整；***包括坐标获取模块、角度计算模块和角度调整模块；装置包括存储器和处理器。本发明无需技术人员进行人工调整，提高了工作效率也降低了重拍率，进而降低病人和家属受到的辐射剂量，可广泛应用于医疗放射技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及医疗放射技术领域，尤其是一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法、***及装置。
背景技术
在临床上，与骶髂关节相关的疾病有20多种，其中以强直性脊柱炎(ankylosingspondylitis，AS)和致密性髂骨炎最为常见，而关于骶髂关节疾病的诊断一般以骶髂关节的影像资料作为确诊依据之一。
在放射科，摄取骶髂关节斜位，被检者需仰卧于摄影台上，双手抱头，被检侧抬高至20～25°角，双下肢稍弯曲，平板探测器下缘平耻骨上缘。通过获取X线图像，观察一侧骶髂关节切线位的情况，以判断骨质密度和关节面、关节间隙是否有病变。在实际操作中，由于个体差异性，技术员在摄影时，对于病人骨盆倾斜角度没有定量的标准，且男、女受检者所需倾斜角度也有所差异，因此容易导致倾斜角度的不准、位置不正，使得所摄照片无法达到诊断要求，常常需要重新拍摄，效率较低，给病人增加了不必要的辐射剂量。
另外，部分受检者在拍摄骶髂关节双斜位时，特别是强直性脊柱炎的受检者，身体相对比较僵硬，往往无法坚持配合完成整个拍摄。在拍摄过程中，容易出现身体移动等异常情况，这也会导致拍摄的图像模糊，关节面显示不佳，无法达到诊断目的，重拍率高。而如果让家属帮忙固定受检者，尽管佩戴了防护服，家属也还会被动接受额外的辐射剂量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种工作效率高且辐射剂量低的，基于红外摄像头的X线辅助摄影方法、***及装置。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，包括以下步骤：
获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；
根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；
根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整。
进一步，所述获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，具体为：
通过红外摄像头分别获取第一红外标记点的第一二维坐标信号、第二红外标记点的第二二维坐标信号和第三红外标记点的第三二维坐标信号。
进一步，所述X线辅助摄影装置包括斜坡支撑架、底座、步进电机和控制器，所述斜坡支撑架与人体腰部相接触，所述底座与床板相接触，所述步进电机与斜坡支撑架连接，所述步进电机的输入端连接控制器的输出端；
所述X线辅助摄影装置用于支撑人体腰部，以使得人体与床板之间构成一定角度。
进一步，所述根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据这一步骤，包括以下步骤：
对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据；
根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据，其中，所述角度数据的计算公式为；
θ为人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度数据；a为第一红外标记点与第三红外标记点之间的距离，b为第一红外标记点与第二红外标记点之间的距离，c为第二红外标记点与第三红外标记点之间的距离。
进一步，所述根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整这一步骤，包括以下步骤：
将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板；
根据角度数据，通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器；
根据角度调整信号，控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度。
进一步，还包括以下步骤：
在进行X线曝光的过程中，通过红外摄像头对人***置进行实时监测，判断人***置是否发生偏移，若是，则停止X线曝光并执行获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，直至完成对人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度的自动调整；反之，则不做处理。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种基于红外摄像头的X线辅助摄影***，包括：
坐标获取模块，用于获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；
角度计算模块，用于根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；
角度调整模块，用于根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整。
进一步，所述角度计算模块包括：
滤波单元，用于对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据；
角度计算单元，用于根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据。
进一步，所述角度调整模块包括：
无线传输单元，用于将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板；
无线控制面板单元，用于根据角度数据，通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器；
角度调整单元，用于根据角度调整信号，控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度。
本发明所采取的第三技术方案是：
一种基于红外摄像头的X线辅助摄影装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载程序，以执行如第一技术方案所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法。
本发明的有益效果是：本发明根据获取的红外标记点来计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据，最后根据计算得到的角度数据来对角度进行自动调整，以使得拍摄得到的X线图像满足诊断需求，本发明无需技术人员进行人工调整，提高了工作效率也降低了重拍率，进而降低病人和家属受到的辐射剂量。
附图说明
图1为本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法的步骤流程图；
