本申請(qǐng)是一件PCT申請(qǐng)，它要求2014年7月23日提交的題為“systems，devicesandmethodsfortrackingandcompensatingforpatientmotionduringamedicalimagingscan(用于在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/028,194的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)涉及2014年1月23日提交的題為“systems,devicesandmethodsfortrackingandcompensatingforpatientmotionduringamedicalimagingscan(用于在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法)”的PCT申請(qǐng)No.PCT/US2014/012806，其要求2013年3月14日提交的題為“systems，devices，andmethodsfortrackingmovingtargets(用于追蹤移動(dòng)目標(biāo)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.13/831,115,的優(yōu)先權(quán)，并要求2013年1月24日提交的題為“sixdegreesoffreedomopticaltracker(六個(gè)自由度光學(xué)追蹤器)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/849,338的權(quán)益。PCT申請(qǐng)No.PCT/US2014/012806也要求2013年6月12日提交的題為“systems,devicesandmethodsfortrackingmovingtargets(用于追蹤移動(dòng)目標(biāo)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/834,382的優(yōu)先權(quán)。前述每篇申請(qǐng)完整地以引用的方式包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
：本公開文本總體涉及運(yùn)動(dòng)追蹤領(lǐng)域，更具體地涉及在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。有多種模式可執(zhí)行對(duì)患者的醫(yī)學(xué)成像。例如，核磁共振成像(MRI)是放射學(xué)中使用的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，以詳細(xì)地圖像化身體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。MRI掃描儀是一種設(shè)備，其中患者或患者身體的一部分被定位在強(qiáng)磁體下，其中使用磁場(chǎng)來(lái)對(duì)準(zhǔn)某些原子核(一般是氫原子核——質(zhì)子)的磁化，并且施加射頻磁場(chǎng)以系統(tǒng)地改變這種磁化對(duì)準(zhǔn)。這使得原子核產(chǎn)生可由掃描儀檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并且該信息被記錄以構(gòu)造身體的受掃描區(qū)域的圖像。這些掃描通常花費(fèi)若干分鐘(在一些掃描儀內(nèi)高達(dá)大約40分鐘)，并且在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中，任何顯著移動(dòng)都可能損毀這些圖像并需要重復(fù)掃描。2012年2月21日頒證的題為“motiontrackingsystemforrealtimeadaptiveimagingandspectroscopy(用于實(shí)時(shí)適應(yīng)性成像和光譜分析的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng))”的美國(guó)專利No.8,121,361描述了適應(yīng)性地補(bǔ)償目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，并且其公開內(nèi)容被援引加入于此。另外，有多種放射療法、質(zhì)子療法和其它療法可施加至患者。例如，放射療法可施加至目標(biāo)組織區(qū)域。在一些系統(tǒng)中，可響應(yīng)于患者運(yùn)動(dòng)而動(dòng)態(tài)地施加放射療法。然而，在許多這樣的系統(tǒng)中，患者運(yùn)動(dòng)的追蹤不具有高的精確度。因此，這些系統(tǒng)的使用可能導(dǎo)致將放射療法施加至非目標(biāo)組織區(qū)域，由此在有意地影響病變組織的同時(shí)無(wú)意地傷害到健康組織。前述問題對(duì)于質(zhì)子療法和其它療法而言也是如此。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本公開文本提供了在醫(yī)學(xué)成像掃描期間(例如在核磁共振成像掃描期間)追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。一種在MRI掃描或治療期間確定患者頭部或其它身體部分的動(dòng)態(tài)位置和取向的準(zhǔn)確且可靠的方法是在這些期間補(bǔ)償目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的任何嘗試中的必要條件。為此，本文披露了包括實(shí)踐性光學(xué)頭部追蹤能力的系統(tǒng)和方法，它們使用至少第一傳感器(例如第一相機(jī))和第二傳感器(例如第二相機(jī))，比如一對(duì)相機(jī)，例如常見的CCD相機(jī)、常見的白光或LED照明以及標(biāo)記物或目標(biāo)，比如可舒適地和牢固地安裝在對(duì)象骨架上的緊湊的、不昂貴的目標(biāo)。相機(jī)可配置為檢測(cè)任何要求的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍內(nèi)的能量，包括例如紅外、近紅外、可見或外光譜中的一個(gè)或多個(gè)。一些優(yōu)選實(shí)施例可追蹤具有多達(dá)和包括六個(gè)自由度(有時(shí)被稱為6-DOF)的頭部和其它身體運(yùn)動(dòng)。出于概括該發(fā)明的目的，本文描述了本發(fā)明的某些方面、優(yōu)勢(shì)和新穎性特征。要理解，不一定所有這些優(yōu)勢(shì)都能根據(jù)本發(fā)明的任何具體實(shí)施例來(lái)獲得。因此，例如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以這樣一種方式實(shí)現(xiàn)：它取得本文教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)或一組優(yōu)勢(shì)，但不一定取得本文可能教導(dǎo)或暗示的其它優(yōu)勢(shì)。根據(jù)一些實(shí)施例，在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)包括：光標(biāo)記物，其配置為附于患者，其中光標(biāo)記物包括多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)，所述多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)確認(rèn)多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；多個(gè)光檢測(cè)器，其中多個(gè)光檢測(cè)器中的每一個(gè)被定位于沿不同的視線觀察光標(biāo)記物；用于確定標(biāo)記物基準(zhǔn)點(diǎn)的位置的標(biāo)記物位置過濾器，所述標(biāo)記物位置過濾器配置為：從多個(gè)光檢測(cè)器中的每一個(gè)接收數(shù)字圖像，其中每個(gè)數(shù)字圖像代表沿不同的視線的視圖；針對(duì)每個(gè)數(shù)字圖像，確定所述數(shù)字圖像是否包括所述光標(biāo)記物的視圖；以及對(duì)于包括所述光標(biāo)記物的視圖的每個(gè)數(shù)字圖像，確定所述數(shù)字圖像中的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；用于估計(jì)患者的三維姿態(tài)的患者取向過濾器，所述患者取向過濾器被配置成:計(jì)算與多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的多個(gè)基準(zhǔn)屬性，所述多個(gè)基準(zhǔn)屬性是基于多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定位置計(jì)算出的，并重復(fù)地估計(jì)患者的三維姿態(tài)，直到誤差測(cè)量落在閾值內(nèi)為止，所述誤差測(cè)量是基于與多個(gè)對(duì)比屬性相比的多個(gè)基準(zhǔn)屬性而計(jì)算出的，所述多個(gè)對(duì)比屬性是通過假設(shè)物體處于估計(jì)的姿態(tài)而計(jì)算出的，并且一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)被配置成運(yùn)行界標(biāo)位置過濾器和患者取向過濾器，其中一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，患者取向過濾器被配置成在至少100Hz的頻率下重復(fù)地估計(jì)患者的三維姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性包括一組主要量，該組主要量包括與基準(zhǔn)點(diǎn)位置之間的關(guān)系相關(guān)聯(lián)的值。在一些實(shí)施例中，確定每個(gè)數(shù)字圖像是否包括光學(xué)標(biāo)記包括：將數(shù)字圖像中的每個(gè)像素作為兩種顏色之一進(jìn)行分類；將一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域分組，其中所述連接區(qū)域由具有同樣顏色的相鄰的像素組成；基于大小閾值篩選出一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域；計(jì)算一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域的質(zhì)心；和通過所計(jì)算的質(zhì)心，將一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域分組在一起。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)還包括坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器，所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器被配置為重新映射與由患者取向過濾器估計(jì)的患者三維姿態(tài)相關(guān)的坐標(biāo)系；在一些實(shí)施例中，將一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域分組在一起包括：確認(rèn)連接區(qū)域，所述連接區(qū)域具有出現(xiàn)在彼此的像素內(nèi)質(zhì)心，并計(jì)算一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域的每個(gè)組的質(zhì)心。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)在將每個(gè)數(shù)字圖像中的像素分類為白色或者黑色前，二值化處理每個(gè)數(shù)字圖像。在一些實(shí)施例中，計(jì)算一個(gè)或者多個(gè)連接區(qū)域的每個(gè)組的質(zhì)心包括平均一個(gè)或多個(gè)連接區(qū)域的組內(nèi)的每個(gè)連接區(qū)域的質(zhì)心。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)還包括：追蹤過濾器，其被配置成根據(jù)估計(jì)的患者的三維姿態(tài)產(chǎn)生追蹤數(shù)據(jù)以及將追蹤數(shù)據(jù)傳送至醫(yī)學(xué)成像掃描儀控制器，使醫(yī)學(xué)成像掃描控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整醫(yī)學(xué)成像掃描來(lái)補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)還包括：醫(yī)學(xué)成像掃描儀，其中所述醫(yī)學(xué)成像掃描儀被配置成基于追蹤數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整醫(yī)學(xué)成像掃描以補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)。根據(jù)一些實(shí)施例，在磁共振掃描期間動(dòng)態(tài)追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)包括：光標(biāo)記物，其配置為附于正被掃描的患者；第一相機(jī)，其被定位于沿第一視線觀察光標(biāo)記物；第二相機(jī)，其被定位于沿第二視線觀察光標(biāo)記物；以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其被配置成分析由第一和第二相機(jī)生成的圖像來(lái)確定光標(biāo)記物的位置變化，并產(chǎn)生磁共振掃描儀使用的追蹤數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)調(diào)整掃描來(lái)補(bǔ)償光標(biāo)記物的位置變化，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置成動(dòng)態(tài)地確定第一個(gè)相機(jī)，第二相機(jī)或兩個(gè)相機(jī)是否當(dāng)前正在觀察光標(biāo)記物，且其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置成動(dòng)態(tài)地適應(yīng)圖像分析以利用來(lái)自當(dāng)前正在觀察光標(biāo)記物的所有相機(jī)的圖像。在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)還包括：一個(gè)或多個(gè)附加相機(jī)，每個(gè)所述附加相機(jī)被定位于沿不同視線觀察光標(biāo)記物，其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步被配置為動(dòng)態(tài)地確定所有相機(jī)中的哪一個(gè)當(dāng)前正在觀察光標(biāo)記物。在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)還包括：第三相機(jī)，其被定位為沿第三視線觀察光標(biāo)記物以及第四相機(jī)，其被定位為沿第四視線觀察光標(biāo)記物；其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步被配置為動(dòng)態(tài)地確定所有相機(jī)中的哪一個(gè)當(dāng)前正在觀察光標(biāo)記物。在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)還包括：一個(gè)或多個(gè)附加光標(biāo)記物，其配置為附于正在被掃描的患者，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置為，分析由當(dāng)前正在觀察至少一個(gè)光標(biāo)記物的所有相機(jī)產(chǎn)生的圖像，以確定光標(biāo)記物的位置變化，并產(chǎn)生有磁共振掃描儀使用的數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)調(diào)整掃描以補(bǔ)償光標(biāo)記物位置變化。在一些實(shí)施例中，每個(gè)光標(biāo)記物包括多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)，所述多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)定義多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)還包括：磁共振掃描儀，其中所述磁共振掃描儀配置為基于追蹤數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整掃描以補(bǔ)償光標(biāo)記物位置的變化。根據(jù)一些實(shí)施例，在動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)中使用的光標(biāo)記物包括：光學(xué)可見圖案，其包括多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器被配置成限定單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器包括以單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為中心的交替的暗淡和明亮的橢圓形，其中多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中至少一個(gè)比多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中的至少另一個(gè)大，其中光可見圖案對(duì)于與光看見圖案的平面正交的軸是非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。在一些實(shí)施例中，大于多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中的至少另一個(gè)的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中至少一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器以光標(biāo)記物的一個(gè)光軸上的光標(biāo)記物為中心，并從光標(biāo)記物的另一個(gè)軸的光標(biāo)記物中心偏移。在一些實(shí)施例中，大于多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中的至少另一個(gè)的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中至少一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器位于所有其他基準(zhǔn)點(diǎn)定位器所定義的邊界內(nèi)。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物進(jìn)一步包括：安裝部分，其配置為將光標(biāo)記物固定至被追蹤的物體。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物進(jìn)一步包括：固定于安裝部分的第一襯底，所述第一襯底包括多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中的至少一個(gè)以及固定于安裝部分的第二襯底，所述第二襯底包括多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，所述橢圓形包括圓形。在一些實(shí)施例中，所述橢圓形配置為，當(dāng)沿著除了與光學(xué)可見圖案正交以外的視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)距離另一基準(zhǔn)點(diǎn)不超過0.5英寸。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)是由基準(zhǔn)點(diǎn)定位器的質(zhì)心定義的。在一些實(shí)施例中，光學(xué)可見圖案還包括一個(gè)或者多個(gè)非同心圓點(diǎn)。根據(jù)一些實(shí)施例，在磁共振掃描期間動(dòng)態(tài)追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)包括：一個(gè)或者多個(gè)光標(biāo)記物，其配置為被附于正被掃描的患者；一個(gè)或者多個(gè)相機(jī)，其被定位于包括不同的視線；以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其被配置成分析由一個(gè)或者多個(gè)相機(jī)生成的圖像來(lái)確定一個(gè)或者多個(gè)光標(biāo)記物的位置變化，并產(chǎn)生追蹤數(shù)據(jù)，磁共振掃描儀使用該追蹤數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整掃描以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)光標(biāo)記物的確定的位置變化來(lái)補(bǔ)償患者位置變化，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置為動(dòng)態(tài)地確定一個(gè)或多個(gè)相機(jī)中哪一個(gè)當(dāng)前正在觀察光標(biāo)記物，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置為動(dòng)態(tài)地適應(yīng)圖像分析以利用來(lái)自所有當(dāng)前正在觀察光標(biāo)記物的相機(jī)的圖像。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)光標(biāo)記物中的每一個(gè)包括多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)，所述多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)限定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)進(jìn)一步包括：磁共振掃描儀，其中磁共振掃描儀被配置為根據(jù)追蹤數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整掃描以補(bǔ)償患者位置的變化。在某些實(shí)施例中，在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)包括：光標(biāo)記物，其包括光學(xué)可見圖案和安裝部分，所述安裝部分被配置成將光標(biāo)記物固定至被追蹤的物體，所述光學(xué)可見圖案包括多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器，每個(gè)定位器被配置成限定基準(zhǔn)形狀的單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；第一光檢測(cè)器，其沿第一視線定位以數(shù)字成像光學(xué)可見圖案，所述第一光檢測(cè)器被配置成產(chǎn)生光學(xué)可見圖案的第一數(shù)字圖像；第二光檢測(cè)器，其沿第二視線定位以數(shù)字成像光學(xué)可見圖案，所述第二光檢測(cè)器被配置成產(chǎn)生光學(xué)可見圖案的第二數(shù)字圖像；追蹤引擎，其被配置成通過分析第一和第二圖像來(lái)確定六個(gè)自由度上的物體姿態(tài)；以及控制器接口，其被配置成基于姿態(tài)產(chǎn)生追蹤信息并將追蹤信息以電子方式發(fā)送至掃描儀控制器，以在醫(yī)學(xué)成像掃描儀中實(shí)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償；其中追蹤引擎和控制器接口包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，安裝部分被配置成將光標(biāo)記物牢固地連接至被追蹤的物體。