CN114693769A - 一种c臂机的标定方法及装置 - Google Patents

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CN114693769A CN202011627673.1A CN202011627673A CN114693769A CN 114693769 A CN114693769 A CN 114693769A CN 202011627673 A CN202011627673 A CN 202011627673A CN 114693769 A CN114693769 A CN 114693769A
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何滨
徐金林
李先红
徐琦
童睿
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Hangzhou Santan Medical Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供了一种C臂机的标定方法及装置，方法包括：获取多种姿态下的标定板的影增图像，标定板包括多个标定球，多个标定球包括用于坐标定位的定位球；基于多个标定球中的定位球，确定每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标；基于每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。应用本申请实施例提供的方案，能够增大C臂机标定的应用范围，提高C臂机标定的准确性。

Description

一种C臂机的标定方法及装置
技术领域
本申请涉及标定技术领域，特别涉及一种C臂机的标定方法及装置。
背景技术
为实现精确稳定的射线输出，高效的实现治疗的目的，需要对C臂机进行标定。目前，C臂机的标定是基于棋盘格模型实现，具体包括：调整棋盘格模型的姿态，记录下C臂机的外参矩阵和棋盘格模型内各个角点的空间坐标；采集不同姿态下的棋盘格模型的图像，对图像进行角点检测，得到棋盘格模型内各个角点的二维坐标；利用不同姿态下棋盘格模型内各个角点的空间坐标、二维坐标以及C臂机的外参矩阵，求得C臂机的内参矩阵和畸变参数等，进而实现C臂机的标定。
上述C臂机的标定方法中，需要检测棋盘格模型内各个角点的二维坐标，这就需要将棋盘格模型完全置于C臂机的影像增强器的视野范围内。而有些C臂机的影像增强器的视野范围比较小，无法容纳下整个棋盘格模型，这导致基于棋盘格模型的C臂机的标定的应用范围较小。另外，棋盘格模型内各个角点容易受周边物体的边缘角、以及周围环境的影响，导致无法检测出图像中棋盘格模型内各个角点，导致到无法准确的标定C臂机。
发明内容
本申请实施例提供一种C臂机的标定方法及装置，以增大C臂机标定的应用范围，提高C臂机标定的准确性。具体技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种C臂机的标定方法，所述方法包括：
获取多种姿态下的标定板的影增图像，所述标定板包括多个标定球，所述多个标定球包括用于坐标定位的定位球；
基于所述多个标定球中的定位球，确定每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标；
基于每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定所述C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。
可选的，所述基于所述多个标定球中的定位球，确定每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标的步骤，包括：
利用预设的圆心检测算法，对每一所述影增图像进行图像识别，得到每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标；
针对每一所述影增图像，获取该影增图像中目标标定球在所述标定板上的相对坐标矩阵，并获取目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵，所述目标姿态为采集该影增图像时所述标定板的姿态；基于所述相对坐标矩阵和所述目标姿态矩阵，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标。
可选的，所述获取采集目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵的步骤，包括：
获取初始姿态下所述标定板的初始姿态矩阵；
获取所述标定板的姿态从所述初始姿态变换为目标姿态时所述标定板的变换矩阵；
基于所述初始姿态矩阵和变换矩阵，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵。
可选的，所述基于所述初始姿态矩阵和变换矩阵，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵的步骤，包括：
利用如下公式，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵：
