CN109978927A - 图像配准误差的测量装置及测量方法和*** - Google Patents

图像配准误差的测量装置及测量方法和*** Download PDF

Info

Publication number
CN109978927A
CN109978927A CN201910185761.1A CN201910185761A CN109978927A CN 109978927 A CN109978927 A CN 109978927A CN 201910185761 A CN201910185761 A CN 201910185761A CN 109978927 A CN109978927 A CN 109978927A
Authority
CN
China
Prior art keywords
registration
image
metal marker
error
marker ball
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910185761.1A
Other languages
English (en)
Inventor
肖建如
吕天予
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaao Information Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Jiaao Information Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaao Information Technology Development Co Ltd filed Critical Shanghai Jiaao Information Technology Development Co Ltd
Priority to CN201910185761.1A priority Critical patent/CN109978927A/zh
Publication of CN109978927A publication Critical patent/CN109978927A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种图像配准误差的测量装置及测量方法和***，扫描对象得到CT扫描数据M1与C形臂扫描数据F1；去除M1中的钢珠影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的钢珠影像信息，得到图像F2；将M2与F2数据进行图像配准，得到配准映射关系T；将M1中的钢珠进行分割，提取钢珠的中心点集坐标PM；将F1中的钢珠进行分割，并提取钢珠的中心点集坐标PF；基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差。能够客观量化地衡量配准效果，避免了直接观察配准结果带来的一些主观评估偏差。