在一些實(shí)施例中，安裝部分被配置成將光標(biāo)記物附于患者的頂齒。在一些實(shí)施例中，安裝部分被配置成定制配合患者的頂齒。在一些實(shí)施例中，安裝部分包括粘合劑。在一些實(shí)施例中，光學(xué)可見圖案位于單個(gè)單元結(jié)構(gòu)上。在一些實(shí)施例中，光學(xué)可見圖案分布在至少兩個(gè)非連接結(jié)構(gòu)之間。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物是內(nèi)部發(fā)光的。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器包括交替的暗淡和明亮的橢圓形。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)被追蹤的物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，第一和第二視線隔開90°。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)沿著與光學(xué)可見圖案的法線相隔45°的視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，第一和第二視線相隔30°。在一些實(shí)施例中，第一和第二視線相隔60°。在一些實(shí)施例中，第一和第二視線相隔30-100°的角度。在一些實(shí)施例中，第一視線與光學(xué)可見圖案的法線具有第一角度的角偏移而第二視線與光學(xué)可見圖案的法線具有第二角度的角偏移，其中第一角度的大小與第二角度的大小相同。在一些實(shí)施例中，第一視線與光學(xué)可見圖案的法線具有第一角度的角偏移而第二視線與光學(xué)可見圖案的法線具有第二角度的角偏移，其中第一角度的大小與第二角度的大小不同。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)沿著與光學(xué)可見圖案的法線相隔15°的視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有0.5英寸邊長(zhǎng)的等邊三角形。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)離開另一基準(zhǔn)點(diǎn)不超過0.5英寸。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由基準(zhǔn)點(diǎn)定位器的質(zhì)心定義。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)被追蹤的物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的虛擬基準(zhǔn)形狀。在一些實(shí)施例中，追蹤引擎被配置成花費(fèi)不超過8毫秒來(lái)確定物體的姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，追蹤引擎被配置成花費(fèi)不超過10毫秒來(lái)確定物體的姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，追蹤引擎被配置成在至少100Hz的頻率下重復(fù)地確定物體的姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，追蹤引擎被配置成在不低于醫(yī)學(xué)成像掃描儀的掃描速率的速率下確定物體的姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，第一和第二光檢測(cè)器被配置成連接至醫(yī)學(xué)成像掃描儀。在一些實(shí)施例中，第一和第二光檢測(cè)器被配置成連接至頭籠。在一些實(shí)施例中，第一和第二視線中的至少一個(gè)是間接視線。在一些實(shí)施例中，使用鏡子重新導(dǎo)向該間接視線。在一些實(shí)施例中，使用棱鏡重新導(dǎo)向該間接視線。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括：用于照亮光學(xué)可見圖案的光源。在一些實(shí)施例中，被追蹤的物體是人類患者的頭部。在一些實(shí)施例中，第一和第二光檢測(cè)器被配置成當(dāng)光標(biāo)記物在預(yù)計(jì)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)使得光學(xué)可見圖案一直在檢測(cè)器的視場(chǎng)內(nèi)。在一些實(shí)施例中，追蹤引擎被進(jìn)一步配置成定義對(duì)每個(gè)數(shù)字圖像感興趣的區(qū)域，感興趣的區(qū)域包含其中光學(xué)可見圖案預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的數(shù)字圖像部分，其中追蹤引擎被配置成在確定物體姿態(tài)時(shí)僅分析感興趣的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，追蹤引擎被配置成基于被追蹤的物體的預(yù)期的未來(lái)運(yùn)動(dòng)自動(dòng)地移動(dòng)感興趣的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，分析第一和第二圖像包括：確定基準(zhǔn)點(diǎn)在光檢測(cè)器的坐標(biāo)系內(nèi)的二維位置；基于基準(zhǔn)點(diǎn)的二維位置計(jì)算基準(zhǔn)形狀的六個(gè)基準(zhǔn)屬性；迭代地估算被追蹤的物體的姿態(tài)，直到誤差量落在一閾值量以內(nèi)，所述誤差量是六個(gè)基準(zhǔn)屬性和六個(gè)比較屬性之間的誤差量，所述六個(gè)比較屬性通過假設(shè)物體處于估計(jì)姿態(tài)而計(jì)算出。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)屬性和比較屬性包括下面列出的至少一個(gè)：沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之和；沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜(apparentmediantilt)之和；以及沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之間的差。在一些實(shí)施例中，控制器接口被進(jìn)一步配置成將物體的姿態(tài)從追蹤坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到掃描儀坐標(biāo)系。在某些實(shí)施例中，在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)包括：光標(biāo)記物，其包括光學(xué)可見圖案和安裝部分，所述安裝部分被配置成將光標(biāo)記物固定至被追蹤的物體，所述光學(xué)可見圖案包括多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器，每個(gè)定位器被配置成限定基準(zhǔn)形狀的單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；光檢測(cè)器，其沿第一視線和沿第二視線定位以數(shù)字成像光學(xué)可見圖案，所述第一視線和第二視線由至少一個(gè)分束器形成，所述光檢測(cè)器被配置成產(chǎn)生光學(xué)可見圖案的數(shù)字圖像；所述數(shù)字圖像包括來(lái)自沿第一視線和第二視線兩者的光學(xué)可見圖案的視圖；追蹤引擎，其被配置成通過分析數(shù)字圖像來(lái)確定六個(gè)自由度上的物體姿態(tài)；以及控制器接口，其被配置成基于姿態(tài)產(chǎn)生追蹤信息并將追蹤信息以電子方式發(fā)送至掃描儀控制器，以在醫(yī)學(xué)成像掃描儀中實(shí)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償；其中追蹤引擎和控制器接口包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在某些實(shí)施例中，一種追蹤物體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法包括：通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從第一光檢測(cè)器接收光標(biāo)記物的第一數(shù)字圖像，所述第一數(shù)字圖像代表光標(biāo)記物沿第一視線的視圖；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從第二光檢測(cè)器接收光標(biāo)記物的第二數(shù)字圖像，所述第二數(shù)字圖像代表光標(biāo)記物沿第二視線的視圖，第二視線不同于第一視線，其中光標(biāo)記物包括多個(gè)光學(xué)可見的界標(biāo)，所述多個(gè)光學(xué)可見的界標(biāo)限定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所述多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)限定基準(zhǔn)形狀；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)在第一數(shù)字圖像中的位置；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)在第二數(shù)字圖像中的位置；使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算與基準(zhǔn)形狀關(guān)聯(lián)的多個(gè)基準(zhǔn)屬性，所述多個(gè)基準(zhǔn)屬性是基于多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定位置計(jì)算出的；以及使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重復(fù)地估計(jì)物體的三維姿態(tài)，直到誤差測(cè)量落在可接受的量之內(nèi)為止，所述誤差測(cè)量是基于將多個(gè)基準(zhǔn)屬性與多個(gè)對(duì)比屬性相比而計(jì)算出的，所述多個(gè)對(duì)比屬性是通過假設(shè)物體處于估計(jì)的姿態(tài)而計(jì)算出的，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性中的每一個(gè)是基于沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的屬性而計(jì)算出的。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性中的每一個(gè)描述沿第一視線觀察到的基準(zhǔn)形狀和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀之間的不同變化。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性和多個(gè)對(duì)比屬性包括下面列出的至少一個(gè)：沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之和；沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之和；以及沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之間的差。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性和多個(gè)對(duì)比屬性各自包括六個(gè)屬性。在一些實(shí)施例中，確定第一和第二數(shù)字圖像中的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置包括：確定第一坐標(biāo)集，該第一坐標(biāo)集定義由第一光檢測(cè)器觀察到的基準(zhǔn)形狀的第一二維投影；以及確定第二坐標(biāo)集，該第二坐標(biāo)集定義由第二光檢測(cè)器觀察到的基準(zhǔn)形狀的第二二維投影。在一些實(shí)施例中，計(jì)算多個(gè)基準(zhǔn)屬性包括將第一投影與第二投影進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于估計(jì)的物體三維姿態(tài)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)；并以電子方式將運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器以允許掃描儀補(bǔ)償物體的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過10毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過8毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法還包括在至少100Hz的頻率下重復(fù)該方法。在一些實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)包括交替的暗淡和明亮的橢圓形。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)被物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的虛擬基準(zhǔn)形狀。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由光學(xué)可見界標(biāo)的質(zhì)心定義。某些實(shí)施例包括計(jì)算機(jī)可讀、非臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序以使適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過一個(gè)或多個(gè)處理器計(jì)算機(jī)程序代碼進(jìn)行處理，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在所述適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行追蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括：通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從第一光檢測(cè)器接收光標(biāo)記物的第一數(shù)字圖像，所述第一數(shù)字圖像代表光標(biāo)記物沿第一視線的視圖；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從第二光檢測(cè)器接收光標(biāo)記物的第二數(shù)字圖像，所述第二數(shù)字圖像代表光標(biāo)記物沿第二視線的視圖，第二視線不同于第一視線，其中光標(biāo)記物包括多個(gè)光學(xué)可見的界標(biāo)，所述多個(gè)光學(xué)可見的界標(biāo)限定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所述多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)限定基準(zhǔn)形狀；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)在第一數(shù)字圖像中的位置；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)在第二數(shù)字圖像中的位置；使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算與基準(zhǔn)形狀關(guān)聯(lián)的多個(gè)基準(zhǔn)屬性，所述多個(gè)基準(zhǔn)屬性是基于多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定位置計(jì)算出的；以及使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重復(fù)地估計(jì)物體的三維姿態(tài)，直到誤差測(cè)量落在可接受的量之內(nèi)為止，所述誤差測(cè)量是基于將多個(gè)基準(zhǔn)屬性與多個(gè)對(duì)比屬性相比而計(jì)算出的，所述多個(gè)對(duì)比屬性是通過假設(shè)物體處于估計(jì)的姿態(tài)而計(jì)算出的，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性中的每一個(gè)是基于沿第一視線觀察到的基準(zhǔn)形狀和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的屬性而計(jì)算出的。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性中的每一個(gè)描述沿第一視線觀察到的基準(zhǔn)形狀和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀之間的不同變化。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性和多個(gè)對(duì)比屬性包括下面列出的至少一個(gè)：沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之和；沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之和；以及沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之間的差。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性和多個(gè)對(duì)比屬性各自包括六個(gè)屬性。在一些實(shí)施例中，確定第一和第二數(shù)字圖像中的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置包括：確定第一坐標(biāo)集，該第一坐標(biāo)集定義由第一光檢測(cè)器觀察到的基準(zhǔn)形狀的第一二維投影；以及確定第二坐標(biāo)集，該第二坐標(biāo)集定義由第二光檢測(cè)器觀察到的基準(zhǔn)形狀的第二二維投影。在一些實(shí)施例中，計(jì)算多個(gè)基準(zhǔn)屬性包括將第一投影與第二投影進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括：通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于估計(jì)的物體三維姿態(tài)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)；并以電子方式將運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器以允許掃描儀補(bǔ)償物體的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過10毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過8毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法還包括在至少100Hz的頻率下重復(fù)該方法。在一些實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)包括交替的暗淡和明亮的橢圓形。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)被物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的虛擬基準(zhǔn)形狀。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由光學(xué)可見界標(biāo)的質(zhì)心定義。在某些實(shí)施例中，一種用于追蹤物體運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)包括：標(biāo)記物位置過濾器，用于確定標(biāo)記物基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，所述標(biāo)記物位置過濾器被配置成：從第一光檢測(cè)器接收光標(biāo)記物的第一數(shù)字圖像，所述第一數(shù)字圖像代表光標(biāo)記物沿第一視線的視圖；從第二光檢測(cè)器接收光標(biāo)記物的第二數(shù)字圖像，所述第二數(shù)字圖像代表光標(biāo)記物沿第二視線的視圖，所述第二視線與所述第一視線不同，其中光標(biāo)記物包括多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)，所述多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)定義多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所述多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定義基準(zhǔn)形狀；確定第一數(shù)字圖像中的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；以及確定第二數(shù)字圖像中的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置；物體取向過濾器，用于估計(jì)物體的三維姿態(tài)，所述物體取向過濾器被配置成：計(jì)算與基準(zhǔn)形狀關(guān)聯(lián)的多個(gè)基準(zhǔn)屬性，所述多個(gè)基準(zhǔn)屬性是基于多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定位置計(jì)算出的；并重復(fù)地估計(jì)物體的三維姿態(tài)，直到誤差測(cè)量落在可接受的量之內(nèi)為止，所述誤差測(cè)量是基于將多個(gè)基準(zhǔn)屬性與多個(gè)對(duì)比屬性相比而計(jì)算出的，所述多個(gè)對(duì)比屬性是通過假設(shè)物體處于估計(jì)的姿態(tài)而計(jì)算出的，并且一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)被配置成運(yùn)行界標(biāo)位置過濾器和物體取向過濾器，其中一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性中的每一個(gè)是基于沿第一視線觀察到的基準(zhǔn)形狀和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的屬性而計(jì)算出的。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性中的每一個(gè)描述沿第一視線觀察到的基準(zhǔn)形狀和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀之間的不同變化。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性和多個(gè)對(duì)比屬性包括下面列出的至少一個(gè)：沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之和；沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的位移之間的差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之和；以及沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之差。在一些實(shí)施例中，多個(gè)基準(zhǔn)屬性和多個(gè)對(duì)比屬性各自包括六個(gè)屬性。