A1＝B1*A0；
其中，A1表示所述目标姿态矩阵，A0表示所述初始姿态矩阵，B表示所述变换矩阵。
可选的，所述基于所述相对坐标矩阵和所述目标姿态矩阵，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标的步骤，包括：
利用如下公式，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标：
M＝A1*P；
其中，M表示该影增图像中所述目标标定球的世界坐标，A1表示所述目标姿态矩阵，P表示所述相对坐标矩阵。
可选的，所述标定板固定在多轴机械手臂上。
第二方面，本申请实施例提供了一种C臂机的标定装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取多种姿态下的标定板的影增图像，所述标定板包括多个标定球，所述多个标定球包括用于坐标定位的定位球；
第一确定单元，用于基于所述多个标定球中的定位球，确定每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标；
第二确定单元，用于基于每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定所述C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。
可选的，所述第一确定单元，具体用于：
利用预设的圆心检测算法，对每一所述影增图像进行图像识别，得到每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标；
针对每一所述影增图像，获取该影增图像中目标标定球在所述标定板上的相对坐标矩阵，并获取目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵，所述目标姿态为采集该影增图像时所述标定板的姿态；基于所述相对坐标矩阵和所述目标姿态矩阵，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标。
可选的，所述第一确定单元，具体用于：
获取初始姿态下所述标定板的初始姿态矩阵；
获取所述标定板的姿态从所述初始姿态变换为目标姿态时所述标定板的变换矩阵；
基于所述初始姿态矩阵和变换矩阵，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵。
可选的，所述第一确定单元，具体用于：
利用如下公式，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵：
A1＝B1*A0；
其中，A1表示所述目标姿态矩阵，A0表示所述初始姿态矩阵，B表示所述变换矩阵。
可选的，所述第一确定单元，具体用于：
利用如下公式，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标：
M＝A1*P；
其中，M表示该影增图像中所述目标标定球的世界坐标，A1表示所述目标姿态矩阵，P表示所述相对坐标矩阵。
可选的，所述标定板固定在多轴机械手臂上。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现任一所述的C臂机的标定方法步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一所述的C臂机的标定方法步骤。
第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的C臂机的标定方法步骤。
本申请实施例有益效果：
本申请实施例提供的技术方案中，采用包括多个标定球的标定板，对C臂机进行标定。标定板的多个标定球中包括定位球，该定位球可以用于对其他标定球进行坐标定位。这种情况下，只需要标定板上定位球的部分位于影像增强器的视野范围内，就可以实现对标定球的坐标定位，进而实现对C臂机的标定，无需将整个标定板均置于影像增强器的视野范围内。因此，本申请实施例提供的技术方案可以使用与影像增强器的视野范围比较小的C臂机，增大了C臂机标定的应用范围。
另外，本申请实施例提供的技术方案中，标定球在影增图像中为圆形，对C臂机进行标定时，只需检测影增图像中的圆形区域即可，这相对于两种颜色的矩形块交替分布的棋盘格模型来说，其不易周边物体的边缘角、以及周围环境的影响，提高了C臂机标定的准确性。
当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的实施例。
图1为本申请实施例提供的标定板的一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的C臂机的标定方法的第一种流程示意图；
图3为本申请实施例提供的C臂机的标定方法的第二种流程示意图；
图4为本申请实施例提供的标定板的目标姿态矩阵的确定方法的一种流程示意图；
图5为本申请实施例提供的C臂机的标定装置的一种结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为便于理解，下面对本申请实施例中出现的词语进行解释说明。
影增图像，为C臂机上影像增强器采集的图像。
标定参数，包括外参矩阵、内参矩阵和畸变参数等。
目前，基于棋盘格模型的C臂机的标定方法，无法适用于影像增强器的视野范围比较小的C臂机。