Description

图像配准误差的测量装置及测量方法和***
技术领域
本发明涉及图像配准领域，具体地，涉及一种图像配准误差的测量装置及测量方法和***，尤其是涉及一种CT图像与C形臂图像配准误差的测量装置及测量方法和***。
背景技术
目前的CT图像与C形臂图像的配准误差评估只能靠两种方式：肉眼的观测和人体目标特征点的比对。对于肉眼的观测方式而言，配准误差评估难以做到量化衡量，而且很容易被测量者主观因素所影响。
而对于人体目标特征点比对的方式而言，由于CT图像与C形臂图像所反应的人体解剖学特征并非完全一致，而且其投影成像的特性也存在很大区别，故难以找到对应的特征目标点，所以以人体目标特征点的比对方式也难以衡量CT图像与C形臂图像配准的误差。
基于上述两种方式，需要研发出新的误差测量手段以便于简单地将将CT图像与C形臂图像的配准误差客观量化地呈现出来。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种图像配准误差的测量装置及测量方法和***。
根据本发明提供的一种图像配准误差的测量装置，包括标定板，所述标定板的部分表面设置有盲孔，所述盲孔不穿透标定板，所述盲孔内嵌有金属标记球，金属标记球的直径与盲孔的直径相匹配。
优选地，所述金属标记球的直径、小孔的直径设置为1毫米；所述金属标记球以固体胶固定在盲孔内；所述金属标记球是钢珠。
优选地，所述盲孔沿同心圆轨迹间隔均匀分布。
根据本发明提供的一种图像配准误差的测量方法，所述图像配准误差的测量方法，利用获得的配准映射关系T，判定图像配准是否存在误差。
优选地，所述的图像配准误差的测量方法，包括：
构建标定装置步骤：构建标定装置，所述标定装置用于固定扫描对象；
对象扫描步骤：将扫描对象置于标定装置上，进行CT扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为M1；保持扫描对象与标定装置的相对关系不变，进行C形臂扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为F1；
钢珠影像去除步骤：令M1进行图像处理，去除M1中的金属标记球影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的金属标记球影像信息，得到图像F2；
图像配准步骤：进行图像配准，将M2与F2数据进行图像配准，得到配准结果，记为配准映射关系T；
图像分割步骤：进行图像分割，将M1中的金属标记球进行分割，提取金属标记球的中心点集坐标PM；进行图像分割，将F1中的金属标记球进行分割，并提取金属标记球的中心点集坐标PF；
误差测量步骤：基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差，所述误差为PM1与PF之间的坐标距离。
优选地，所述标定装置包括上述的图像配准误差的测量装置。
根据本发明提供的一种图像配准误差的测量***，所述图像配准误差的测量***，利用获得的配准映射关系T，判定图像配准是否存在误差。
优选地，所述的图像配准误差的测量***，包括：
构建标定装置模块：构建标定装置，所述标定装置用于固定扫描对象；
对象扫描模块：将扫描对象置于标定装置上，进行CT扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为M1；保持扫描对象与标定装置的相对关系不变，进行C形臂扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为F1；
钢珠影像去除模块：令M1进行图像处理，去除M1中的金属标记球影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的金属标记球影像信息，得到图像F2；
图像配准模块：进行图像配准，将M2与F2数据进行图像配准，得到配准结果，记为配准映射关系T；
图像分割模块：进行图像分割，将M1中的金属标记球进行分割，提取金属标记球的中心点集坐标PM；进行图像分割，将F1中的金属标记球进行分割，并提取金属标记球的中心点集坐标PF；
误差测量模块：基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差，所述误差为PM1与PF之间的坐标距离。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够客观量化地衡量配准效果，避免了直接观察配准结果带来的一些主观评估偏差；
2、本发明通过添加标定点避免CT和C形臂图像基于扫描对象的特征点难以匹配的成像特性；
3、本发明在配准前将标定点去除，避免了标定点显影对配准算法的影响；
4、本发明适用于任何基于CT和C形臂影像配准算法的评估，甚至可以用来评估不同的CT和C形臂影像配准算法的好坏优劣。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的CT图像与C形臂图像配准误差的测量流程图；
图2为本发明的标定装置示意图；
图3为本发明的误差测算过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种图像配准误差的测量装置，包括标定板，所述标定板的部分表面设置有盲孔，所述盲孔不穿透标定板，所述盲孔内嵌有金属标记球，金属标记球的直径与盲孔的直径相匹配。
具体地，所述金属标记球的直径、小孔的直径设置为1毫米；所述金属标记球以固体胶固定在盲孔内；所述金属标记球是钢珠；所述标定板采用亚克力标定板。
具体地，所述盲孔沿同心圆轨迹间隔均匀分布。
根据本发明提供的一种图像配准误差的测量方法，所述图像配准误差的测量方法，利用获得的配准映射关系T，判定图像配准是否存在误差。
具体地，所述的图像配准误差的测量方法，包括：
构建标定装置步骤：构建标定装置，所述标定装置用于固定扫描对象；
对象扫描步骤：将扫描对象置于标定装置上，进行CT扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为M1；保持扫描对象与标定装置的相对关系不变，进行C形臂扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为F1；
钢珠影像去除步骤：令M1进行图像处理，去除M1中的金属标记球影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的金属标记球影像信息，得到图像F2；
图像配准步骤：进行图像配准，将M2与F2数据进行图像配准，得到配准结果，记为配准映射关系T；
图像分割步骤：进行图像分割，将M1中的金属标记球进行分割，提取金属标记球的中心点集坐标PM；进行图像分割，将F1中的金属标记球进行分割，并提取金属标记球的中心点集坐标PF；
误差测量步骤：基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差，所述误差为PM1与PF之间的坐标距离。
具体地，所述标定装置包括上述的图像配准误差的测量装置。
根据本发明提供的一种图像配准误差的测量***，所述图像配准误差的测量***，利用获得的配准映射关系T，判定图像配准是否存在误差。
具体地，所述的图像配准误差的测量***，包括：
构建标定装置模块：构建标定装置，所述标定装置用于固定扫描对象；
对象扫描模块：将扫描对象置于标定装置上，进行CT扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为M1；保持扫描对象与标定装置的相对关系不变，进行C形臂扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为F1；