在一些實(shí)施例中，確定第一和第二數(shù)字圖像中的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置包括：確定第一坐標(biāo)集，該第一坐標(biāo)集定義由第一光檢測(cè)器觀察到的基準(zhǔn)形狀的第一二維投影；以及確定第二坐標(biāo)集，該第二坐標(biāo)集定義由第二光檢測(cè)器觀察到的基準(zhǔn)形狀的第二二維投影。在一些實(shí)施例中，計(jì)算多個(gè)基準(zhǔn)屬性包括將第一投影與第二投影進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括：控制器接口，其被配置成：基于估計(jì)的物體三維姿態(tài)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)；并以電子方式將運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器以允許掃描儀補(bǔ)償物體的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成在不超過10毫秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生估計(jì)的物體三維姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成在不超過8毫秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生估計(jì)的物體三維姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，物體取向過濾器被配置成在至少100Hz的頻率下重復(fù)地估計(jì)物體的三維姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)可見界標(biāo)包括交替的暗淡和明亮的橢圓形。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)被物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)物體處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的虛擬基準(zhǔn)形狀。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由光學(xué)可見界標(biāo)的質(zhì)心定義。在某些實(shí)施例中，在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法包括：由一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析沿第一視線觀察到的光標(biāo)記物的第一數(shù)字圖像以確定沿第一視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的第一組二維坐標(biāo)；通過計(jì)算機(jī)程序分析沿第二視線觀察到的光標(biāo)記物的第二數(shù)字圖像以確定沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的第二組二維坐標(biāo)；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于比較第一組和第二組二維坐標(biāo)的屬性來(lái)計(jì)算第一組六個(gè)主要量；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供患者在三維上的取向的估計(jì)，所述估計(jì)包括六個(gè)自由度；當(dāng)患者理論上根據(jù)所述估計(jì)取向時(shí)，使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于比較沿第一和第二視線觀察到的理論基準(zhǔn)點(diǎn)的屬性來(lái)計(jì)算第二組六個(gè)主要量；確定第一組六個(gè)主要量和第二組六個(gè)主要量之間的誤差量；重復(fù)地修正估計(jì)；計(jì)算第二組六個(gè)主要量，并且如果誤差量不落在可接受的閾值內(nèi)則確定誤差量，直到誤差量落在可接受的閾值內(nèi)為止；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于患者取向的估計(jì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)；并以電子方式將所述運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器以允許在醫(yī)學(xué)成像掃描期間針對(duì)患者運(yùn)動(dòng)對(duì)醫(yī)學(xué)成像掃描儀作出補(bǔ)償，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，第一組六個(gè)主要量是基于由沿第一視線觀察和沿第二視線觀察的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的性質(zhì)而計(jì)算出。在一些實(shí)施例中，第一組和第二組的六個(gè)主要量的每個(gè)主要量描述了由沿第一視線觀察和沿第二視線觀察的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀之間的不同變化。在一些實(shí)施例中，第一組和第二組的六個(gè)主要量的這些主要量包括下列至少一個(gè)：由沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的位移之和；由沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的位移之差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；由沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之和；以及沿由第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之差。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過10毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過8毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法還包括在至少100Hz的頻率下重復(fù)該方法。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)患者處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是一個(gè)虛擬基準(zhǔn)形狀，其多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由光學(xué)可見界標(biāo)的質(zhì)心定義。某些實(shí)施例包括計(jì)算機(jī)可讀、非臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序以使適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過一個(gè)或多個(gè)處理器計(jì)算機(jī)程序代碼進(jìn)行處理，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在所述適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括：由一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析沿第一視線觀察到的光標(biāo)記物的第一數(shù)字圖像以確定沿第一視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的第一組二維坐標(biāo)；通過計(jì)算機(jī)程序分析沿第二視線觀察到的光標(biāo)記物的第二數(shù)字圖像以確定沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的第二組二維坐標(biāo)；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于比較第一組和第二組二維坐標(biāo)的屬性來(lái)計(jì)算第一組六個(gè)主要量；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供患者在三維上的取向的估計(jì)，所述估計(jì)包括六個(gè)自由度；當(dāng)患者理論上根據(jù)所述估計(jì)取向時(shí)，使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于比較沿第一和第二視線觀察到的理論基準(zhǔn)點(diǎn)的屬性來(lái)計(jì)算第二組六個(gè)主要量；確定第一組六個(gè)主要量和第二組六個(gè)主要量之間的誤差量；重復(fù)地修正估計(jì)；計(jì)算第二組六個(gè)主要量，并且如果誤差量未落入可接受的閾值內(nèi)則確定誤差量，直到誤差量落入可接受的閾值內(nèi)為止；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于患者取向的估計(jì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)；并以電子方式將所述運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器使得在醫(yī)學(xué)成像掃描期間得以針對(duì)患者運(yùn)動(dòng)對(duì)醫(yī)學(xué)成像掃描儀作出補(bǔ)償，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，第一組六個(gè)主要量是基于由沿第一視線觀察和沿第二視線觀察的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的性質(zhì)被計(jì)算出的。在一些實(shí)施例中，第一組和第二組的六個(gè)主要量的每個(gè)主要量描述了由沿第一視線觀察和沿第二視線觀察的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀之間的不同變化。在一些實(shí)施例中，第一組和第二組的六個(gè)主要量的這些主要量包括下列至少一個(gè)：由沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的位移之和；由沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的位移之間的差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；由沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之和；以及沿由第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之間的差。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過10毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法花費(fèi)不超過8毫秒的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，該方法還包括在至少100Hz的頻率下重復(fù)該方法。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)患者處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是一個(gè)虛擬基準(zhǔn)形狀，其多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由光學(xué)可見界標(biāo)的質(zhì)心定義。在某些實(shí)施例中，在醫(yī)學(xué)成像掃描期間追蹤和補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)包括：標(biāo)記物位置過濾器，被配置成：分析沿第一視線觀察的光標(biāo)記物的第一數(shù)字圖像以確定沿第一視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的第一組二維坐標(biāo)；以及分析沿第二視線觀察的光標(biāo)記物的第二數(shù)字圖像以確定沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的第二組二維坐標(biāo)；一物體方位過濾器，被配置成：基于比較第一組和第二組二維坐標(biāo)的屬性而計(jì)算第一組六個(gè)主要量；提供患者在三維上的方位的估計(jì)，所述估計(jì)包括六個(gè)自由度；當(dāng)患者理論上根據(jù)所述估計(jì)取向時(shí)，基于比較沿第一和第二視線觀察到的理論基準(zhǔn)點(diǎn)的屬性來(lái)計(jì)算第二組六個(gè)主要量；確定第一組六個(gè)主要量和第二組六個(gè)主要量之間的誤差量；以及重復(fù)地修正所述估計(jì)；計(jì)算第二組六個(gè)主要量，并且如果誤差量不落在可接受的閾值內(nèi)則確定誤差量，直到誤差量落在可接受的閾值內(nèi)為止；控制器接口，被配置成：基于患者方位的估計(jì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)；并將運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)以電子方式發(fā)送至掃描儀控制器，以在醫(yī)學(xué)成像掃描期間允許針對(duì)患者的運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償醫(yī)學(xué)成像掃描儀；以及一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)，被配置成運(yùn)作標(biāo)記物位置過濾器、物體方位過濾器以及控制器接口，其中一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)處理器和電子存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，第一組六個(gè)主要量是基于由沿第一視線觀察和沿第二視線觀察的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的性質(zhì)而計(jì)算出的。在一些實(shí)施例中，第一組和第二組的六個(gè)主要量的每個(gè)主要量描述了由沿第一視線觀察和沿第二視線觀察的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀之間的不同變化。在一些實(shí)施例中，第一組和第二組的六個(gè)主要量的這些主要量包括下列至少一個(gè)：由沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的位移之和；由沿第一視線觀察到和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的位移之間的差；沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的從第一基準(zhǔn)點(diǎn)至第二基準(zhǔn)點(diǎn)的距離差；由沿第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之和；以及沿由第一視線觀察到的和沿第二視線觀察到的多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的可視中位傾斜之間的差。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成在不超過10毫秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生患者方位的估計(jì)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成在不超過8毫秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生患者方位的估計(jì)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成在至少100Hz的頻率下重復(fù)地產(chǎn)生患者方位的估計(jì)。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是三角形，該三角形被配置成當(dāng)患者處于原始位置并沿第一和第二視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，由多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀是一個(gè)虛擬基準(zhǔn)形狀，其多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由光學(xué)可見界標(biāo)的質(zhì)心定義。在某些實(shí)施例中，用于運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的光標(biāo)記物包括：光學(xué)可見圖案，其包括多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器被配置成限定基準(zhǔn)形狀的單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器包括以單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為中心的交替的暗淡和明亮的橢圓形；以及安裝部分，被配置成將光標(biāo)記物附連至被追蹤的物體。在一些實(shí)施例中，橢圓形被配置成當(dāng)沿著與除了與光學(xué)可見圖案正交以外的視線觀察時(shí)呈圓形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有0.5英寸邊長(zhǎng)的等邊三角形。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)離開另一基準(zhǔn)點(diǎn)不超過0.5英寸。在一些實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)由基準(zhǔn)點(diǎn)定位器的質(zhì)心定義。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是三角形，其被配置成當(dāng)沿著與除了與光學(xué)可見圖案正交以外的視線觀察時(shí)呈等邊三角形。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀不是光學(xué)可見的。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)形狀是具有限定虛擬基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)的虛擬基準(zhǔn)形狀。在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物進(jìn)一步包括內(nèi)部光源以照亮光學(xué)可見圖案。在一些實(shí)施例中，安裝部分被配置成將光標(biāo)記物牢固地連接至被追蹤的物體。在一些實(shí)施例中，安裝部分被配置成將光標(biāo)記物附于患者的頂齒。在一些實(shí)施例中，安裝部分被配置成定制配合到患者的頂齒。在一些實(shí)施例中，安裝部分包括粘合劑。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物被配置成被用作運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的標(biāo)記物以在醫(yī)學(xué)成像掃描期間對(duì)運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物被配置成用作運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的標(biāo)記物以在放射治療期間對(duì)運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償。在某些實(shí)施例中，追蹤具有高達(dá)六個(gè)自由度的移動(dòng)目標(biāo)并快速確定移動(dòng)目標(biāo)位置的系統(tǒng)包括：固定至移動(dòng)目標(biāo)的光學(xué)目標(biāo)，所述光學(xué)目標(biāo)限定目標(biāo)點(diǎn)；至少兩個(gè)相機(jī)，被定位以從不同方向觀察光學(xué)目標(biāo)，至少兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)被適配成記錄光學(xué)目標(biāo)的二維圖像；以及計(jì)算機(jī)處理器，被編程以利用算法確定六個(gè)自由度上的目標(biāo)位置，所述算法被配置成：基于由至少兩個(gè)相機(jī)采集的光學(xué)圖像標(biāo)識(shí)光學(xué)目標(biāo)上的目標(biāo)點(diǎn)以及目標(biāo)點(diǎn)的x、y和z位移；利用迭代過程，藉此提出近似一階解并相對(duì)于標(biāo)識(shí)的目標(biāo)點(diǎn)作出測(cè)試以確定殘余誤差，所述殘余誤差隨后除以相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)和平移的每個(gè)分量的局部偏導(dǎo)數(shù)，以確定迭代校正；重復(fù)迭代過程，直到殘余誤差變得小于要求精度為止；并以至少100次/秒的速率利用重復(fù)迭代過程的結(jié)果來(lái)確定目標(biāo)位置。在一些實(shí)施例中，移動(dòng)目標(biāo)是人的頭部。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成作為MRI設(shè)備的組件的接口。在一些實(shí)施例中，迭代過程是Newton-Raphson方法的變型。在一些實(shí)施例中，相對(duì)于患者頸部的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，在小于10毫秒的延時(shí)下以至少每秒100個(gè)解的速率更新測(cè)量。在一些實(shí)施例中，在小于10毫秒的延時(shí)下以至少每秒200個(gè)解的速率更新測(cè)量。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被適配成以距離上好于0.1mm且角度上好于0.1°的精度向MRI系統(tǒng)報(bào)告患者頭部的位置。在一些實(shí)施例中，光學(xué)目標(biāo)包括至少三個(gè)同心的子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心的子目標(biāo)包括高對(duì)比度的漫反射背景的暗同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心的子目標(biāo)包括暗淡背景的高對(duì)比度的漫反射同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括在高對(duì)比度的反光背景上的暗淡同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括在暗淡色背景上的高對(duì)比反光的同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，光學(xué)目標(biāo)被固定在患者上齒的至少一個(gè)上。在一些實(shí)施例中，三個(gè)同心的子目標(biāo)是各自同心的橢圓。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)處理器被編程以：通過用a)像素密度和像素位置之積的總和除以b)子像素陣列中的像素密度之和，來(lái)計(jì)算每個(gè)子目標(biāo)的質(zhì)心。在一些實(shí)施例中，像素陣列為大約48×48像素。