此外，棋盘格模型内各个角点容易与周边物体的边缘角产生冲突，且因为光线的问题，可能会导致影增图像中棋盘格模型内两种颜色的矩形块的颜色相近，进而导致影增图像中两种颜色的矩形块对比度不明显，棋盘格模型内各个角点不容易被检测出来；再者，棋盘格模型内一种颜色的矩形块可能与棋盘格模型的背景板颜色相近，导致影增图像中矩形块和背景板的对比度不明显，这同样会导致棋盘格模型内各个角点不容易被检测出来。综上，基于棋盘格模型对C臂机进行标定时，受周边物体的边缘角、以及周围环境的影响，容易导致无法检测出图像中棋盘格模型内各个角点，导致到无法准确的标定C臂机。
为解决上述问题，本申请实施例提供了一种标定板，如图1所示。该标定板又可以称为mark板。该标定板包括多个标定球，这多个标定球又分为普通标定球(如图1中面积较小的圆)和特殊标定球(如图1中面积较大的圆)。特殊标定球可以用于对普通标定球的坐标进行定位，该特殊标定球又可以称为定位球。
本申请实施例中，标定板上定位球的数量可以根据实际需求进行设定，只要保证基于定位球能准确的定位各个标定球的坐标即可。图1中仅以3定位球为例，并不起限定作用。
基于该标定板进行标定时，只需要标定板的定位球位于影像增强器的视野范围内就可以，就可以实现对标定板上的普通标定球的坐标定位，进而实现对C臂机的标定，无需将整个标定板均置于影像增强器的视野范围内。因此，基于本申请实施例提供的标定板，即使影像增强器的视野范围比较小，也可以实现C臂机的定位，增大了C臂机标定的应用范围。
另外，本申请实施例提供的标定板以标定球作为特征点。标定球与背景板的对比度较为明显，在影增图像中标定球与背景板的对比度同样较为明显，其不易周边物体的边缘角、以及周围环境的影响，能够有效提高C臂机标定的准确性。
基于上述标定板，本申请实施例提供了一种C臂机的标定方法。如图2所示，该C臂机的标定方法可以应用于影像增强器、或与影像增强器连接的电子设备。为便于理解，下面以电子设备为执行主体为例进行说明，并不起限定作用。该C臂机的标定方法包括如下步骤。
步骤S21，获取多种姿态下的标定板的影增图像，标定板包括多个标定球，多个标定球包括用于坐标定位的定位球。
在对C臂机进行标定时，C臂机的姿态固定，例如，C臂机的姿态为第一姿态。电子设备可以在保持C臂机的姿态为第一姿态的情况下，将标定板调整为不同姿态。C臂机的影像增强器采集每种姿态下的标定板的影增图像，并将采集到的多张影增图像传递给电子设备。这种情况下，电子设备获得多个影增图像。
在本申请的一个实施例中，标定板可以固定在多轴机械手臂上，该多轴机械手臂安装在台车上。在对C臂机进行标定时，台车放置在C臂机旁，调整多轴机械手臂，使得标定板位于C臂机的影像增强器的视野范围内。在需要调整标定板的姿态时，电子设备可通过调整多轴机械手臂的姿态，来实现对标定板的姿态的调整。相比于其他固定标定板的结构，多轴机械手臂较为灵活，能够使得标定板能够展现更多样的姿态，进而得到更加准确地标定参数。
步骤S22，基于多个标定球中的定位球，确定每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标。
本申请实施例中，电子设备获取的影增图像中包括定位球。电子设备确定标定板上的目标标定球，基于标定板上的定位球，确定每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标。
其中，目标标定球可以为标定板上的任一标定球，不同影增图像中的目标标定球可以相同，也可以不同。像素坐标为影增图像上的坐标系中的坐标。世界坐标为世界坐标系中的坐标。世界坐标又可以称为物理空间坐标。
步骤S23，基于每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。
在得到多个影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，电子设备可以确定C臂机的外参矩阵和内参矩阵。基于C臂机的外参矩阵和内参矩阵，电子设备可以确定C臂机的畸变参数。
例如，目标标定球的像素坐标和世界坐标的关系如下公式：
A2*T*M＝m (1)
其中，m表示目标标定球的像素坐标，M表示目标标定球的世界坐标，A2表示C臂机的内参矩阵，T表示C臂机的外参矩阵。
假定，A2*T＝H＝[h1 h2 h3 h4]，其中，h1、h2、h3和h4均为3*1的矩阵。基于公式(1)可确定矩阵：
H＝A2*T＝m*M-1 (2)
对于C臂机的内参矩阵
Figure BDA0002877851030000081
C臂机的外参矩阵T＝[r1 r2 r3 t]，其中，r1、r2、r3和t均表示3*1的矩阵。在C臂机的外参矩阵中，r1和r2正交，因此有，r1T*r2＝0，|r1|＝|r2|。
结合上述H已知，可确定T＝A2 -1*H，即A2 -1*h1＝r1，A2 -1*h2＝r2，则有：
(A2 -1*h1)T*(A2 -1*h2)＝0 (3)
(A2 -1*h1)T*(A2 -1*h1)＝(A2 -1*h2)T*(A2 -1*h2) (4)
此时，基于上述公式(3)和(4)，C臂机的内参矩阵A2包括5个未知参数。电子设备获取3个影增图像，分别从这3个影增图像中每个影增图像中1个点的坐标值代入上述公式中，得到6个方程。电子设备联立这6个方程，可确定C臂机的内参矩阵A2。在确定C臂机的内参矩阵A2后，结合上述公式(2)，可确定C臂机的外参矩阵T。