图2为本发明基于红外摄像头的X线辅助摄影***的整体结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，包括以下步骤：
获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；
根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；
根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整。
进一步作为优选的实施方式，所述获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，具体为：
通过红外摄像头分别获取第一红外标记点的第一二维坐标信号、第二红外标记点的第二二维坐标信号和第三红外标记点的第三二维坐标信号。
进一步作为优选的实施方式，所述X线辅助摄影装置包括斜坡支撑架、底座、步进电机和控制器，所述斜坡支撑架与人体腰部相接触，所述底座与床板相接触，所述步进电机与斜坡支撑架连接，所述步进电机的输入端连接控制器的输出端；
所述X线辅助摄影装置用于支撑人体腰部，以使得人体与床板之间构成一定角度。
进一步作为优选的实施方式，所述根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据这一步骤，包括以下步骤：
对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据；
根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据，其中，所述角度数据的计算公式为；
θ为人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度数据；a为第一红外标记点与第三红外标记点之间的距离，b为第一红外标记点与第二红外标记点之间的距离，c为第二红外标记点与第三红外标记点之间的距离。
进一步作为优选的实施方式，所述根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整这一步骤，包括以下步骤：
将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板；
根据角度数据，通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器；
根据角度调整信号，控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
在进行X线曝光的过程中，通过红外摄像头对人***置进行实时监测，判断人***置是否发生偏移，若是，则停止X线曝光并执行获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，直至完成对人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度的自动调整；反之，则不做处理。
与图1的方法相对应，本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影***，包括：
坐标获取模块，用于获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；
角度计算模块，用于根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；
角度调整模块，用于根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整。
进一步作为优选的实施方式，所述角度计算模块包括：
滤波单元，用于对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据；
角度计算单元，用于根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据。
进一步作为优选的实施方式，所述角度调整模块包括：
无线传输单元，用于将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板；
无线控制面板单元，用于根据角度数据，通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器；
角度调整单元，用于根据角度调整信号，控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度。
与图1的方法相对应，本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载程序，以执行本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法。
以图2所示的X线辅助摄影***为例，下面详细介绍本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法的具体实施步骤：
S1、如图2所示，本实施例通过红外摄像头获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点1和第二红外标记点2以及设于人体上的第三红外标记点3。
如图2所示，本实施例的第一红外标记点1和第二红外标记点2分别设于X线辅助摄影装置的底座和转角处，第三红外标记点3设于人体上(如图2所示，第三红外标记点可设于斜坡支撑架的顶端)。本发明的红外标记点为红外线反射点，通过红外摄像头高速采集标记点反射回来的红外线数据，可以确定标记点的空间二维坐标。
S2、对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据。
对于步骤S2，由于红外摄像头采集回来的红外线数据中，除了所述的标记点的坐标数据外，还包括一些噪声数据(比如干扰点的数据和误差等)，因此，需要利用最小距离滤波算法对干扰点进行滤除。
其中，所述最小距离滤波算法的计算公式如下：
d为红外摄像头对某一红外标记点连续两帧采集回来的坐标数据，其中(x2，y2)为第二帧数据，(x1，y1)为第一帧数据。由于红外摄像头的高速采集，所以连续两帧采集的时间极短，可以认为红外标记点的位置几乎没有发生变化，d的值小于0.01m。本发明通过采用最小距离滤波算法，可以提高跟踪的实时性和鲁棒性。
S3、根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据，其中，所述角度数据的计算公式为；
θ为人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度数据；a为第一红外标记点与第三红外标记点之间的距离，b为第一红外标记点与第二红外标记点之间的距离，c为第二红外标记点与第三红外标记点之间的距离。
S4、控制器将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板，其中，本实施例采用蓝牙技术来进行无线传输。
S5、如图2所示，根据接收到的角度数据，技术人员在机房外部通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器。