在一些實(shí)施例中，迭代過程包括：將三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心的位置定位兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)上并計(jì)算六個(gè)主要量：做出導(dǎo)致這些質(zhì)心位置的物體位移和旋轉(zhuǎn)(φ,θ,ψ，Δx，Δy，Δz)的最初假設(shè)(0,0,0,0,0,0)；將猜想值(φ,θ,ψ，Δx，Δy，Δz)輸入到變換矩陣并對(duì)三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心中的每一個(gè)計(jì)算相應(yīng)變換的3D目標(biāo)位置(x1i，y1i，z1i)；計(jì)算位于每個(gè)相機(jī)系統(tǒng)上的三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心中的每一個(gè)的投影的位置(水平和垂直像素?cái)?shù))并使用來(lái)自兩個(gè)相機(jī)的該數(shù)據(jù)計(jì)算六個(gè)主要量：ΣHDΔHDΣVDΔBLΣMTΔMT；將這六個(gè)計(jì)算出的主要量與從定位三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心的位置測(cè)得的值進(jìn)行比較；列出差值作為猜想/計(jì)算量相對(duì)于測(cè)得量的誤差矩陣：通過在每個(gè)自由度上以微小增加的位移重復(fù)迭代過程六次(一次一個(gè)自由度)來(lái)確定局部偏導(dǎo)數(shù)ΣHDΔHDΣVDΔBLΣMTΔMT；通過將該誤差矩陣除以導(dǎo)數(shù)矩陣來(lái)確定粗略校正矩陣以改進(jìn)最初猜想并減少殘留誤差，由此形成更好的位移矩陣：重復(fù)迭代過程的一部分作為第二次和最后一次迭代，以粗略校正的位移矩陣作為開始時(shí)的猜想值；在每個(gè)相繼的相機(jī)幀的增量之后，重復(fù)迭代過程，但其中的猜想值使用第二次迭代和最后一次迭代的結(jié)果。在某些實(shí)施例中，追蹤具有高達(dá)六個(gè)自由度的移動(dòng)目標(biāo)并快速確定目標(biāo)位置的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法包括：將光學(xué)目標(biāo)附連至移動(dòng)目標(biāo)，定位至少兩個(gè)相機(jī)，以從不同方向觀察光學(xué)目標(biāo)，至少兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)被適配成記錄定義目標(biāo)點(diǎn)的光學(xué)目標(biāo)的二維圖像；編程計(jì)算機(jī)處理器以利用算法確定六個(gè)自由度上的目標(biāo)位置，所述算法被適配成：基于由至少兩個(gè)相機(jī)采集的光學(xué)圖像標(biāo)識(shí)光學(xué)目標(biāo)上的目標(biāo)點(diǎn)以及目標(biāo)點(diǎn)的x、y和z位移；利用迭代過程，藉此推薦近似一階解并相對(duì)于標(biāo)識(shí)的目標(biāo)點(diǎn)作出測(cè)試以確定殘余誤差，所述殘余誤差然后針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和平移的每個(gè)分量除以偏導(dǎo)數(shù)，以確定迭代校正；重復(fù)迭代過程，直到殘余誤差變得小于要求精度為止；并以至少100次/秒的速率利用重復(fù)迭代過程的結(jié)果來(lái)確定目標(biāo)位置。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)是人的頭部。在一些實(shí)施例中，追蹤結(jié)果被利用作為對(duì)MRI設(shè)備的輸入以調(diào)整其磁場(chǎng)，從而補(bǔ)償人頭部的移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，迭代過程是Newton-Raphson方法的變型。在一些實(shí)施例中，相對(duì)于患者頸部的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，在小于10毫秒的延時(shí)(即小于10毫秒的潛伏時(shí)間)下以至少每秒100個(gè)解的速率更新測(cè)量。在一些實(shí)施例中，在小于10毫秒的延時(shí)下以至少每秒200個(gè)解的速率更新測(cè)量。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被適配成以距離上好于0.1mm且角度上好于0.1°的精度向MRI系統(tǒng)報(bào)告頭部的位置。在一些實(shí)施例中，光學(xué)目標(biāo)包括至少三個(gè)同心的子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心的子目標(biāo)包括高對(duì)比度的漫反射背景的暗淡同心子目。在一些實(shí)施例中，同心的子目標(biāo)包括暗淡背景的高對(duì)比度的漫反射同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括在高對(duì)比度的反光背景上的暗淡同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括在暗淡色背景上的高對(duì)比反光的同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，三個(gè)同心的子目標(biāo)是各自同心的橢圓。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)處理器被編程以：通過用a)像素密度和像素位置之積的總和除以b)子像素陣列中的像素密度之和，來(lái)計(jì)算每個(gè)子目標(biāo)的質(zhì)心。在一些實(shí)施例中，像素陣列為大約48×48像素。在一些實(shí)施例中，迭代過程包括：將三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心的位置定位于兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)上并計(jì)算六個(gè)主要量：作出導(dǎo)致這些質(zhì)心位置的物體位移和旋轉(zhuǎn)(φ,θ,ψ，Δx，Δy，Δz)的最初假設(shè)(0,0,0,0,0,0)；將猜想值(φ,θ,ψ，Δx，Δy，Δz)輸入到變換矩陣并對(duì)三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心中的每一個(gè)計(jì)算相應(yīng)變換的3D目標(biāo)位置(x1i，y1i，z1i)；計(jì)算位于每個(gè)相機(jī)系統(tǒng)上的三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心中的每一個(gè)的投影的位置(水平和垂直像素?cái)?shù))并使用來(lái)自兩個(gè)相機(jī)的該數(shù)據(jù)計(jì)算六個(gè)主要量：ΣHDΔHDΣVDΔBLΣMTΔMT；將這六個(gè)計(jì)算出的主要量與從確定三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心的位置測(cè)得的值進(jìn)行比較；列出差值作為猜想/計(jì)算量相對(duì)于測(cè)得量的誤差矩陣：通過在每個(gè)自由度上以微小增加的位移重復(fù)迭代過程六次(一次一個(gè)自由度)來(lái)確定局部偏導(dǎo)數(shù)ΣHDΔHDΣVDΔBLΣMTΔMT；通過將該誤差矩陣除以導(dǎo)數(shù)矩陣來(lái)確定粗略校正矩陣以改進(jìn)最初猜想并減少殘留誤差，由此形成更好的位移矩陣：·重復(fù)迭代過程的一部分作為第二次和最后一次迭代，以粗略校正的位移矩陣作為開始時(shí)的猜想值；在相繼的每個(gè)相機(jī)幀增量之后，重復(fù)迭代過程，但其中的猜想值使用第二次迭代和最后一次迭代的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成追蹤具有高達(dá)六個(gè)自由度的移動(dòng)目標(biāo)并快速地確定目標(biāo)的位置，所述系統(tǒng)包括容易定位固定至目標(biāo)的精確光學(xué)目標(biāo)。系統(tǒng)也可包括至少兩個(gè)相機(jī)，這些相機(jī)被定位以從不同方向觀察光學(xué)相機(jī)，所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)被適配成記錄定義精確目標(biāo)點(diǎn)的精確光學(xué)目標(biāo)的二維圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)處理器被編程以利用一算法確定沿x、y和z笛卡爾坐標(biāo)系以及傾斜、俯仰和偏轉(zhuǎn)上的目標(biāo)移動(dòng)，該算法基于由至少兩個(gè)相機(jī)采集的光學(xué)圖像標(biāo)識(shí)精確光學(xué)目標(biāo)上的一組精確目標(biāo)點(diǎn)以及精確目標(biāo)點(diǎn)的傾斜、俯仰和偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)可利用迭代過程，藉此推薦近似一階解并相對(duì)于標(biāo)識(shí)的精確目標(biāo)點(diǎn)在相機(jī)上的投影進(jìn)行測(cè)試以確定殘余誤差，所述殘余誤差然后針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和平移的每個(gè)分量除以局部偏導(dǎo)數(shù)，以確定迭代校正。系統(tǒng)可被配置成重復(fù)上述動(dòng)作，直到殘余誤差變得小于所要求的精度為止。使用這種處理，系統(tǒng)可被配置成以至少100次/秒的速率并以大約或不超過0.1mm的平移精度和大約或不超過0.1°的角精度確定目標(biāo)位置。通過100次/秒的范圍內(nèi)的重復(fù)率?？蓪?duì)每次重復(fù)執(zhí)行完整的6-DOF移動(dòng)確定。在這些實(shí)施例中，每個(gè)移動(dòng)確定的結(jié)果在下一次迭代期間被用作最初的一階解。六個(gè)自由度移動(dòng)是正交方向x、y和z以及傾斜角、俯仰角和偏轉(zhuǎn)角。方向x沿著脊柱軸。與x垂直的方向y沿著肩部至肩部方向，而方向z垂直于x和y兩者并沿從地面到天花板的方向，假設(shè)患者背部平行于天花板。俯仰角繞x軸而成，該角通過搖頭“說(shuō)不”而形成。傾斜角繞z軸而成，該角通過點(diǎn)頭“說(shuō)是”而形成，而偏轉(zhuǎn)角繞z軸而成，該角通過將頭歪向肩部而形成。在一個(gè)實(shí)施例中，要求的精度對(duì)于每個(gè)方向大約為0.1mm，對(duì)于每個(gè)角度大約為0.1°。相對(duì)于患者頸部的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)來(lái)測(cè)量移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位于患者頸部的基部上，在那里頭部旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)和傾斜運(yùn)動(dòng)。精確光學(xué)目標(biāo)從該樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位置的偏移為：Δy＝0，Δx-4.5”，Δz＝5.5”。這些偏移的精度不是關(guān)鍵的，因?yàn)樗懈信d趣的運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)運(yùn)動(dòng)。六個(gè)測(cè)量值是x、y和z距離以及傾斜角、俯仰角和偏轉(zhuǎn)角。在一些實(shí)施例中，這些測(cè)量值以大約10毫秒的潛伏時(shí)間以大約每秒100個(gè)解的速率被更新。系統(tǒng)可被配置成以距離上大約或好于約0.1mm的精度和角度上大約0.1°的精度向MRI系統(tǒng)報(bào)告頭部的準(zhǔn)確位置或近似位置。用于向MRI場(chǎng)補(bǔ)償系統(tǒng)報(bào)告6-DOF運(yùn)動(dòng)的一種可能的坐標(biāo)系是與頭部線圈的對(duì)稱軸對(duì)準(zhǔn)的笛卡爾坐標(biāo)系。頭部線圈坐標(biāo)系與名義(水平)頭部位置中的身體坐標(biāo)重合。目標(biāo)位移和旋轉(zhuǎn)可使用這種坐標(biāo)系被報(bào)告給線圈場(chǎng)補(bǔ)償系統(tǒng)。附圖說(shuō)明下面參照各實(shí)施例的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的前述和其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)，這些附圖旨在解釋本發(fā)明而非限定本發(fā)明。附圖包括下列圖，其中：圖1A是示出一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的前視圖的示意圖。圖1B是示出作為圖1A的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖2A是光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的前視圖。圖2B是用于患者的圖2A的光標(biāo)記物的立體圖。圖2C是圖2A的光標(biāo)記物的前視圖，該光標(biāo)記物緊挨著美分示出以顯示比例。圖3A是描述一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的方框圖。圖3B是描述另一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的方框圖。圖4A是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的前視圖的示意圖。圖4B是示出作為圖4A的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖4C是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的前視圖的示意圖。圖4D是示出作為圖4C的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖4E是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的前視圖的示意圖。圖4F是示出作為圖4E的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖4G是示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的前視圖的示意圖的另一實(shí)施例。圖4H是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖4I是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖4J是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的側(cè)視圖的示意圖。圖4K是示出另一實(shí)施例的作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀的前視圖的示意圖。圖4L是示出另一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的示意圖。圖4M是示出另一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的示意圖。圖4N是示出另一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的示意圖。圖5A是連接至安裝部分的光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的前視立體圖。圖5B是圖5A的光標(biāo)記物的側(cè)視立體圖。圖5C是連接至安裝部分的光標(biāo)記物的另一實(shí)施例的俯視圖。圖5D是連接至安裝部分的光標(biāo)記物的另一實(shí)施例的俯視圖。圖5E是連接至患者的光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。圖6A是使用分布式基準(zhǔn)點(diǎn)(distributedreferencepoint)的光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。圖6B是使用分布式基準(zhǔn)點(diǎn)的光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例和使用集中式基準(zhǔn)點(diǎn)(integratedreferencepoint)的光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。圖6C是附于被追蹤的物體的多個(gè)光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。圖7A示出一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。圖7B示出另一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。圖7C示出另一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。圖7D示出另一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。圖8A和圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例怎樣使兩個(gè)相機(jī)一起提供追蹤運(yùn)動(dòng)所需的靈敏性。圖9A和圖9B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例怎樣使患者的頭部和兩個(gè)相機(jī)位于MRI設(shè)備中。圖10A和圖10B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例出于追蹤運(yùn)動(dòng)的目的怎樣相對(duì)于患者頭部使用笛卡爾坐標(biāo)。圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例怎樣將精確光學(xué)目標(biāo)(precisionopticaltarget)的三個(gè)點(diǎn)成像到兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)的焦平面上。圖12示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的15°偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(繞z軸)在一個(gè)相機(jī)圖像上的結(jié)果。圖13A和圖13B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例如何使兩個(gè)相機(jī)能夠精確地監(jiān)視傾斜運(yùn)動(dòng)(繞y軸)。圖14A和圖14B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例怎樣監(jiān)視俯仰運(yùn)動(dòng)(繞x軸)。圖15示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例怎樣在一個(gè)相機(jī)上監(jiān)視x軸平移(朝向患者頭部的頂部為正)。圖16A和圖16B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例在兩個(gè)相機(jī)上監(jiān)視y軸平移(患者右側(cè)為正)的效果。圖17A和圖17B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的z軸平移(朝向天花板)的效果。圖18A和圖18B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的同時(shí)傾斜和x軸、y軸平移的效果。圖19A和圖19B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的同時(shí)俯仰和y軸、z軸平移的效果。圖20A和圖20B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例利用目標(biāo)精確光學(xué)目標(biāo)的相機(jī)圖像精確地監(jiān)視頭部移動(dòng)的迭代技術(shù)的特征。圖20C是用于追蹤運(yùn)動(dòng)的迭代過程的流程圖。圖21是描繪配置成實(shí)現(xiàn)本文描述的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的方框圖。圖22A和22B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于相機(jī)校準(zhǔn)的技術(shù)。圖23是示出一實(shí)施例的連接至一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)的治療應(yīng)用的示意圖。圖24是描繪基于從一個(gè)或多個(gè)追蹤系統(tǒng)產(chǎn)生的坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制治療性理療的應(yīng)用過程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖25是示出一實(shí)施例的連接至標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)的治療應(yīng)用的示意圖。圖26是描繪基于從追蹤系統(tǒng)產(chǎn)生的坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制治療性理療的應(yīng)用的過程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖27A-27G示出測(cè)試本文描述的概念的實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)室配置。圖28是光標(biāo)記物的實(shí)施例。圖29A-29B說(shuō)明包括在分布式襯底上的子目標(biāo)的光標(biāo)記物的實(shí)施例。圖30A-30F說(shuō)明在各自襯底上的光標(biāo)記物子目標(biāo)的各種實(shí)施例。圖31示出一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)追蹤過程的一個(gè)例子。圖32示出一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出標(biāo)記物質(zhì)心確定過程的一個(gè)例子。圖33示出一實(shí)施例的一處理流程圖，該處理流程圖示出實(shí)例圖像，作為圖32中所示的處理流程圖的一部分。圖34示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的避免旋轉(zhuǎn)退化的標(biāo)記物或光學(xué)追蹤器的一個(gè)例子。圖35示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的避免旋轉(zhuǎn)退化的標(biāo)記物或光學(xué)追蹤器的一個(gè)例子。圖36A和36B示出唯一可識(shí)別的標(biāo)記物組的實(shí)施例。圖37是一個(gè)流程圖，該流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記物圖案質(zhì)心的檢測(cè)過程。圖38示出了在一些實(shí)施例中，如何處理非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的標(biāo)記物圖像以使質(zhì)心位于標(biāo)記物內(nèi)。圖39示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的MR系統(tǒng)中組件的方向和位置。圖40示出用于追蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)的基準(zhǔn)目標(biāo)的一個(gè)實(shí)施例。