畸变参数包括k1、k2、k3、p1和p2。k1、k2和k3为径向畸变参数，p1和p2为切向畸变参数。电子设备可利用如下公式确定C臂机的畸变参数：
Xcorrected＝X*(1+k1*r2+k2*r4+k3*r6)+2*p1*Y+p2*(r2+2X2)； (5)
Ycorrected＝Y*(1+k1*r2+k2*r4+k3*r6)+2*p1*X+p2*(r2+2Y2)； (6)
上式中，X和Y为影增图像中存在畸变的实际坐标值，Xcorrected和Ycorrected为基于C臂机的外参矩阵和内参矩阵对X和Y进行校正后的坐标值，r为(X，Y)距离成像中心的距离。
基于上述公式，电子设备获取3个影增图像，分别从这3个影增图像中每个影增图像中1个点的坐标值代入上述公式中，得到6个方程。电子设备联立这6个方程，可确定C臂机的畸变参数k1、k2、k3、p1和p2。
本申请实施例提供的技术方案中，采用包括多个标定球的标定板，对C臂机进行标定。标定板的多个标定球中包括定位球，该定位球可以用于对其他标定球进行坐标定位。这种情况下，只需要标定板上定位球的部分位于影像增强器的视野范围内，就可以实现对标定球的坐标定位，进而实现对C臂机的标定，无需将整个标定板均置于影像增强器的视野范围内。因此，本申请实施例提供的技术方案可以使用与影像增强器的视野范围比较小的C臂机，增大了C臂机标定的应用范围。
另外，本申请实施例提供的技术方案中，标定球在影增图像中为圆形，对C臂机进行标定时，只需检测影增图像中的圆形区域即可，这相对于两种颜色的矩形块交替分布的棋盘格模型来说，其不易受周边物体的边缘角、以及周围环境的影响，提高了C臂机标定的准确性。
在本申请的一个实施例中，本申请实施例还提供了一种C臂机的标定方法，如图3所示，该C臂机的标定方法中，上述步骤S22可以细化为步骤S221和步骤S222。
步骤S221，利用预设的圆心检测算法，对每一影增图像进行图像识别，得到每一影增图像中目标标定球的像素坐标。
在影增图像中标定板上的标定球表现为圆形。对于每一影增图像，电子设备可以利用预设的圆心检测算法，对每一影增图像进行图像识别，得到每一影增图像中目标标定球的像素坐标。其中，预设的圆心检测算法可以采用相关技术中的圆心检测算法，对此不做限定。
步骤S222，针对每一影增图像，获取该影增图像中目标标定球在标定板上的相对坐标矩阵，并获取目标姿态下标定板的目标姿态矩阵，目标姿态为采集该影增图像时标定板的姿态；基于相对坐标矩阵和目标姿态矩阵，确定该影增图像中目标标定球的世界坐标。
本申请实施例中，标定板上建立坐标系，按照该坐标系，可获得各个标定球的相对坐标矩阵。其中，标定板上标定球的相对坐标矩阵可以为4*1的坐标矩阵，如[x，y，z，1]T。
针对每一个影增图像，电子设备可以基于该影增图像中定位球的相对坐标矩阵，以及定位球与目标标定球相对位置关系，确定目标标定球的相对坐标矩阵。针对每一影增图像，电子设备采集到该影增图像时标定板的姿态的固定的，即目标姿态。电子设备可获取目标姿态下标定板的目标姿态矩阵。电子设备基于相对坐标矩阵和目标姿态矩阵，确定该影增图像中目标标定球的世界坐标。
例如，针对每一影增图像，电子设备可利用如下公式，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标：
M＝A1*P； (7)
其中，M表示该影增图像中目标标定球的世界坐标，A1表示采集该影增图像时标定板的目标姿态矩阵，P表示采集该影增图像时目标标定球的相对坐标矩阵。
本申请实施例对上述步骤S221和步骤S222的执行顺序不做限定。
本申请实施例中，标定板的目标姿态矩阵可以由用户人工手动测量确定，也可以通过其他方式确定。一个示例中，电子设备可以利用标定板的初始姿态矩阵和变换矩阵来确定标定板的目标姿态矩阵。具体如图4所示，标定板的目标姿态矩阵可通过如下步骤确定：
步骤S41，获取初始姿态下标定板的初始姿态矩阵。
本申请实施例中，用户可以预先测量某一姿态下的标定板的姿态矩阵，将该姿态作为标定板的初始姿态，该姿态下的标定板的姿态矩阵作为标定板的初始姿态矩阵。在进行C臂机的标定时，电子设备获取标定板的初始姿态矩阵。
本申请实施例中，标定板的姿态矩阵的行数和标定球的相对坐标矩阵的行数相同。例如，标定球的相对坐标矩阵为4*1的坐标矩阵，则标定板的姿态矩阵为4*4的矩阵，如下：
Figure BDA0002877851030000101
步骤S42，获取标定板的姿态从初始姿态变换为目标姿态时标定板的变换矩阵。
本申请实施例中，在进行C臂机的标定时，电子设备不断调整标定板的姿态。在调整过程中，电子设备可以获取标定板的姿态从初始姿态变换为目标姿态时标定板的变换矩阵。
本申请实施例中，标定板的变换矩阵的维数与标定板的姿态矩阵的维数相同。
例如，标定板的姿态矩阵为4*4的矩阵，则标定板的变换矩阵为4*4的矩阵，如下：
Figure BDA0002877851030000111
其中，[R00，R10，R20]T、[R01，R11，R21]T和[R02，R12，R22]T分别表示旋转矩阵，[T1，T2，T3]T表示平移矩阵。
一个实施例中，标定板固定在多轴机械手臂上。电子设备通过调整多轴机械手臂的姿态，实现对标定板的姿态的调整。这种情况下，电子设备可以直接获取到多轴机械手臂的变换矩阵。由于标定板固定在多轴机械手臂上，因此，多轴机械手臂的变换矩阵即为标定板的变换矩阵。