S6、机房内的控制器根据角度调整信号，控制驱动器工作，进而控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度。
S7、同时，在进行X线曝光的过程中，通过红外摄像头对人***置进行实时监测，判断人***置是否发生偏移，若是，则停止X线曝光并执行获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，直至完成对人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度的自动调整；反之，则不做处理。
本发明通过实时监测，如受检者位置发生偏移时，可以及时停止X线曝光并进行角度调整，降低受检者所接受的辐射剂量。
综上所述，本发明一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法、***及装置具有以下优点：
1)、本发明的X线辅助摄影装置可用于拍摄骶髂关节双斜位，包括左斜位、右斜位，受检者平躺在移动床板上保持不动，在受检者腰部下方放置X线辅助摄影装置，避免了由于无法长时间坚持而出现身体移动等异常情况，降低了图像的重拍率，使得拍摄的图像更加清晰；
2)、本发明根据获取的红外标记点来计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据，最后根据计算得到的角度数据来对角度进行自动调整，以使得拍摄得到的X线图像满足诊断需求，技术员可在机房外直接控制步进电机的转动来获取满足要求的X线图像，无需来回进出机房对受检者的角度进行调整，省时省力，提高了工作效率，且降低了病人和家属受到的辐射剂量；
3)、本发明的X线辅助摄影***可对受检者的位置进行实时监测，在受检者的位置发生偏移后，能够及时停止曝光并进行角度调整。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，其特征在于：包括以下步骤：
获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；
根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；
根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，其特征在于：所述获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，具体为：
通过红外摄像头分别获取第一红外标记点的第一二维坐标信号、第二红外标记点的第二二维坐标信号和第三红外标记点的第三二维坐标信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，其特征在于：所述X线辅助摄影装置包括斜坡支撑架、底座、步进电机和控制器，所述斜坡支撑架与人体腰部相接触，所述底座与床板相接触，所述步进电机与斜坡支撑架连接，所述步进电机的输入端连接控制器的输出端；
所述X线辅助摄影装置用于支撑人体腰部，以使得人体与床板之间构成一定角度。
4.根据权利要求1所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，其特征在于：所述根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据这一步骤，包括以下步骤：
对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据；
根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据，其中，所述角度数据的计算公式为；
θ为人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度数据；a为第一红外标记点与第三红外标记点之间的距离；b为第一红外标记点与第二红外标记点之间的距离；c为第二红外标记点与第三红外标记点之间的距离。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，其特征在于：所述根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整这一步骤，包括以下步骤：
将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板；
根据角度数据，通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器；
根据角度调整信号，控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度。
6.根据权利要求1所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法，其特征在于：还包括以下步骤：
在进行X线曝光的过程中，通过红外摄像头对人***置进行实时监测，判断人***置是否发生偏移，若是，则停止X线曝光并执行获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点这一步骤，直至完成对人体与X线辅助摄影装置底部之间所构成的角度的自动调整；反之，则不做处理。
7.一种基于红外摄像头的X线辅助摄影***，其特征在于：包括：
坐标获取模块，用于获取设于X线辅助摄影装置上的第一红外标记点和第二红外标记点以及设于人体上的第三红外标记点；
角度计算模块，用于根据第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据；
角度调整模块，用于根据计算的角度数据，通过X线辅助摄影装置对人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度进行自动调整。
8.根据权利要求7所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影***，其特征在于：所述角度计算模块包括：
滤波单元，用于对获取的第一红外标记点、第二红外标记点和第三红外标记点进行滤波处理，得到三个红外标记点的二维坐标数据；
角度计算单元，用于根据三个红外标记点的二维坐标数据，计算人体与X线辅助摄影装置的底座之间所构成的角度数据。
9.根据权利要求7所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影***，其特征在于：所述角度调整模块包括：
无线传输单元，用于将计算好的角度数据通过无线传输方式发送到机房外部的无线控制面板；
无线控制面板单元，用于根据角度数据，通过无线控制面板生成角度调整信号，并将角度调整信号发送到机房内部的控制器；
角度调整单元，用于根据角度调整信号，控制步进电机转动，以调整人体与X线辅助摄影装置底部所构成的角度。
10.一种基于红外摄像头的X线辅助摄影装置，其特征在于：包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载程序，以执行如权利要求1-6任一项所述的一种基于红外摄像头的X线辅助摄影方法。
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