圖41是一個(gè)流程圖，該流程圖示出系統(tǒng)如何適應(yīng)添加或移除相機(jī)。圖42示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。圖43示出與相機(jī)定位相關(guān)的正交角。圖44示出當(dāng)xc1＝x0.情形時(shí)的相機(jī)焦平面。圖45示出了在相機(jī)光軸與包括目標(biāo)點(diǎn)的垂直平面的交點(diǎn)和表觀原點(diǎn)之間的向量。具體實(shí)施方式盡管下面披露了若干實(shí)施例、例子和例示，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以理解，本文描述的發(fā)明延伸超過具體披露的實(shí)施例、例子和例示并包括本發(fā)明的其它用途及其明顯的變型和等效物。參照附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，其中相同附圖標(biāo)記貫穿全文地表示相同部件。本文給出的描述中使用的術(shù)語(yǔ)無(wú)意以任何限制或約束方式進(jìn)行解釋，因?yàn)樗桥c本發(fā)明的某些特定實(shí)施例的詳細(xì)描述結(jié)合使用的。另外，本發(fā)明的實(shí)施例可包括若干新穎性特征并且沒有任何一個(gè)單獨(dú)特征單獨(dú)地對(duì)其所想要達(dá)到的屬性負(fù)責(zé)或者是實(shí)現(xiàn)本文描述的發(fā)明所必需的。通過使用診斷技術(shù)和治療技術(shù)，可較為有利地以高精度來(lái)追蹤患者運(yùn)動(dòng)。這種高精度追蹤可提高由診斷設(shè)備例如成像技術(shù)獲得和產(chǎn)生的成像質(zhì)量。此外，高精度患者運(yùn)動(dòng)追蹤技術(shù)的使用能夠改善患者治療的應(yīng)用，例如放射療法、質(zhì)子療法等等。通過以高精度記錄患者運(yùn)動(dòng)，治療技術(shù)能夠僅將治療施加至作為目標(biāo)組織(即靶組織)并避開健康的周圍組織。本文披露的實(shí)施例涉及一種患者運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以大約0.1mm的平移精度和大約0.1°的角度精度來(lái)追蹤患者運(yùn)動(dòng)。如本文描述的那樣，系統(tǒng)可配置為利用非立體方法來(lái)確定患者的六自由度運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括正交和垂直地定位在單個(gè)平面上的兩個(gè)相機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)相機(jī)不需要處于單個(gè)平面內(nèi)，而是被定位成使得兩個(gè)相機(jī)不從大致相同的方向觀察目標(biāo)。系統(tǒng)可配置為，在不記述目標(biāo)落在任一相機(jī)上的像素?cái)?shù)的情況下，將一個(gè)相機(jī)上的目標(biāo)外形與另一相機(jī)上的目標(biāo)外形進(jìn)行比較。通過比較兩個(gè)相機(jī)的目標(biāo)外形，系統(tǒng)可配置為提取非常小的目標(biāo)上的六個(gè)自由度移動(dòng)。一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為基于分析來(lái)自兩個(gè)相機(jī)的目標(biāo)的圖像來(lái)提取運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生對(duì)六個(gè)自由度中的諸變量中的至少一個(gè)的預(yù)測(cè)值。例如，系統(tǒng)可配置為分析目標(biāo)的圖像并預(yù)測(cè)傾斜值。系統(tǒng)然后可配置為將特定變量值的預(yù)測(cè)值與目標(biāo)的實(shí)際圖像中顯示的值進(jìn)行比較。系統(tǒng)可配置為使用迭代方法重復(fù)該過程以持續(xù)地改善在六個(gè)自由度中的變量之一的預(yù)測(cè)值。系統(tǒng)可配置為對(duì)六個(gè)自由度中的每個(gè)變量執(zhí)行該迭代過程。用于追蹤患者運(yùn)動(dòng)的前述方法可運(yùn)用在診斷背景以及治療背景下。例如，如本文披露的那樣，系統(tǒng)可配置為追蹤患者運(yùn)動(dòng)以將這類運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋送到MRI掃描儀，以使MRI掃描儀能夠調(diào)整掃描儀的焦點(diǎn)和位置以產(chǎn)生患者的清晰MRI圖像。此外，系統(tǒng)能被配置成與治療技術(shù)相聯(lián)系。例如，系統(tǒng)可配置為追蹤患者運(yùn)動(dòng)以將治療放射光束引導(dǎo)至病變組織區(qū)域同時(shí)避免傷害周圍的健康組織。存在多種技術(shù)用于治療放射和其它治療。例如，較為有利地用在放射治療、質(zhì)子治療或其它治療以動(dòng)態(tài)地將放射施加至目標(biāo)區(qū)域以詮釋患者運(yùn)動(dòng)?；颊哌\(yùn)動(dòng)可包括呼吸、抽搐或患者的任何其它自發(fā)或非自發(fā)運(yùn)動(dòng)。通過動(dòng)態(tài)地和自動(dòng)地追蹤患者運(yùn)動(dòng)，可以更面向目標(biāo)的方式施加放射治療、質(zhì)子治療和任何其它類型的治療，由此允許避開和/或不傷害周圍的健康組織。本文描述的系統(tǒng)能被適配和配置成以大約0.1mm的平移精度和大約0.1°的角度精度追蹤患者，以更好地將放射治療、質(zhì)子治療或任何其它治療施加至身體的目標(biāo)組織或區(qū)域(即靶組織或靶區(qū)域)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為基于本文描述的方法利用光學(xué)追蹤以追蹤患者運(yùn)動(dòng)，和/或可以是另一設(shè)備，例如被配置成用于識(shí)別被植入到患者體內(nèi)的基準(zhǔn)標(biāo)記的電子封裝組件。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為利用電子封裝組件以識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記在患者體內(nèi)的位置。通過識(shí)別基準(zhǔn)標(biāo)記的位置，系統(tǒng)需要識(shí)別電子封裝組件的位置以確定基準(zhǔn)標(biāo)記物相對(duì)于掃描儀和/或治療設(shè)施設(shè)備的位置。本文披露的患者追蹤移動(dòng)系統(tǒng)可被用來(lái)追蹤患者的周期性非自發(fā)運(yùn)動(dòng)，例如呼吸。通過以高精度追蹤周期性患者運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)可配置為在患者的非自發(fā)移動(dòng)繼續(xù)時(shí)目標(biāo)組織處于某一位置時(shí)的關(guān)鍵時(shí)機(jī)施加放射治療、質(zhì)子治療等。另外，系統(tǒng)可配置為不僅追蹤患者的正常呼吸運(yùn)動(dòng)，而且系統(tǒng)可配置為追蹤由于患者活動(dòng)或者基于患者的病變組織造成的患者不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。例如，當(dāng)患者跑動(dòng)時(shí)，患者的肋骨具有較大的外離(egression)，系統(tǒng)能夠追蹤它以連續(xù)地識(shí)別目標(biāo)組織區(qū)域。又如，患者可能遭受COPD或其它呼吸紊亂或圖解(diagrammatic)問題。例如，患者可能遭受肺積水(theurofusion)，這是肺部外側(cè)的水，其可能妨礙患者呼吸，或者是腫瘤正在滋虐肺部區(qū)域，由此妨礙正常呼吸。系統(tǒng)可配置為追蹤由這些狀況導(dǎo)致的這類不規(guī)則的患者運(yùn)動(dòng)。為了施加治療，例如放射治療，放射光束發(fā)生器必須確定電子封裝組件相對(duì)于光束發(fā)生器的位置以正確地將放射治療引導(dǎo)到目標(biāo)組織。因此，需要追蹤電子封裝組件相對(duì)于放射光束發(fā)生器或其它治療設(shè)施的位置。以高精度追蹤電子封裝組件的位置是有利的，其能夠更好地指向要求的組織。在電子封裝組件被配置成追蹤被植入到患者體內(nèi)的基準(zhǔn)標(biāo)記物的位置的系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)具有兩種可能的誤差源。一種誤差源源自使用電子封裝組件追蹤基準(zhǔn)標(biāo)記物的位置，而第二種誤差源源自追蹤電子封裝組件相對(duì)于治療設(shè)施發(fā)生器的位置。因此，為避免使誤差源混合，以高精度識(shí)別電子封裝組件的位置是有利的。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)圖1A是示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的前視圖的示意圖的一個(gè)實(shí)施例。圖1B是示出作為圖1A的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的側(cè)視圖的示意圖。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100可用于例如追蹤經(jīng)歷醫(yī)學(xué)成像過程的患者的運(yùn)動(dòng)，以使得醫(yī)學(xué)成像傳感器得以調(diào)整或以其它方式補(bǔ)償該運(yùn)動(dòng)，從而減少或消除導(dǎo)致的醫(yī)學(xué)圖像中的運(yùn)動(dòng)偽像。圖1A和圖1B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100包括運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102、掃描儀104、掃描儀控制器106、兩個(gè)檢測(cè)器108以及光標(biāo)記物或目標(biāo)110。在該實(shí)施例中，光標(biāo)記物110如圖所示地附于位于醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的臺(tái)面114上的患者112。掃描儀104可以是例如核磁共振成像掃描儀。光標(biāo)記物110可如下面進(jìn)一步描述的那樣被配置，例如參照?qǐng)D2A描述的那樣。在該實(shí)施例中，光標(biāo)記物110配置為可由兩個(gè)檢測(cè)器108中的每一個(gè)觀察。檢測(cè)器108可以是例如能夠獲取光標(biāo)記物110的圖像并將那些圖像發(fā)送至運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102的數(shù)碼相機(jī)。在該實(shí)施例中，每個(gè)檢測(cè)器108配置為沿不同的視線觀察光標(biāo)記物110。這可有助于使得運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102能夠分析來(lái)自不同有利位置的光標(biāo)記物110的二維圖像，以幫助定位光標(biāo)記110，從而估計(jì)患者運(yùn)動(dòng)或姿態(tài)。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器108各自被配置成沿彼此隔開一角度122的視線120觀察光標(biāo)記物110。在該實(shí)施例中，角度122大約為90°。也可采用其它角度，例如30°、45°、60°、70°等。在一些實(shí)施例中，90°是最佳角度，以使得光標(biāo)記物110的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和平面外的運(yùn)動(dòng)得以最大地區(qū)分，如下面參照?qǐng)D8A和圖8B進(jìn)一步描述的那樣。例如，如果光標(biāo)記物110直接沿一個(gè)檢測(cè)器的視線的方向移動(dòng)，則該檢測(cè)器相比其它檢測(cè)器可能更難區(qū)別光標(biāo)記物110的運(yùn)動(dòng)。另一方面，另一檢測(cè)器可能相對(duì)容易檢測(cè)光標(biāo)記物110的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵撨\(yùn)動(dòng)垂直于檢測(cè)器的視線。在一些實(shí)施例中，角度122可被稱為剪刀角(scissorangle)。在圖1A所示的實(shí)施例中，剪刀角是檢測(cè)器108直接觀察標(biāo)記物110所在的角度。然而，在其它實(shí)施例中，剪刀角可以是一個(gè)虛擬角度，因?yàn)閺臋z測(cè)器至標(biāo)記物的視線可由鏡子和/或其它裝置(例如分束器、棱鏡、光纖和/或類似物)重新定向。在那種情形下，剪刀角是檢測(cè)器觀察標(biāo)記物所在的視角。例如，如下面參照?qǐng)D4E和圖4F進(jìn)一步描述的那樣，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)440的檢測(cè)器108通過在檢測(cè)器附近彼此共線的視線定位。然而，可利用鏡子重新定向視線以使大約90°的虛擬剪刀角在接近標(biāo)記物的位置形成。用于重定向視線的鏡子或其它裝置既有優(yōu)勢(shì)也有劣勢(shì)。例如，鏡子的劣勢(shì)包括：它們可能振動(dòng)，可能將誤差引入到物體方位確定的過程中。又如，鏡子離檢測(cè)器越遠(yuǎn)，一般需要更大的鏡子以允許等同范圍的視野。因此，較為有利的是定位鏡子相對(duì)靠近檢測(cè)器，以使得鏡子相對(duì)較小。使用鏡子或其它視線重定向方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是虛擬剪刀角可配置為更接近90°的最佳剪刀角，即使當(dāng)特定醫(yī)學(xué)成像掃描儀配置可能不允許檢測(cè)器被定位成使用90°的剪刀角直接觀察標(biāo)記物時(shí)。此外，一些鏡子是不導(dǎo)磁的，這對(duì)于核磁共振成像而言可能是有利的，因?yàn)椴粚?dǎo)磁的鏡子不會(huì)將偽像引入到MRI圖像中。另一方面，數(shù)碼相機(jī)可包括導(dǎo)磁組件和/或至通往檢測(cè)器的導(dǎo)線可包括導(dǎo)磁組件。當(dāng)數(shù)碼相機(jī)和/或其導(dǎo)線在醫(yī)學(xué)成像外殼內(nèi)時(shí)，它們可能將偽像引入MRI圖像。圖1A-1B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100的實(shí)施例并非按比例示出，恰恰相反地是按照有助于解釋說(shuō)明該系統(tǒng)的比例示出。其它附圖，例如圖4A-4K所示的那些附圖，也不是按比例示出的。另外，這些附圖中示出和在本說(shuō)明書中描述的大多數(shù)實(shí)施例包括實(shí)時(shí)或基本實(shí)時(shí)運(yùn)作的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，以針對(duì)患者或物體的運(yùn)動(dòng)對(duì)掃描儀做出校正。然而，在其它實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可配置為在已通過掃描儀產(chǎn)生圖像后通過使用后處理來(lái)處理圖像而工作，從而去除任何運(yùn)動(dòng)偽像。在圖1A和圖1B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100的實(shí)施例中，檢測(cè)器108定位于沿掃描儀104的橫軸接近90°角度的位置，但被定位在沿掃描儀104的縱軸接近0°角度的位置，如圖1B所示。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器108被配置成直接位于光標(biāo)記物110的名義上的原始位置之上，如圖1B所示。然而，檢測(cè)器可以多種其它配置被設(shè)置，如下面進(jìn)一步描述的那樣。圖2A-2C示出用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的光標(biāo)記物110的一個(gè)實(shí)施例。圖2A是光標(biāo)記物110的前視圖。圖2B是圖2A的光標(biāo)記物110用于患者112的立體圖。圖2C是圖2A的光標(biāo)記物的前視圖，光標(biāo)記物緊挨著美分212示出以確定比例。光標(biāo)記物110包括限定基準(zhǔn)形狀的圖案202。在該實(shí)施例中，圖案202限定具有將近0.5英寸邊長(zhǎng)的等邊三角形的基準(zhǔn)形狀。在等邊三角形基準(zhǔn)形狀的每個(gè)頂點(diǎn)處具有基準(zhǔn)點(diǎn)定位器204。在該實(shí)施例中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器204包括一系列交替的黑色和白色(或暗淡和明亮)的橢圓形，基準(zhǔn)點(diǎn)定位器204的質(zhì)心位于等邊三角形基準(zhǔn)形狀的頂點(diǎn)處。在各實(shí)施例中，可使用不同基準(zhǔn)形狀并且基準(zhǔn)點(diǎn)定位器可采用各種形式，只要基準(zhǔn)點(diǎn)定位器能夠通過運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)被檢測(cè)和分析以確定基準(zhǔn)形狀的重要點(diǎn)、彎折點(diǎn)、臨界點(diǎn)或頂點(diǎn)。在該實(shí)施例中，基準(zhǔn)點(diǎn)定位器204是橢圓形的并被定位，以使它們被配置成從45°觀察角看來(lái)是圓形圖案。這可能是較為有利的，因?yàn)楫?dāng)被用在諸如圖1A和圖1B所示例子的系統(tǒng)中時(shí)，在檢測(cè)器108沿45°視線觀察光標(biāo)記物110的情況下，處于名義上的原始位置的光標(biāo)記物110的任何圖像將會(huì)把基準(zhǔn)點(diǎn)定位器204展示為圓形。然后，如果移動(dòng)標(biāo)記物，則該運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致非圓形的橢圓圖案出現(xiàn)在光標(biāo)記物的圖像上。下面給出光標(biāo)記物配置的進(jìn)一步描述。圖2B示出光標(biāo)記物110在一些實(shí)施例中能夠被配置成安裝至患者的頂齒。這有利于將光標(biāo)記物110相對(duì)于患者的頭骨保持或附連在固定或基本固定的位置。如下面描述的那樣，可使用各種方法和設(shè)備來(lái)將光標(biāo)記物附連至患者或其它有益的物體。圖3A是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300可以是例如類似于圖1A和圖1B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300包括兩個(gè)檢測(cè)器108、運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102、掃描儀104和掃描儀控制器106。掃描儀104是醫(yī)學(xué)成像掃描儀，例如MRI機(jī)。掃描儀控制器106可配置為運(yùn)作和控制掃描儀104，例如通過實(shí)時(shí)地或基本實(shí)時(shí)地調(diào)整掃描儀104以校正被掃描的物體或患者的運(yùn)動(dòng)。掃描儀控制器106可基于從運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102接收的運(yùn)動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)或信息來(lái)調(diào)整運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)器108可包括例如數(shù)碼相機(jī)。盡管在該實(shí)施例中存在兩個(gè)檢測(cè)器108，然而各種其它實(shí)施例可基于應(yīng)用場(chǎng)合利用更多或更少的檢測(cè)器。例如，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例可包括更多檢測(cè)器以增加運(yùn)動(dòng)追蹤的精度和/或?yàn)檫\(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)增加冗余度。例如，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可包括四個(gè)檢測(cè)器，其中在任何一個(gè)時(shí)間僅使用其中兩個(gè)檢測(cè)器來(lái)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)追蹤。這可能是有利的，例如當(dāng)障礙物可能依賴于被追蹤的物體的位置而遮擋住光標(biāo)記物使得一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器無(wú)法觀察到時(shí)。盡管在本文描述的這個(gè)實(shí)施例和各個(gè)其它實(shí)施例中，檢測(cè)器是光學(xué)數(shù)碼相機(jī)，然而其它運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可利用光學(xué)相機(jī)以外的檢測(cè)器。例如，檢測(cè)器可以使紅外相機(jī)，其被配置成觀察可由紅外相機(jī)觀察到的目標(biāo)或標(biāo)記物。在其它實(shí)施例中，檢測(cè)器可包括激光檢測(cè)器、聲納檢測(cè)器、雷達(dá)檢測(cè)器以及能夠定位標(biāo)記物和/或形成標(biāo)記物的二維數(shù)字圖像或表征的各種其它類型檢測(cè)器。運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102包括追蹤引擎304、校準(zhǔn)引擎306、控制器接口308和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310可配置為存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)追蹤信息，例如由追蹤引擎304創(chuàng)建的物體姿態(tài)估計(jì)。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310可配置為永久性存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)信息，以在成像掃描完成后供將來(lái)檢索和使用。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310包括短期存儲(chǔ)器或緩沖器或高速緩沖存儲(chǔ)器以僅暫時(shí)地存儲(chǔ)物體姿態(tài)估計(jì)，直到它們被包括在運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中并通過控制器接口308發(fā)送至掃描儀控制器106為止。校準(zhǔn)引擎306可配置為對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)引擎306包括校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)316、檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器318以及目標(biāo)校準(zhǔn)過濾器329。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)引擎306可配置為在最初啟動(dòng)時(shí)或最初系統(tǒng)組裝時(shí)校準(zhǔn)系統(tǒng)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300的之后操作不再需要校準(zhǔn)。在其它實(shí)施例中，在一些或全部運(yùn)動(dòng)追蹤期間，對(duì)至少一些校準(zhǔn)過程利用校準(zhǔn)引擎306。檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器318可配置為對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)校準(zhǔn)檢測(cè)器108。