步骤S43，基于初始姿态矩阵和变换矩阵，确定目标姿态下标定板的目标姿态矩阵。
例如，电子设备可以利用如下公式，确定目标姿态下标定板的目标姿态矩阵：
A1＝B1*A0； (8)
其中，A1表示目标姿态矩阵，A0表示初始姿态矩阵，B表示变换矩阵。
再例如，电子设备利用如下公式，确定目标姿态下标定板的目标姿态矩阵：
A1＝A0*B1； (9)
其中，A1表示目标姿态矩阵，A0表示初始姿态矩阵，B表示变换矩阵。
本申请实施例中，只需要测量出初始姿态下标定板的初始姿态矩阵，后续，电子设备通过结合标定板的初始姿态矩阵以及标定板的变换矩阵，即可确定出标定板的目标姿态矩阵。这无需用户手动测量每种姿态下的标定板的姿态矩阵，节约了人工成本以及标定板的目标姿态矩阵的确定时间。
基于上述公式(8)或(9)，确定标定板的目标姿态矩阵，再结合公式(7)确定影增图像中目标标定球的世界坐标。这使得无需用户手动测量每种姿态下的标定板的各个标定球的世界坐标，节约了人工成本，提高了C臂机的标定效率。
与上述C臂机的标定方法相对应，本申请实施例还提供了一种C臂机的标定装置。参见图5，图5为本申请实施例提供的C臂机的标定装置的一种结构示意图，该装置包括：
获取单元51，用于获取多种姿态下的标定板的影增图像，标定板包括多个标定球，多个标定球包括用于坐标定位的定位球；
第一确定单元52，用于基于多个标定球中的定位球，确定每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标；
第二确定单元53，用于基于每一影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。
在本申请的一个实施例中，第一确定单元52，具体可以用于：
利用预设的圆心检测算法，对每一影增图像进行图像识别，得到每一影增图像中目标标定球的像素坐标；
针对每一影增图像，获取该影增图像中目标标定球在标定板上的相对坐标矩阵，并获取目标姿态下标定板的目标姿态矩阵，目标姿态为采集该影增图像时标定板的姿态；基于相对坐标矩阵和目标姿态矩阵，确定该影增图像中目标标定球的世界坐标。
在本申请的一个实施例中，第一确定单元52，具体可以用于：
获取初始姿态下标定板的初始姿态矩阵；
获取标定板的姿态从初始姿态变换为目标姿态时标定板的变换矩阵；
基于初始姿态矩阵和变换矩阵，确定目标姿态下标定板的目标姿态矩阵。
在本申请的一个实施例中，第一确定单元52，具体可以用于：
利用如下公式，确定目标姿态下标定板的目标姿态矩阵：
A1＝B1*A0；
其中，A1表示目标姿态矩阵，A0表示初始姿态矩阵，B表示变换矩阵。
在本申请的一个实施例中，第一确定单元52，具体可以用于：
利用如下公式，确定该影增图像中目标标定球的世界坐标：
M＝A1*P；
其中，M表示该影增图像中目标标定球的世界坐标，A1表示目标姿态矩阵，P表示相对坐标矩阵。
在本申请的一个实施例中，标定板固定在多轴机械手臂上。
本申请实施例提供的技术方案中，采用包括多个标定球的标定板，对C臂机进行标定。标定板的多个标定球中包括定位球，该定位球可以用于对其他标定球进行坐标定位。这种情况下，只需要标定板上定位球的部分位于影像增强器的视野范围内，就可以实现对标定球的坐标定位，进而实现对C臂机的标定，无需将整个标定板均置于影像增强器的视野范围内。因此，本申请实施例提供的技术方案可以使用与影像增强器的视野范围比较小的C臂机，增大了C臂机标定的应用范围。
另外，本申请实施例提供的技术方案中，标定球在影增图像中为圆形，对C臂机进行标定时，只需检测影增图像中的圆形区域即可，这相对于两种颜色的矩形块交替分布的棋盘格模型来说，其不易周边物体的边缘角、以及周围环境的影响，提高了C臂机标定的准确性。
与上述C臂机的标定方法相对应，本申请实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括处理器61、通信接口62、存储器63和通信总线64，其中，处理器61、通信接口62、存储器63通过通信总线64完成相互间的通信；
存储器63，用于存放计算机程序；
处理器61，用于执行存储器63上所存放的程序时，实现上述任一C臂机的标定方法步骤
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一C臂机的标定方法步骤。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一C臂机的标定方法方法步骤。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、计算机可读存储介质和计算机程序实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种C臂机的标定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多种姿态下的标定板的影增图像，所述标定板包括多个标定球，所述多个标定球包括用于坐标定位的定位球；
基于所述多个标定球中的定位球，确定每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标；