钢珠影像去除模块：令M1进行图像处理，去除M1中的金属标记球影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的金属标记球影像信息，得到图像F2；
图像配准模块：进行图像配准，将M2与F2数据进行图像配准，得到配准结果，记为配准映射关系T；
图像分割模块：进行图像分割，将M1中的金属标记球进行分割，提取金属标记球的中心点集坐标PM；进行图像分割，将F1中的金属标记球进行分割，并提取金属标记球的中心点集坐标PF；
误差测量模块：基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差，所述误差为PM1与PF之间的坐标距离。
本发明提供的图像配准误差的测量***，可以通过图像配准误差的测量方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将图像配准误差的测量方法理解为所述图像配准误差的测量***的优选例。
以下结合附图对本发明的优选例做进一步阐述。
如图1所示，先往扫描对象中加上标记点，但是将标记点提取坐标之后将其从影像上去除之后再进行配准。待配准完成并获取了配准映射关系之后，将CT影像中的标记点坐标映射至C形臂图像上，将映射后的标记点与C形臂图像上的标记点位置做一量化对比即可得出配准算法的精度高低。具体来说，步骤如下：
第一步：构建一标定装置，装置的目的用来固定CT与C形臂的扫描目标，如体模或者真正的人体结构等。装置的主要材料为亚克力，主要因为该材料在CT与C形臂下显影不明显。另外，在装置的某些表面部分开以直径约1毫米，且不穿透的小孔，孔内放置直径约1毫米的钢珠，并以固体胶固定于孔内，放置小钢珠的原因是该材料在CT与C形臂下显影非常明显，所述测量的装置如图2所示。
第二步：在标定装置完成后，将体模或者真正的人体结构组织等扫描目标固定与装置上，进行CT扫描，将此数据记为M1。并保持标定和扫描目标的相对关系不变进行C形臂数据扫描，将此数据记为F1。
第三步：用相应的图像算法将M1图像上的钢珠影像信息去除，之后将此数据标记为M2。另外，用其他的算法将F1图像上的钢珠影像信息去除，将此数据标记为F2。
第四步：运行配准算法，将M2与F2数据进行配准，得出配准结果也就是两数据的相应映射关系T。
第五步：运行图像分割算法，将M1中的钢珠进行分割，并提取其中心点集坐标PM。运行图像分割算法，将F1中的钢珠进行分割，并提取其中心点集坐标PF。
第六步：基于映射关系T，将点集坐标PM映射成为另一点集坐标PM1。
第七步：当配准算法不存在任何缺陷时，PM1坐标是与PF完全重合的。但通常，由于配准算法多少存在精度缺陷，PM1无法与PF完全重合，计算点集中对应点的坐标距离便可以衡量配准算法的精度，所述误差测算流程如图3所示。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的***、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种图像配准误差的测量装置，其特征在于，包括标定板，所述标定板的部分表面设置有盲孔，所述盲孔不穿透标定板，所述盲孔内嵌有金属标记球，金属标记球的直径与盲孔的直径相匹配。
2.根据权利要求1所述的图像配准误差的测量装置，其特征在于，所述金属标记球的直径、小孔的直径设置为1毫米；
所述金属标记球以固体胶固定在盲孔内；所述金属标记球是钢珠。
3.根据权利要求1所述的图像配准误差的测量装置，其特征在于，所述盲孔沿同心圆轨迹间隔均匀分布。
4.一种图像配准误差的测量方法，其特征在于，所述图像配准误差的测量方法，利用获得的配准映射关系T，判定图像配准是否存在误差。
5.根据权利要求4所述的图像配准误差的测量方法，其特征在于，包括：
构建标定装置步骤：构建标定装置，所述标定装置用于固定扫描对象；
对象扫描步骤：将扫描对象置于标定装置上，进行CT扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为M1；保持扫描对象与标定装置的相对关系不变，进行C形臂扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为F1；
钢珠影像去除步骤：令M1进行图像处理，去除M1中的金属标记球影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的金属标记球影像信息，得到图像F2；
图像配准步骤：进行图像配准，将M2与F2数据进行图像配准，得到配准结果，记为配准映射关系T；
图像分割步骤：进行图像分割，将M1中的金属标记球进行分割，提取金属标记球的中心点集坐标PM；进行图像分割，将F1中的金属标记球进行分割，并提取金属标记球的中心点集坐标PF；
误差测量步骤：基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差，所述误差为PM1与PF之间的坐标距离。
6.根据权利要求4所述的图像配准误差的测量方法，其特征在于，所述标定装置包括权利要求1至3中任一项所述的图像配准误差的测量装置。
7.一种图像配准误差的测量***，其特征在于，所述图像配准误差的测量***，利用获得的配准映射关系T，判定图像配准是否存在误差。
8.根据权利要求7所述的图像配准误差的测量***，其特征在于，包括：
构建标定装置模块：构建标定装置，所述标定装置用于固定扫描对象；
对象扫描模块：将扫描对象置于标定装置上，进行CT扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为M1；保持扫描对象与标定装置的相对关系不变，进行C形臂扫描，得到扫描数据，将所述扫描数据记为F1；
钢珠影像去除模块：令M1进行图像处理，去除M1中的金属标记球影像信息，得到图像M2；令F1进行图像处理，去除F1中的金属标记球影像信息，得到图像F2；
图像配准模块：进行图像配准，将M2与F2数据进行图像配准，得到配准结果，记为配准映射关系T；
图像分割模块：进行图像分割，将M1中的金属标记球进行分割，提取金属标记球的中心点集坐标PM；进行图像分割，将F1中的金属标记球进行分割，并提取金属标记球的中心点集坐标PF；
误差测量模块：基于配准映射关系T，将中心点集坐标PM进行映射，得到点集坐标PM1，若PM1与PF重合，则判定图像配准不存在误差，否则，则判定图像配准存在误差，所述误差为PM1与PF之间的坐标距离。
9.根据权利要求7所述的图像配准误差的测量***，其特征在于，所述标定装置包括权利要求1至3中任一项所述的图像配准误差的测量装置。
CN201910185761.1A 2019-03-12 2019-03-12 图像配准误差的测量装置及测量方法和*** Pending CN109978927A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910185761.1A CN109978927A (zh) 2019-03-12 2019-03-12 图像配准误差的测量装置及测量方法和***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910185761.1A CN109978927A (zh) 2019-03-12 2019-03-12 图像配准误差的测量装置及测量方法和***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109978927A true CN109978927A (zh) 2019-07-05