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器318可配置為通過允許運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的制造者或組裝者輸入專門針對(duì)每個(gè)檢測(cè)器108的信息(例如焦距、分辨率等)來(lái)校準(zhǔn)檢測(cè)器。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器318可配置為自動(dòng)地確定校準(zhǔn)檢測(cè)器108所需的一些或全部的參數(shù)。在檢測(cè)器校準(zhǔn)中確定的參數(shù)可存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)316中以供追蹤引擎304將來(lái)使用。目標(biāo)校準(zhǔn)過濾器320可配置為針對(duì)一個(gè)或多個(gè)特定目標(biāo)或標(biāo)記物來(lái)校準(zhǔn)系統(tǒng)。例如，目標(biāo)校準(zhǔn)過濾器320可配置為：一旦運(yùn)動(dòng)追蹤例程初始啟動(dòng)，就分析從檢測(cè)器108接收的圖像以確定圖像中最可能存在光標(biāo)記物的感興趣區(qū)域。這些信息可存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)316中。這種一旦運(yùn)動(dòng)追蹤例程啟動(dòng)的最初校準(zhǔn)，舉例來(lái)說(shuō)，能幫助提高追蹤例程(trackingroutine)的速度。追蹤引擎304包括標(biāo)記物位置過濾器312和物體取向過濾器314。追蹤引擎304可配置為在成像掃描期間追蹤一個(gè)或多個(gè)光標(biāo)記物的位置并確定被掃描的物體或患者的姿態(tài)的估計(jì)。在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物位置過濾器312可配置為分析來(lái)自檢測(cè)器108的圖像以確定來(lái)自檢測(cè)器的2D圖像中的光標(biāo)記物的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。標(biāo)記物位置過濾器312可配置為分析這些圖像以既確定這些點(diǎn)的位置又確定由這些基準(zhǔn)點(diǎn)形成的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)形狀的取向。物體取向過濾器314可配置為利用來(lái)自標(biāo)記物位置過濾器312的標(biāo)記物位置信息以將該信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)的物體姿態(tài)。物體取向過濾器314則可配置為將估計(jì)的物體姿態(tài)信息傳至運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310和/或控制器接口308以供掃描儀控制器106使用。追蹤引擎304可利用各種處理或算法來(lái)確定標(biāo)記物基準(zhǔn)點(diǎn)的位置并將該信息轉(zhuǎn)換成估計(jì)的物體姿態(tài)。下面更詳細(xì)地描述這些處理或算法的一些例子。然而，各種其它的處理或算法可用于本文披露的技術(shù)?？刂破鹘涌?08可配置為將物體姿態(tài)信息轉(zhuǎn)換到成像掃描儀的坐標(biāo)系并將該信息傳至掃描儀控制器106?？刂破鹘涌?08包括坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器322和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器322可配置為從追蹤引擎304和/或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310獲取估計(jì)的目標(biāo)姿態(tài)信息，并將來(lái)自運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的坐標(biāo)系的物體姿態(tài)信息轉(zhuǎn)換成掃描儀的坐標(biāo)系。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324可配置為獲取經(jīng)轉(zhuǎn)換的物體姿態(tài)信息并將其發(fā)送至掃描儀控制器106。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324被配置成當(dāng)物體姿態(tài)信息變得可用時(shí)立即將物體姿態(tài)信息發(fā)送至掃描儀控制器106。在其它實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324可配置為將運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102的時(shí)序與掃描儀控制器106同步起來(lái)。例如，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102可配置為以將近100赫茲的速率獲取圖像并估計(jì)物體姿態(tài)。另一方面，掃描儀控制器106和掃描儀104可配置為在不同的速率下進(jìn)行掃描。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324因此可配置為將運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的輸出速度與掃描儀和/或掃描儀控制器的速度匹配。在一些實(shí)施例中，這可涉及將經(jīng)轉(zhuǎn)換的物體姿態(tài)信息作高速緩存，直到需要將該信息發(fā)送至掃描儀控制器106為止。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324被配置成獲得多個(gè)物體姿態(tài)并組合這些姿態(tài)，例如通過在將這些姿態(tài)發(fā)送至掃描儀控制器106之前求平均。在其它實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324被配置成僅將最新的物體姿態(tài)估計(jì)發(fā)送至掃描儀控制器106。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324被配置成：如果運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102自從最近一次運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)饋給發(fā)生器324將物體姿態(tài)估計(jì)發(fā)送至掃描儀控制器106起尚未產(chǎn)生新的物體姿態(tài)估計(jì)，則將發(fā)送至掃描儀控制器106的最近物體姿態(tài)估計(jì)重發(fā)一遍。如前所述，盡管圖3A所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300披露于被配置成實(shí)時(shí)地或基本實(shí)時(shí)地調(diào)整患者運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中，然而其它實(shí)施例也可利用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)在掃描處理之后調(diào)整所獲取的圖像以去除運(yùn)動(dòng)偽像。在一些實(shí)施例中，掃描儀可配置為基于所追蹤的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)地調(diào)整運(yùn)動(dòng)并后處理圖像，從而去除任何殘留的運(yùn)動(dòng)偽像。盡管圖3A所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300將運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102圖示為與掃描儀控制器106分離的系統(tǒng)，然而在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102可被集成到掃描儀控制器106中。例如，醫(yī)學(xué)成像掃描儀可被制造為具有集成的掃描儀控制器，該集成的掃描儀控制器包括既控制掃描儀又在掃描期間追蹤物體或患者運(yùn)動(dòng)的特征。圖3B是描繪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)301的另一實(shí)施例的方框圖。圖3B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)301類似于圖3A所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300。然而，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)301利用與圖3A所示的追蹤引擎304不同的追蹤引擎334。追蹤引擎334包括基準(zhǔn)點(diǎn)過濾器336、主要量發(fā)生器338、參考系(即坐標(biāo)系)轉(zhuǎn)換器340、誤差過濾器342以及收斂過濾器344。追蹤引擎334的組件可配置為例如使用下面參照?qǐng)D7C描述的工作流程運(yùn)行以追蹤物體或患者的運(yùn)動(dòng)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)過濾器336可尤其被配置成分析光標(biāo)記物的二維圖像以確定該標(biāo)記物的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。主要量發(fā)生器338可配置為分析如通過兩個(gè)或更多個(gè)檢測(cè)器觀察到的由基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀，以確定數(shù)個(gè)(例如六個(gè))主要量，這些主要量可用來(lái)幫助描述或定義光標(biāo)記物的3D位置或取向。參考系轉(zhuǎn)換器340可配置為在每個(gè)檢測(cè)器的二維坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的三維坐標(biāo)系之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。誤差過濾器342可配置為基于直觀的基準(zhǔn)點(diǎn)并基于物體姿態(tài)的估計(jì)分析主要量的差值以確定兩者之間的誤差量。收斂過濾器344可配置為執(zhí)行迭代過程以減少物體姿態(tài)估計(jì)中的誤差量，直到物體姿態(tài)估計(jì)具有可接受的誤差量為止。追蹤引擎334可配置為與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310、校準(zhǔn)引擎306和控制器接口308通信，所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310、校準(zhǔn)引擎306和控制器接口308類似于前面針對(duì)圖3A的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300的那些描述。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的其它實(shí)施例圖4A是另一實(shí)施例的示意圖，示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的前視圖。圖4B是示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的側(cè)視圖的示意圖。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400類似于圖1A和圖1B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100。然而，如前所述的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100包括沿掃描儀104的橫軸彼此成90°角定位的兩個(gè)檢測(cè)器108。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400中，檢測(cè)器108沿掃描儀104的縱軸彼此成90°角422地定位。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400的檢測(cè)器108仍然被配置成沿兩條不同的視線420觀察光標(biāo)記物110。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400示出可以多種方式定位檢測(cè)器108，只要每個(gè)檢測(cè)器108沿不同的視線觀察到光標(biāo)記物110即可。如前面針對(duì)角122描述的那樣，角422可變并且可以更大或更小。在一些實(shí)施例中，角422可以在100°和70°之間。在其它實(shí)施例中，角422可以是30°。例如，圖4K示出與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400類似的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)490，除了角422為30°外。在其它實(shí)施例中，該角度可以是各種其它角度，只要兩條視線420是不同的。此外，在一些實(shí)施例中，如上所述，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可包括兩個(gè)以上檢測(cè)器，例如四、六、八個(gè)等，以向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)添加冗余。例如，當(dāng)患者處于特定位置時(shí)，MRI頭籠可能妨礙標(biāo)記物的視圖。然而，如果有多余的檢測(cè)器，則盡管一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器的視線被妨礙，卻有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)追蹤繼續(xù)進(jìn)行的增加的機(jī)會(huì)。在一些實(shí)施例中，該檢測(cè)器可以如圖4K所示那樣定位，但處于不同的角度122。例如，第一組的兩個(gè)檢測(cè)器108可以定位在30度的角122，和第二組冗余檢測(cè)器108(共有四個(gè)檢測(cè)器)可以定位在一個(gè)不同的角度，例如，40，50，60，70，80，或90度。圖4C是另一實(shí)施例的示意圖，其示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)430的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的前視圖。圖4B是示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)400的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的側(cè)視圖的示意圖。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)430類似于圖1A和圖1B中示出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100。然而，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)430進(jìn)一步包括被配置成定位在患者頭部周圍的頭籠或頭部線圈432。在某些醫(yī)學(xué)成像任務(wù)中，例如在某些MRI頭部掃描中，可利用頭籠432并將其定位在患者頭部周圍。如果檢測(cè)器108被安裝至掃描儀本體104的孔上，則頭籠可能使檢測(cè)器108更加難以對(duì)光標(biāo)記物110成像。因此，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)430包括被安裝在頭籠而不是安裝在掃描儀本體上的兩個(gè)檢測(cè)器108。檢測(cè)器108和運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102被配置成以如前所述相同的方式工作。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“頭籠”可用來(lái)描述一種裝置，該裝置被配置成在MRI掃描期間幫助定位患者的頭部。術(shù)語(yǔ)“頭籠”也可指頭部線圈設(shè)備，其被配置成纏繞在患者頭部周圍以實(shí)現(xiàn)MRI掃描功能。圖4E是另一實(shí)施例的示意圖，示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)440的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的前視圖。圖4F是示出作為圖1A的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)440的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的側(cè)視圖的示意圖。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)440類似于圖4C和圖4D所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)430。然而，在某些情形下，掃描儀104的孔內(nèi)可能具有有限空間。在那些情形下，可能難以定位檢測(cè)器108以使得在其透鏡和光標(biāo)記物110之間具有直接視線。因此，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)440包括相對(duì)于頭籠432平齊定位的兩個(gè)檢測(cè)器108，視線120通過鏡子442到達(dá)光標(biāo)記物110。鏡子442使間接的視線變得可能，從而使系統(tǒng)更為緊湊但仍然能夠沿兩條不同的視線120觀察光標(biāo)記物110。盡管該實(shí)施例示出使用鏡子且檢測(cè)器被安裝至頭籠，然而各種其它實(shí)施例可使用附于掃描儀本體、頭籠或任何其它位置的鏡子和/或檢測(cè)器，只要檢測(cè)器能夠透過鏡子觀察光標(biāo)記物即可。在一些實(shí)施例中，使用多個(gè)鏡子以多次重新定向視線120。例如，檢測(cè)器108可位于掃描儀外側(cè)并且其視線通過位于掃描儀內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)鏡子以對(duì)光標(biāo)記物成像。盡管運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)440包括鏡子以重定向視線，然而可單獨(dú)地或結(jié)合鏡子地使用重定向視線的其它方法。例如，可使用光纖或棱鏡以重定向視線并形成虛擬的剪刀角。圖4G是另一實(shí)施例的示意圖，示出作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)450的一部分的醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的前視圖。該運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)450類似于圖1A和圖1B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)100。然而，該運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)450包括兩個(gè)光標(biāo)記物110。在該實(shí)施例中，兩個(gè)光標(biāo)記物110中的每一個(gè)被直接地定位在其中一個(gè)檢測(cè)器108的視線內(nèi)。然而，在其它實(shí)施例中，可采用多個(gè)光標(biāo)記物110，并以其它方式定位。例如，可將多個(gè)光標(biāo)記物定位在被成像的物體的多個(gè)固定或基本固定的位置。例如，如下面進(jìn)一步描述的那樣，一個(gè)光標(biāo)記物110可被定位在患者的頂齒上，而一個(gè)或多個(gè)其它標(biāo)記物可被定位在患者的前額上。光標(biāo)記物也可被定位在不固定或不是基本固定的位置上。例如，光標(biāo)記物可被附于患者的皮膚。在一些實(shí)施例中，例如當(dāng)標(biāo)記物被附連至患者的皮膚時(shí)，由于皮膚運(yùn)動(dòng)或皮膚彈性，掃描儀可能不時(shí)地相對(duì)于被掃描的物體移動(dòng)，這可能將不精確性引入到醫(yī)學(xué)成像掃描。因此，在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可配置為在被掃描物體(例如患者的頭部)的運(yùn)動(dòng)和皮膚運(yùn)動(dòng)(這可能與被掃描的物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān))之間進(jìn)行區(qū)分。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為比較兩個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記物相對(duì)于它們本身的定位，從而在頭部運(yùn)動(dòng)和皮膚運(yùn)動(dòng)之間作出區(qū)分。利用多個(gè)光標(biāo)記物110可具有多種益處。例如，多個(gè)標(biāo)記物可用于產(chǎn)生冗余量，以防一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記物基于當(dāng)前物體的姿態(tài)對(duì)一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器當(dāng)前不可見。另一優(yōu)勢(shì)是可同時(shí)地由運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)102分析多個(gè)光標(biāo)記物以獲得多個(gè)物體姿態(tài)估計(jì)。那些物體姿態(tài)估計(jì)則可被組合以產(chǎn)生單個(gè)更精確的估計(jì)。例如，多個(gè)估計(jì)可求平均以得出平均估計(jì)。又如，對(duì)于每個(gè)估計(jì)可以進(jìn)行誤差余量測(cè)量，并且可基于誤差余量使用加權(quán)平均來(lái)組合這些估計(jì)。在其它實(shí)施例中，只使用最精確的估計(jì)并將其它估計(jì)丟棄。圖4H-4J示出配置為使用間接視線的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的附加實(shí)施例?？紤]到許多醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)在設(shè)備的孔內(nèi)具有有限的空間，因此較為有利地，可將檢測(cè)器定位成相對(duì)于設(shè)備的孔是大致平坦的或者在設(shè)備孔內(nèi)平齊。圖4H所示的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)460的實(shí)施例示出一種系統(tǒng)，其中兩個(gè)光檢測(cè)器108相對(duì)于醫(yī)學(xué)成像掃描儀104的孔是平的。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器108被定位成沿孔的縱軸線彼此相對(duì)朝向地定位。兩個(gè)鏡子442相對(duì)地靠近于檢測(cè)器定位以將它們的視線120重新引導(dǎo)朝向光標(biāo)記物110。在該實(shí)施例中，剪刀角明顯小于90°。然而，在其它實(shí)施例中，檢測(cè)器和/或鏡子可以不同方式定位以增加或減小剪刀角。圖4I中示出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)470類似于圖4H中示出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)460。