基于每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定所述C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个标定球中的定位球，确定每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标的步骤，包括：
利用预设的圆心检测算法，对每一所述影增图像进行图像识别，得到每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标；
针对每一所述影增图像，获取该影增图像中目标标定球在所述标定板上的相对坐标矩阵，并获取目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵，所述目标姿态为采集该影增图像时所述标定板的姿态；基于所述相对坐标矩阵和所述目标姿态矩阵，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取采集目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵的步骤，包括：
获取初始姿态下所述标定板的初始姿态矩阵；
获取所述标定板的姿态从所述初始姿态变换为目标姿态时所述标定板的变换矩阵；
基于所述初始姿态矩阵和变换矩阵，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始姿态矩阵和变换矩阵，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵的步骤，包括：
利用如下公式，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵：
A1＝B1*A0；
其中，A1表示所述目标姿态矩阵，A0表示所述初始姿态矩阵，B表示所述变换矩阵。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述相对坐标矩阵和所述目标姿态矩阵，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标的步骤，包括：
利用如下公式，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标：
M＝A1*P；
其中，M表示该影增图像中所述目标标定球的世界坐标，A1表示所述目标姿态矩阵，P表示所述相对坐标矩阵。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述标定板固定在多轴机械手臂上。
7.一种C臂机的标定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取多种姿态下的标定板的影增图像，所述标定板包括多个标定球，所述多个标定球包括用于坐标定位的定位球；
第一确定单元，用于基于所述多个标定球中的定位球，确定每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标；
第二确定单元，用于基于每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标和世界坐标，确定所述C臂机的外参矩阵、内参矩阵和畸变参数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：
利用预设的圆心检测算法，对每一所述影增图像进行图像识别，得到每一所述影增图像中目标标定球的像素坐标；
针对每一所述影增图像，获取该影增图像中目标标定球在所述标定板上的相对坐标矩阵，并获取目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵，所述目标姿态为采集该影增图像时所述标定板的姿态；基于所述相对坐标矩阵和所述目标姿态矩阵，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：
获取初始姿态下所述标定板的初始姿态矩阵；
获取所述标定板的姿态从所述初始姿态变换为目标姿态时所述标定板的变换矩阵；
基于所述初始姿态矩阵和变换矩阵，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：
利用如下公式，确定所述目标姿态下所述标定板的目标姿态矩阵：
A1＝B1*A0；
其中，A1表示所述目标姿态矩阵，A0表示所述初始姿态矩阵，B表示所述变换矩阵。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：
利用如下公式，确定该影增图像中所述目标标定球的世界坐标：
M＝A1*P；
其中，M表示该影增图像中所述目标标定球的世界坐标，A1表示所述目标姿态矩阵，P表示所述相对坐标矩阵。
12.根据权利要求7-11任一项所述的装置，其特征在于，所述标定板固定在多轴机械手臂上。
13.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116580103A (zh) * 2023-04-07 2023-08-11 钛玛科（北京）工业科技有限公司 锂电池测量标定方法及装置

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