Family

ID=67078557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910185761.1A Pending CN109978927A (zh) 2019-03-12 2019-03-12 图像配准误差的测量装置及测量方法和***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109978927A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103251457A (zh) * 2013-03-20 2013-08-21 东南大学 一种用于神经外科立体定向手术的头面部标记点半自动标定方法
CN103445863A (zh) * 2012-06-02 2013-12-18 复旦大学 基于平板电脑的手术导航和增强现实***
CN104000655A (zh) * 2013-02-25 2014-08-27 西门子公司 用于腹腔镜外科手术的组合的表面重构和配准
CN104545961A (zh) * 2014-12-23 2015-04-29 上海逸动医学科技有限公司 X光图像标定器
CN105976372A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京天智航医疗科技股份有限公司 一种术前三维影像与术中透视图像的无标定物配准方法
JP2016181790A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 ソニー株式会社 撮像装置とその製造方法
CN207798001U (zh) * 2017-12-29 2018-08-31 苏州德创测控技术咨询有限公司 一种易于标定的标定板

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103445863A (zh) * 2012-06-02 2013-12-18 复旦大学 基于平板电脑的手术导航和增强现实***
CN104000655A (zh) * 2013-02-25 2014-08-27 西门子公司 用于腹腔镜外科手术的组合的表面重构和配准
CN103251457A (zh) * 2013-03-20 2013-08-21 东南大学 一种用于神经外科立体定向手术的头面部标记点半自动标定方法
CN104545961A (zh) * 2014-12-23 2015-04-29 上海逸动医学科技有限公司 X光图像标定器
JP2016181790A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 ソニー株式会社 撮像装置とその製造方法
CN105976372A (zh) * 2016-05-05 2016-09-28 北京天智航医疗科技股份有限公司 一种术前三维影像与术中透视图像的无标定物配准方法
CN207798001U (zh) * 2017-12-29 2018-08-31 苏州德创测控技术咨询有限公司 一种易于标定的标定板

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张翼: ""脊柱外科手术导航关键技术的研究与***建立"", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
马俊林: ""机器人辅助人工颈椎间盘置换手术导航技术研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109754387B (zh) 一种全身骨显像放射性浓聚灶的智能检测定位方法
CN106326894B (zh) 一种高铁接触网旋转双耳横向销钉不良状态检测方法
CN110547872B (zh) 手术导航注册***
CN104116523B (zh) 一种超声影像分析***及其分析方法
US20090310832A1 (en) Medical Image Processing Method
AU2016222472A1 (en) Identification and registration of multi-marker jig
CN106667512A (zh) X射线成像设备的几何校正方法、乳腺断层成像设备
CN103776482B (zh) 无标尺线指针式仪表刻度的图像检测方法
CN104644171A (zh) 用于磁共振***的定位方法及装置
CN104094390A (zh) 半导体评价装置以及计算机程序
CN107490586A (zh) X射线检查装置及x射线检查方法
US20160210740A1 (en) Method and system for spine position detection
CN108871185A (zh) 零件检测的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质
CN115837155A (zh) 一种立定跳远测量方法及装置
US20190274620A1 (en) Method for diagnosing scoliosis using spatial coordinates of body shape and computer program therefor
CN209059427U (zh) 一种检测配准精度的标准块及其测试***
US9273956B2 (en) Method for determining a distance by X-ray imaging, and X-ray device
CN109978927A (zh) 图像配准误差的测量装置及测量方法和***
US20110295121A1 (en) 3d ultrasound system and method for operating 3d ultrasound system
CN104997525B (zh) 一种数字放射影像设备关键部件选型的装置与方法
US20170281294A1 (en) Marking method and computerized tomography apparatus
CN106645168A (zh) 一种起重机臂筒表面凹凸缺陷的检测方法
CN103055430B (zh) 一种基于红外引导的精确定位跟踪方法和***
CN110702041A (zh) 一种农村土地宅基地面积测量方法、装置和存储介质
US11468580B2 (en) Calculation method, computer-readable recording medium recording calculation program, and information processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190705

RJ01 Rejection of invention patent application after publication