然而，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)470包括兩個(gè)檢測(cè)器108和兩個(gè)鏡子442，它們被安裝在醫(yī)學(xué)成像掃描儀104內(nèi)以使它們不伸出至掃描儀104的孔內(nèi)。掃描儀104本體可包括開口以使視線120從標(biāo)記物110傳至檢測(cè)器108。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器可被定位在掃描儀孔的表面上、部分地定位在掃描儀本體內(nèi)、完全地定位在掃描儀本體內(nèi)和/或以其它方式定位。檢測(cè)器是否能被安裝在掃描儀本體內(nèi)和/或是否任一檢測(cè)器必須突出到掃描儀本體之外的一個(gè)決定因素是掃描儀的尺寸以及掃描儀本體內(nèi)可用的空間。掃描儀本體內(nèi)可用的更多空間和/或更小的檢測(cè)器可允許將更多或全部檢測(cè)器定位在掃描儀本體內(nèi)。圖4J示出一種運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)480。該運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)480類似于圖4H所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)460。然而，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)480包括頭籠432，并且檢測(cè)器108和鏡子442彼此相對(duì)地安裝在頭籠432的相對(duì)兩端上，而不是被安裝在掃描儀的孔。在各個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器108可被安裝在多個(gè)位置，不一定彼此相對(duì)朝向。例如，兩個(gè)檢測(cè)器108可位于頭籠432的同一側(cè)上。如圖4J所示，兩個(gè)檢測(cè)器108中的每一個(gè)被配置成沿視線120觀察光標(biāo)記物110，該視線120沿相對(duì)于標(biāo)記物的不同角度觀察光標(biāo)記物110。左手側(cè)的視線120相比右手側(cè)的視線120具有更淺的角度。在其它實(shí)施例中，可調(diào)整檢測(cè)器、光標(biāo)記物和/或鏡子的定位，從而調(diào)整每條視線相對(duì)于標(biāo)記物的角度和/或調(diào)整剪刀角。圖4L-4N示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的示意圖的另外一些實(shí)施例。圖4L-4N中示出的每個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器108、多個(gè)視線120、一個(gè)或多個(gè)光標(biāo)記物110以及頭籠或頭部線圈432。一些實(shí)施例還包括一個(gè)或多個(gè)鏡子442以及一個(gè)或多個(gè)分束器444。在一些實(shí)施例中，分束器444包括棱鏡。盡管圖4L-4N中所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中的每一個(gè)包括兩個(gè)光標(biāo)記物110，然而本文披露的理念適用于使用任何數(shù)量光標(biāo)記物的系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)使用兩個(gè)光標(biāo)記物以為系統(tǒng)增加冗余度。例如，一個(gè)光標(biāo)記物可能有時(shí)候視線被例如頭部線圈432的一部分遮擋。光標(biāo)記物可被定位以使當(dāng)一個(gè)光標(biāo)記物的視線被阻擋時(shí)，另一光標(biāo)記物仍然能夠通過一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器108成像。盡管圖4L-4N中所示的光標(biāo)記物110包括棋盤圖案，然而光標(biāo)記物110也可或替代地包括與圖2A所示的光標(biāo)記物110所示的圖案相似的圖案。圖4L中所示的實(shí)施例包括對(duì)兩個(gè)光標(biāo)記物110成像的四個(gè)檢測(cè)器108。光標(biāo)記物110中的每一個(gè)沿兩條不同的視線120通過其中兩個(gè)光檢測(cè)器108同時(shí)地成像。圖4M中所示的實(shí)施例類似于圖4L中所示的實(shí)施例，除了檢測(cè)器的數(shù)目減少了兩個(gè)。在該實(shí)施例中，兩個(gè)檢測(cè)器108中的每一個(gè)被配置成對(duì)兩個(gè)光標(biāo)記物110同時(shí)成像。系統(tǒng)被配置成通過分束器444對(duì)來(lái)自檢測(cè)器的視線分束并通過鏡子442重新引導(dǎo)分束得到的多個(gè)視線。從光檢測(cè)器108得到的數(shù)字圖像可包括兩個(gè)光標(biāo)記物110(或者可能僅一個(gè)光標(biāo)記物，例如其中一條光線被阻擋)的數(shù)字表征。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可配置為單獨(dú)地分析每個(gè)光標(biāo)記物的表征，即便這些表征被包括在同一數(shù)字圖像中。圖4N所示的實(shí)施例類似于圖4M所示的實(shí)施例，除了僅利用一個(gè)光檢測(cè)器108外。光檢測(cè)器108的視線在分束器444被分束成兩條視線120，其中每一條視線被引向兩個(gè)光標(biāo)記物110中的一個(gè)。至于圖4M所示的配置，得自檢測(cè)器108的數(shù)字圖像可包括兩個(gè)光標(biāo)記物110(或可能僅一個(gè)光標(biāo)記物，如果例如其中一條視線被阻擋)的表征。光標(biāo)記物的安裝光標(biāo)記物可以多種方式被安裝至被追蹤的物體。圖5A-5E示出將光標(biāo)記物安裝至物體的多種選擇。圖5A是連接至安裝部分514的光標(biāo)記物的一個(gè)實(shí)施例的前視圖。圖5B是被安裝至安裝部分514的圖5A的光標(biāo)記物110的側(cè)視立體圖。圖5A和圖5B所示的光標(biāo)記物110類似于圖2A-2C所示的光標(biāo)記物110。該實(shí)施例被配置成連接至患者的頂齒。安裝部分514包括前部516、后部518以及在前部516和后部518之間的槽520。前部516被配置成在人的頂齒前方穿過，而后部518被配置成在用戶的頂前齒后面穿過。槽520被配置成和用戶的齒相一致或基本一致。在一些實(shí)施例中，安裝部分514被配置成針對(duì)特定用戶構(gòu)形以提高光標(biāo)記物110的配合性和/或剛性。例如，安裝部分514可配置為軟的，并安置到用戶的齒上，隨后變硬。在一個(gè)實(shí)施例中，安裝部分514包括加熱時(shí)變軟并且冷卻時(shí)變硬的聚合物。在該實(shí)施例中，安裝部分514可例如在溫水中受熱并隨后被安置在用戶的嘴中以塑型。在另一實(shí)施例中，安裝部分514包括紫外可固化聚合物。例如，安裝部分514可在柔軟的狀態(tài)下被安置在用戶的齒上，并隨后使用紫外光固化至變硬狀態(tài)。在其它實(shí)施例中，安裝部分514可配置為在槽520內(nèi)具有粘合劑或可成型的聚合物材料，以順應(yīng)或粘附于用戶的齒。安裝部分514可使用連接部分522連接至光標(biāo)記物110。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物110和安裝部分514是一體的、不可分離的單元。在其它實(shí)施例中，連接部分522允許光標(biāo)記物110從安裝部分514拆下或重新附連至安裝部分514。這可能是有利的，例如以允許安裝部分514在沒有光標(biāo)記物110安裝于其上的情況下構(gòu)形成用戶齒的形狀。在一些實(shí)施例中，連接部分522相對(duì)小并允許光標(biāo)記物110相對(duì)地靠近安裝部分514。在其它實(shí)施例中，連接部分522較長(zhǎng)并使得光標(biāo)記物110的位置得以較為遠(yuǎn)離被追蹤的物體。在一些實(shí)施例中，連接部分522被配置成定位光標(biāo)記物110，從而當(dāng)安裝部分514被定位在用戶的齒之上時(shí)光標(biāo)記物110將不會(huì)被患者的嘴唇覆蓋。在一些實(shí)施例中，安裝部分514包括額外的皮瓣，該皮瓣被配置成定位在用戶的嘴唇之上以保持他們的嘴唇不會(huì)遮擋光標(biāo)記物110。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物可從內(nèi)部發(fā)光。例如，光標(biāo)記物內(nèi)可包括一個(gè)或多個(gè)LED燈或類似結(jié)構(gòu)以均勻地或基本均勻地照亮光標(biāo)記物或各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。光標(biāo)記物的發(fā)光可能是有利的，以允許檢測(cè)器更清楚地對(duì)光標(biāo)記物成像并使運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)更容易區(qū)別光標(biāo)記物上的基準(zhǔn)點(diǎn)和/或基準(zhǔn)點(diǎn)的質(zhì)心。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器和/或運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的另一部件包括被配置成照亮光標(biāo)記物的燈。在一些實(shí)施例中，例如當(dāng)使用紅外檢測(cè)器時(shí)，發(fā)出的光可以是紅外光。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物可配置為在黑暗中發(fā)光從而得以增強(qiáng)亮度而不使用輔助發(fā)光。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物可配置為通過放置在光源前面一段時(shí)間而被充注光，之后光標(biāo)記物將發(fā)光一段時(shí)間。圖5C是連接至安裝部分524的光標(biāo)記物110的另一實(shí)施例的俯視圖。圖5D是連接至安裝部分534的光標(biāo)記物110的又一實(shí)施例的俯視圖。圖5C所示的安裝部分524是相對(duì)窄的安裝部分，其包括前部526、后部528以及前部526和后部528之間的槽530。然而，圖5D所示的安裝部分534是相對(duì)寬的安裝部分。安裝部分534包括前部536、后部538以及前部526和后部528之間的槽540。圖5C和圖5D所示的實(shí)施例示出安裝部分可采用多種形狀。例如，安裝部分524的尺寸類似于圖5A和圖5B所示的安裝部分。這種安裝部分可僅嚙合患者的一對(duì)齒。另一方面，圖5D所示的安裝部分534包括被配置成嚙合患者的若干個(gè)齒的更U形安裝部分。安裝部分534在一些實(shí)施例中在設(shè)計(jì)上可類似于一般由運(yùn)動(dòng)員使用的護(hù)牙器。安裝部分524、534均使用連接部分532連接至光標(biāo)記物110。圖5E是連接至患者112的光標(biāo)記物110的實(shí)施例的立體圖。在該實(shí)施例中，光標(biāo)記物110附連至帶550，所述帶550被配置成繞在患者頭部周圍以幫助將光標(biāo)記物110保持在位。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物110也連接至安裝部分，例如前述配置成附連至患者的齒的安裝部分。已描述了將光標(biāo)記物安裝至患者的各個(gè)實(shí)施例，然而，可使用各種其它方法，例如但不限于粘合劑、條帶、刺青、繪圖和/或類似物。圖6A是使用分布式基準(zhǔn)點(diǎn)614、612的光標(biāo)記物610的實(shí)施例的立體圖。如同圖2B所示的光標(biāo)記物110，光標(biāo)記物610包括三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)612、614，這些基準(zhǔn)點(diǎn)包括橢圓形，并當(dāng)一同觀察時(shí)形成三角形基準(zhǔn)形狀。然而，光標(biāo)記物610是分布式光標(biāo)記物，因?yàn)檫@些基準(zhǔn)點(diǎn)不是同一實(shí)體物件的部分。在該實(shí)施例中，類似于前述內(nèi)容，基準(zhǔn)點(diǎn)612在附連至患者頂齒的襯底上。然而，另外兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)614是附于患者前額并高于他/她的眼睛的貼紙。圖6A所示的配置的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，可使用具有較低分辨率的檢測(cè)器并因此而更便宜。另一優(yōu)勢(shì)是能夠在光標(biāo)記物610的圖像內(nèi)更精確地檢測(cè)到患者112較小的運(yùn)動(dòng)。然而，圖6A所示的配置的劣勢(shì)在于，三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于彼此不是固定的。例如，如果患者112移動(dòng)他或她在前額上的皮膚，則基準(zhǔn)點(diǎn)614可能相對(duì)于附連至他或她的齒的基準(zhǔn)點(diǎn)612移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)可配置為分析基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以確定該運(yùn)動(dòng)是由局部皮膚運(yùn)動(dòng)或扭曲造成的還是由實(shí)際患者運(yùn)動(dòng)造成的。利用分布式基準(zhǔn)點(diǎn)的理念可采用各種形式。例如，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)可被定位在塊件、襯底或其它背襯上，背襯被固定至或附于被追蹤的患者或物體。例如，圖6A所示的基準(zhǔn)點(diǎn)612如圖示為附于基本剛性的背襯。基準(zhǔn)點(diǎn)614被圖示為不具有背襯并直接附于患者前額的各個(gè)點(diǎn)。然而，在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)點(diǎn)614也可附連至背襯、塊件或其它背襯以幫助將基準(zhǔn)點(diǎn)附于物體和/或減少基準(zhǔn)點(diǎn)的任何撓曲和/或保持基準(zhǔn)點(diǎn)形狀平坦。在一些實(shí)施例中，光標(biāo)記物和/或各基準(zhǔn)點(diǎn)可配置為使用多種手段附連至被追蹤的物體。例如，可利用雙面外科繃帶以將標(biāo)記物附連至物體。也可使用其他粘合劑。也可使用其它機(jī)械連接手段，例如其它類型的帶、夾子、條帶、緊固件和/或類似物。盡管圖6A所示的實(shí)施例示出位于患者頂齒和前額上的基準(zhǔn)點(diǎn)，但基準(zhǔn)點(diǎn)和/或標(biāo)記物可被定位在各種位置。例如，基準(zhǔn)點(diǎn)或標(biāo)記物可被定位在患者的鼻子、臉頰、下巴、太陽(yáng)穴、耳朵和各種其它位置，只要基準(zhǔn)點(diǎn)或標(biāo)記物在物體運(yùn)動(dòng)范圍的至少一部分期間對(duì)檢測(cè)器或者通過直接視線或者通過間接視線是可見的。此外，盡管圖6A示出的基準(zhǔn)點(diǎn)彼此相對(duì)較遠(yuǎn)地間隔，然而在一些實(shí)施例中，盡管仍然不附連至同一背襯或安裝材料，但這些基準(zhǔn)點(diǎn)可以彼此相對(duì)較近地間隔。例如，諸基準(zhǔn)點(diǎn)可定位和間隔開相同的距離，如圖2B示出的光標(biāo)記物110所示，即便這三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)各自連接至不同的背襯材料或安裝部分。在另一實(shí)施例中，三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)可以與圖2B所示的光標(biāo)記物110相同的方式間隔，除了基準(zhǔn)點(diǎn)各自是附著于患者的相互獨(dú)立的物件，并且彼此不連接。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，可存在障礙物，所述障礙物可能潛在地阻擋至光標(biāo)記物的視線。例如，諸如圖9A所示的頭籠或頭部線圈可能具有棒或其它部分，他們可能阻擋至標(biāo)記物的視線。因此，在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物或基準(zhǔn)點(diǎn)可在某個(gè)位置被定位在物體上，該位置可消除或減小至標(biāo)記物的視線的任何阻擋。在一些實(shí)施例中，可使用被配置成重引導(dǎo)視線的鏡子或其它設(shè)備，以允許檢測(cè)器通過諸如頭籠或頭部線圈的障礙物中的孔或開口對(duì)標(biāo)記物成像。圖6B是使用分布式基準(zhǔn)點(diǎn)614、612的光標(biāo)記物610的實(shí)施例以及使用集中式基準(zhǔn)點(diǎn)612、616的光標(biāo)記物610的實(shí)施例的立體圖。圖6B所示的實(shí)施例類似于圖6A所示的實(shí)施例，但采用兩個(gè)不同尺寸的光標(biāo)記物。圖6B中的配置利用圖6A所示的分布式光標(biāo)記物610以及圖2B所示的非分布式光標(biāo)記物110。通過使用非分布式標(biāo)記物110，這種配置可能有利于例如獲得較大標(biāo)記物510的優(yōu)點(diǎn)并同時(shí)抵消分布式標(biāo)記物的一些問題。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)可配置為基于檢測(cè)器捕捉到的運(yùn)動(dòng)而追蹤較大標(biāo)記物610和/或較小標(biāo)記物110。例如，如果系統(tǒng)考慮到可能將不精確性引入到系統(tǒng)中的患者前額皮膚的局部運(yùn)動(dòng)或抽搐，則系統(tǒng)可配置為當(dāng)檢測(cè)到與標(biāo)記物614的局部運(yùn)動(dòng)一致的方向上的運(yùn)動(dòng)時(shí)停止利用較大的光標(biāo)記物610進(jìn)行追蹤。例如，如果標(biāo)記物614沿縱向移動(dòng)(例如相對(duì)于患者的頭部上下移動(dòng))地成像，這可能表示局部皮膚運(yùn)動(dòng)，并且如果使用追蹤光標(biāo)記物610的話可能引入不精確性。然而，如果檢測(cè)到基準(zhǔn)點(diǎn)614沿邊對(duì)邊方向的運(yùn)動(dòng)，尤其如果兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)614均沿同一方向移動(dòng)，這不大可能表示局部皮膚運(yùn)動(dòng)并且更有可能是表示患者正在轉(zhuǎn)動(dòng)他或她的頭。因此，基于較大光標(biāo)記物610的追蹤在那種運(yùn)動(dòng)期間可能相比追蹤較小光標(biāo)記物110更為精確。在一個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)可配置為當(dāng)檢測(cè)到不指示局部皮膚運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)利用較大的分布式標(biāo)記物追蹤運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)檢測(cè)到指示局部皮膚運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)使用較小的非分布式標(biāo)記物進(jìn)行追蹤。圖6C是附于被追蹤的物體(在這種情形下是患者112)的多個(gè)光標(biāo)記物110的實(shí)施例的立體圖。該實(shí)施例示出多個(gè)完整的光標(biāo)記物110可附于同一物體。盡管在該實(shí)施例中光標(biāo)記物附于患者的頂齒和前額，然而光標(biāo)記物除了這些位置或代替這些位置也可附于例如臉頰、太陽(yáng)穴、耳朵、下巴、鼻子、眼睛下面和/或類似位置。利用多個(gè)光標(biāo)記物可有利于提高精度和/或冗余度。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)處理圖7A示出一個(gè)實(shí)施例的處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理的一個(gè)例子。例如，圖7A所示的處理流程可例如通過圖3A和圖3B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300或301實(shí)現(xiàn)。在方框702，掃描儀開始成像掃描。在方框704，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)開始其處理。在方框706，追蹤引擎獲取標(biāo)記物圖像。例如，圖3A所示的追蹤引擎304可配置為各自從檢測(cè)器1和檢測(cè)器2獲取一個(gè)圖像幀。在方框708，追蹤引擎確定物體姿態(tài)。例如，標(biāo)記物位置過濾器312可配置為確定標(biāo)記物基準(zhǔn)點(diǎn)的二維位置，并且物體取向過濾器314可配置為使用標(biāo)記物基準(zhǔn)點(diǎn)的二維位置來(lái)估計(jì)被追蹤的物體的三維姿態(tài)。追蹤引擎可將該信息存儲(chǔ)在如方框710所示的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。如方框710所示的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以是例如圖3A所示的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)310。在方框712，控制器接口產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。例如，圖3A所示的控制器接口308可配置為將物體姿態(tài)信息轉(zhuǎn)換成掃描儀坐標(biāo)系并產(chǎn)生數(shù)據(jù)以允許掃描儀控制器調(diào)整該運(yùn)動(dòng)。在方框714，控制器接口將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器。在方框716，掃描儀控制器運(yùn)行以調(diào)整掃描儀，從而對(duì)運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償。在方框718，處理根據(jù)成像掃描是否完成而變化。如果成像掃描未完成，則處理流程返回至方框706并如上所述地繼續(xù)處理流程。如果掃描完成，處理流程繼續(xù)至方框720，并且運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牧鞒探Y(jié)束。圖7B示出另一實(shí)施例的處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理的一個(gè)例子。在方框722，掃描儀開始成像處理。在方框724，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)開始其處理。例如，該處理可通過圖3A所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300實(shí)現(xiàn)。在方框726，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)可選擇地被校準(zhǔn)。例如，目標(biāo)校準(zhǔn)過濾器320可配置為確定光標(biāo)記物在每個(gè)檢測(cè)器的視場(chǎng)中的總體位置。在方框728，追蹤引擎從兩個(gè)不同的有利位置獲取同時(shí)的標(biāo)記物圖像。例如，圖3A所示的追蹤引擎304可配置為從第一和第二檢測(cè)器108獲得同時(shí)或基本同時(shí)的圖像。在方框730，標(biāo)記物位置過濾器分析圖像以確定光標(biāo)記物的基準(zhǔn)點(diǎn)的二維位置。例如，標(biāo)記物位置過濾器312可配置為分析在方框728獲取的圖像。標(biāo)記物位置過濾器可配置為分析這些圖像以確定光標(biāo)記物的基準(zhǔn)點(diǎn)出現(xiàn)在每個(gè)圖像中哪些位置。在方框732，物體取向過濾器分析基準(zhǔn)點(diǎn)位置以確定三維物體取向或姿態(tài)。例如，物體取向過濾器314可配置為分析在方框730創(chuàng)建的信息以估計(jì)在六個(gè)自由度上的三維物體姿態(tài)，并在一些實(shí)施例中執(zhí)行迭代處理以獲得更好的估計(jì)。物體取向過濾器可配置為將該3D物體取向或姿態(tài)信息存儲(chǔ)到方框734所示的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。在方框736，控制器接口可配置為產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。例如，圖3A所示的控制器接口308可配置為從運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)或物體取向過濾器獲得物體姿態(tài)或取向信息，并將該信息轉(zhuǎn)換成可由掃描儀控制器讀取的形式。在方框738，控制器接口將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器。在方框740，掃描儀控制器調(diào)整掃描儀以對(duì)運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償。在方框742，處理流程根據(jù)成像掃描是否完成而變化。如果成像掃描未完成，則處理流程回到方框728并如前所述地繼續(xù)。如果成像掃描完成，則處理流程進(jìn)至方框744，并且運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理結(jié)束。圖7C示出另一實(shí)施例的處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。圖7C所示的處理流程可例如通過圖3B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)301執(zhí)行。在方框752，掃描儀成像掃描開始。在方框754，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)開始其處理。在方框756，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)可選擇地調(diào)整追蹤系統(tǒng)。在方框758，追蹤引擎從不同的有利位置獲取兩個(gè)同時(shí)的標(biāo)記物圖像。例如，追蹤引擎334可配置為從第一和第二檢測(cè)器108獲取同時(shí)或基本同時(shí)的圖像幀。在方框760，基準(zhǔn)點(diǎn)濾波器定位基準(zhǔn)點(diǎn)和第一二維圖像。例如，基準(zhǔn)點(diǎn)過濾器336可配置為分析第一二維圖像以定位如圖2A所示的光標(biāo)記物的交替的橢圓或圓形并確定這些組交替橢圓的每一個(gè)的質(zhì)心。質(zhì)心將是基準(zhǔn)點(diǎn)。在方框762，基準(zhǔn)點(diǎn)過濾器定位第二維圖像中的基準(zhǔn)點(diǎn)。因此，在方框760、762之后，如果圖2A所示出的光標(biāo)記物被使用，則六個(gè)不同基準(zhǔn)點(diǎn)的六個(gè)不同坐標(biāo)將被確定或已被確定。六個(gè)不同的基準(zhǔn)點(diǎn)包括由第一檢測(cè)器看到的光標(biāo)記物的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)以及由第二檢測(cè)器看到的相同的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在方框764，主要量發(fā)生器基于二維基準(zhǔn)點(diǎn)位置計(jì)算基準(zhǔn)主要量或?qū)傩?。例如，圖3B所示的主要量發(fā)生器338可配置為在方框760和762確定的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，以確定描述由基準(zhǔn)點(diǎn)形成的基準(zhǔn)形狀的各種屬性和/或描述沿第一視線和第二視線觀察到的基準(zhǔn)形狀之間的差異性或相似性的六個(gè)主要量。這些基準(zhǔn)主要量可在該處理流程中的另一處加以利用，與基于物體姿態(tài)的估計(jì)的主要量進(jìn)行比較以確定誤差量。下面將對(duì)主要量和主要量的具體例子做進(jìn)一步討論。在方框766，參考系轉(zhuǎn)換器獲取估計(jì)的物體姿態(tài)。例如，圖3B所示的參考系轉(zhuǎn)換器3B可配置訪問在方框768示出的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)以檢索估計(jì)的物體姿態(tài)。在一些實(shí)施例中，估計(jì)的物體姿態(tài)是任意的，例如在六個(gè)自由度取向上的(0,0,0,0,0,0)。在其它實(shí)施例中，在方框766檢索到的估計(jì)物體姿態(tài)就在最后一次執(zhí)行該處理流程之前。在方框770，參考系轉(zhuǎn)換器基于估計(jì)的物體姿態(tài)計(jì)算預(yù)期的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。例如，圖3B所示的參考系轉(zhuǎn)換器340可配置為將來(lái)自方框766的三維估計(jì)物體姿態(tài)轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)期三維和二維位置，就像物體處于該估計(jì)姿態(tài)那樣。在方框772，主要量發(fā)生器基于預(yù)期的基準(zhǔn)點(diǎn)位置計(jì)算對(duì)比主要量。主要量發(fā)生器可配置為以與在方框764計(jì)算基準(zhǔn)主要量相類似的方式計(jì)算這些主要量；但在方框772，這些主要量是基于作為估計(jì)物體姿態(tài)的結(jié)果的預(yù)期基準(zhǔn)點(diǎn)的。在方框774，誤差過濾器確定基準(zhǔn)主要量和對(duì)比主要量之間的誤差量。例如，圖3B所示的誤差過濾器342可配置為將基準(zhǔn)主要量與對(duì)比主要量進(jìn)行比較并確定定量誤差估計(jì)。在方框776，處理流程根據(jù)在方框774確定的誤差是否落在可接受范圍內(nèi)而變化。如果誤差未落入可接受范圍內(nèi)，則處理流程進(jìn)至方框778。在方框778，收斂濾波器計(jì)算旨在減少誤差的估計(jì)物體姿態(tài)。例如，收斂過濾器334可配置為從方框766分析估計(jì)物體姿態(tài)，并確定如何改變估計(jì)姿態(tài)以減少誤差。處理流程隨后回到方框770并如前所述地使用新估計(jì)的物體姿態(tài)繼續(xù)?；氐椒娇?76，如果誤差落在可接受的范圍內(nèi)，則處理流程進(jìn)至方框780。在方框780，追蹤引擎將估計(jì)的物體姿態(tài)存儲(chǔ)在運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。在方框782，控制器接口產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。例如，圖32B所示的控制器接口308可配置為將物體姿態(tài)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成掃描儀坐標(biāo)系并打包該信息以發(fā)送至掃描儀控制器。在方框784，控制器接口將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器。在方框786，掃描儀控制器調(diào)整掃描儀以對(duì)運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償。在方框788，處理流程根據(jù)成像掃描是否完成而變化。如果成像掃描完成，則處理流程進(jìn)至方框790，并且運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理流程結(jié)束。如果在方框788成像掃描未完成，則處理流程回到方框758并如前所述地繼續(xù)。盡管本文描述的各實(shí)施例描述了同時(shí)或基本同時(shí)地獲取來(lái)自多個(gè)檢測(cè)器的圖像，然而在一些實(shí)施例中，圖像必須只能在彼此的某一時(shí)間段內(nèi)獲得。例如，在一些實(shí)施例中，圖像必須僅在一時(shí)幀內(nèi)獲得，該時(shí)幀等于或小于向掃描儀控制器提供運(yùn)動(dòng)更新的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的頻率。示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理的例子的處理流程圖的另一例子示出于圖20C中。在一些實(shí)施例中，圖7C所示和本公開文本其它位置描述的處理需要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或計(jì)算機(jī)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，為了在醫(yī)學(xué)成像掃描期間允許實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)追蹤，在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)必須工作在至少100Hz的速度下，例如在至少100次/秒的速率下執(zhí)行物體取向估計(jì)。對(duì)人類而言，這種處理不可能由心算得出。即使人們能夠?qū)崿F(xiàn)本文所述的處理，但人們不能夠以某些實(shí)施例所需的速度實(shí)現(xiàn)它們。然而，即便速度不是必要條件，由于牽涉到的較大數(shù)量的變量和相對(duì)復(fù)雜的方程，人們不可能在他或她的頭腦中執(zhí)行本文描述的至少一些處理部分。此外，人眼可能無(wú)法在執(zhí)行本文披露的某些處理所需的分辨率之內(nèi)分辨光標(biāo)記物的微小運(yùn)動(dòng)。因此，需要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或計(jì)算機(jī)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)本文所述的處理和系統(tǒng)以及方法的一些實(shí)施例。圖7D示出另一實(shí)施例的處理流程圖，該處理流程圖示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。圖7D所示的處理流程示出使用多個(gè)光標(biāo)記物的處理的一個(gè)例子。在該實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)正在追蹤一個(gè)較大的光標(biāo)記物和一個(gè)較小的光標(biāo)記物，例如圖6B所示那樣。然而，本文描述的理念可用于多個(gè)標(biāo)記物系統(tǒng)的各種其它實(shí)施例。在方框701，掃描儀成像掃描開始。在方框703，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)開始其運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理。在方框705，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)被可選擇地校準(zhǔn)。在方框707，追蹤引擎從兩個(gè)不同的有利位置獲取同時(shí)的標(biāo)記物圖像。在方框709，標(biāo)記物位置過濾器分析圖像以確定較大基準(zhǔn)形狀的基準(zhǔn)點(diǎn)的二維位置。例如，標(biāo)記物位置過濾器可配置為確定圖6B所示的基準(zhǔn)點(diǎn)614、612的基準(zhǔn)點(diǎn)位置。在方框711，物體取向過濾器分析較大基準(zhǔn)形狀位置以估計(jì)3D物體取向或姿態(tài)。在方框713，標(biāo)記物位置過濾器分析來(lái)自檢測(cè)器的圖像以確定較小基準(zhǔn)形狀的基準(zhǔn)點(diǎn)的二維位置。例如，標(biāo)記物位置過濾器可配置為確定圖6B所示的基準(zhǔn)點(diǎn)612、616的位置。這些基準(zhǔn)點(diǎn)的位置限定由這些基準(zhǔn)點(diǎn)定義的基準(zhǔn)形狀的位置。在方框715，物體取向過濾器分析較小基準(zhǔn)形狀位置以估計(jì)3D物體取向或姿態(tài)。在方框717，追蹤引擎將來(lái)自方框711和715的兩個(gè)物體取向或姿態(tài)估計(jì)組合以產(chǎn)生單個(gè)估計(jì)。例如，追蹤引擎可對(duì)估計(jì)求平均。又如，追蹤引擎可使用一個(gè)估計(jì)或另一估計(jì)，這依賴于哪個(gè)估計(jì)最可能是在該時(shí)間點(diǎn)更精確的估計(jì)。追蹤引擎可配置為與方框719所示的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)通信以存儲(chǔ)估計(jì)。在方框721，控制器接口產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。例如，控制器接口可配置為將物體取向或姿態(tài)估計(jì)轉(zhuǎn)換成掃描儀的坐標(biāo)系。在方框723，控制器接口將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至掃描儀控制器。在方框725，掃描儀控制器調(diào)整掃描儀以對(duì)運(yùn)動(dòng)作出補(bǔ)償。在方框727，處理流程根據(jù)成像掃描是否完成而變化。如果成像掃描未完成，則處理流程回到方框707并如前所述地繼續(xù)。如果在方框727成像掃描完成，則處理流程進(jìn)至方框729，并且運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理流程結(jié)束。固定至解剖位置(例如頭部)的光學(xué)目標(biāo)光學(xué)頭部追蹤的一個(gè)難題是定位隨著身體的骨架剛性地移動(dòng)的頭部特征。皮膚是彈性的并允許顯著的運(yùn)動(dòng)(相對(duì)于所需精度的位移，例如在眨眼、抽搐或皺起鼻子或前額時(shí))。為了克服這個(gè)難題，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成利用兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)追蹤目標(biāo)以布置在患者之上。例如，兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)追蹤目標(biāo)可被連接(例如涂畫或固定在患者面龐上)至患者的皮膚。通過利用兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)追蹤目標(biāo)，系統(tǒng)可配置為補(bǔ)償皮膚的彈性性質(zhì)以確定患者的運(yùn)動(dòng)。例如，系統(tǒng)可配置為追蹤兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)追蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)并對(duì)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)求平均以確定患者的大致運(yùn)動(dòng)?？商娲?，在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為分析來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)追蹤目標(biāo)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)并將檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)各自與預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)值進(jìn)行比較。系統(tǒng)可配置為選擇最接近預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)值的檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)值并忽略其余的檢測(cè)到的值。可替代地，系統(tǒng)可配置為忽略與預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)值明顯不同的檢測(cè)到的值。系統(tǒng)可配置為對(duì)尚未被忽略的檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)值求平均。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為運(yùn)用或組合一個(gè)或多個(gè)前述技術(shù)。為了克服皮膚彈性性質(zhì)的難題，在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)追蹤目標(biāo)可被連接至患者的上齒。對(duì)頭骨呈剛性的一個(gè)容易取得的特征是上齒。不像在下顎骨上的齒，上齒剛性固定于患者的頭骨。在一個(gè)實(shí)施例中，緊湊和可靠的光學(xué)追蹤目標(biāo)可通過夾具或其它連接裝置連接至一個(gè)或多個(gè)上齒。這類連接設(shè)備可配置為極為舒適的。在一些實(shí)施例中，印刷的精確光學(xué)目標(biāo)附于患者的頂前齒。光學(xué)目標(biāo)可配置為無(wú)論傳感器視場(chǎng)的取向如何都容易以高精度定位的。在這一點(diǎn)上，圓或一系列同心圓或橢圓可能是較為有利的。此外，為了適應(yīng)最快的組合2D數(shù)據(jù)處理方法，數(shù)個(gè)(至少三個(gè))質(zhì)心位置在每個(gè)瞬時(shí)可辨。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)可包括位于等邊三角形頂點(diǎn)處的三組同心圓或橢圓。出于實(shí)用的原因，希望具有緊湊性，但是目標(biāo)的最小尺寸和間距很大程度上受傳感器特性和通過MRI場(chǎng)補(bǔ)償線圈的可用無(wú)阻擋光學(xué)視線制約。例如，在目標(biāo)的最小尺寸和用于感測(cè)頭部運(yùn)動(dòng)的成像相機(jī)的成本之間存在權(quán)衡——目標(biāo)三角形的邊尺寸越小，相機(jī)傳感器內(nèi)需要的像素越多，并且所需的用于讀取和處理的電子器件更快。作為合理的折衷，在一些實(shí)施例中可采用邊長(zhǎng)0.5英寸的等邊三角形。印刷的目標(biāo)圖案包括在每個(gè)三角形頂點(diǎn)的1/16”小直徑的實(shí)心中央橢圓點(diǎn)，并且每個(gè)點(diǎn)由3/16”小直徑和1/32”線寬的第一同心橢圓以及5/16”小直徑和1/32”線寬的第二同心橢圓(比例設(shè)計(jì)為從相機(jī)名義上的45°視角看呈圓形的橢圓)圍繞。在該實(shí)施例中，整個(gè)目標(biāo)測(cè)量為大約1英寸寬和大約0.93英寸高。其它尺寸也是可能的。觀察該目標(biāo)的相機(jī)能夠依賴于目標(biāo)的取向使用簡(jiǎn)單亮度矩計(jì)算確定目標(biāo)圖案上的每個(gè)橢圓的質(zhì)心。目標(biāo)本身僅對(duì)著相機(jī)視場(chǎng)的一小部分，但可通過其高對(duì)比度和灰度的缺乏來(lái)識(shí)別。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)處理器被編程以：通過將三個(gè)子目標(biāo)包圍在48×48像素的子像素陣列中來(lái)追蹤三個(gè)子目標(biāo)中的每一個(gè)，并通過將(a)像素暗區(qū)和像素位置之積的總和除以(b)48×48子像素陣列中的所有像素的像素暗區(qū)之和來(lái)計(jì)算每個(gè)子目標(biāo)的質(zhì)心。處理器也被編程以移動(dòng)48×48像素陣列中的每一個(gè)，以使其目標(biāo)一直完全地位于子像素陣列中。通過足夠的像素空間和亮度分辨率和目標(biāo)照明和對(duì)比度，使用該目標(biāo)可取得行和/或列中大約0.1像素或更小的質(zhì)心定位精確性。圖2A是光學(xué)目標(biāo)和三個(gè)笛卡爾軸中的兩個(gè)笛卡爾軸的放大圖。圖2C示出固定至NTI連接設(shè)備以布置在患者的上齒的全比例目標(biāo)(相比美分)。(右下)具有光學(xué)目標(biāo)和夾在前齒上的夜用護(hù)板的物體。潛伏時(shí)間使用光學(xué)追蹤技術(shù)的頭部運(yùn)動(dòng)測(cè)量中的潛伏時(shí)間由相機(jī)傳感器積分和讀出時(shí)間、目標(biāo)質(zhì)心確定時(shí)間和6-DOF分解時(shí)間構(gòu)成。為了可靠地追蹤快至2cm/秒的頭部運(yùn)動(dòng)和快至10°/秒的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，需要大約100Hz的相機(jī)幀速率，還需要相機(jī)具有對(duì)光學(xué)對(duì)象具高分辨率，且能以高達(dá)10倍于該速度的速率凍結(jié)運(yùn)動(dòng)而不會(huì)模糊的電子快門。還需要大視場(chǎng)以適應(yīng)大的運(yùn)動(dòng)，因此沒有昂貴的機(jī)械追蹤能力的快速相機(jī)讀出將需要低像素密度或者具有較大焦平面但能夠?qū)^小的感興趣區(qū)域作出窗限以讀出的相機(jī)。運(yùn)行在復(fù)合2D、而不是全3D空間內(nèi)并利用快速收斂求解方法的質(zhì)心和6-DOF分解算法能夠以每秒100解的速率和大約10ms的潛伏時(shí)間將解返回到補(bǔ)償頭部線圈電子器件。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為帶有潛伏時(shí)間運(yùn)行，從而在每個(gè)圖像獲取之間允許更新掃描儀。相機(jī)對(duì)于佩戴或連接于光學(xué)頭部追蹤目標(biāo)的物體，目標(biāo)尺寸以及物體轉(zhuǎn)角和平移位置精確地確定三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心在三維上的物理位置。通過準(zhǔn)確知曉這些角度和光學(xué)傳感器(相機(jī)和透鏡)參數(shù)——像素節(jié)距、透鏡焦距和徑向畸變、相機(jī)位置和相對(duì)于名義目標(biāo)位置的取向——焦平面?zhèn)鞲衅魃系哪繕?biāo)質(zhì)心投影的位置可以任何程度的精度被預(yù)測(cè)，即使在測(cè)量前也是如此。在實(shí)踐中，相反的問題應(yīng)當(dāng)同樣簡(jiǎn)單，只要目標(biāo)質(zhì)心的3D位置能被光學(xué)地確定。使用兩個(gè)相機(jī)，質(zhì)心投影的立體圖可用來(lái)確定每個(gè)目標(biāo)質(zhì)心空間內(nèi)的3D位置，并且6-DOF位移向量則可通過簡(jiǎn)單的矩陣逆變換來(lái)確定。然而，在實(shí)踐中，這種方法導(dǎo)致對(duì)于相機(jī)像素密度、像素?cái)?shù)、相機(jī)對(duì)準(zhǔn)和相機(jī)校準(zhǔn)方面的昂貴和復(fù)雜的需求。一種替代的演變方法不用立體測(cè)距，而是使用來(lái)自兩個(gè)相機(jī)的單獨(dú)2D投影，而無(wú)需嘗試將兩個(gè)相機(jī)上的絕對(duì)目標(biāo)位置關(guān)聯(lián)起來(lái)。這種方法消除了立體視線方法的相機(jī)對(duì)準(zhǔn)和放大匹配特征的嚴(yán)格需求，并且也放松了為了得到所需位置精度(大約0.1mm平移和大約0.1°旋轉(zhuǎn))而需要的對(duì)于像素密度和計(jì)算的要求，由此使得成本和處理速度得到顯著節(jié)省。盡管本文描述的各實(shí)施例可能不利用立體測(cè)距、成像或視覺，然而一些實(shí)施例將或者單獨(dú)或者結(jié)合本文描述的其它物體取向確定技術(shù)利用立體測(cè)距范圍、成像或視覺的理念。即使對(duì)于這種2D測(cè)量方法，一旦相機(jī)被集成到頭部線圈內(nèi)，也可采取一些基本步驟以校準(zhǔn)相機(jī)參數(shù)；這些步驟可在制造設(shè)施處執(zhí)行。這些步驟包括：測(cè)量?jī)蓚€(gè)相機(jī)上的單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的投影像素位置；以及在傾斜、俯仰和偏轉(zhuǎn)的每度旋轉(zhuǎn)的像素位移的相機(jī)放大因數(shù)；以及沿x、y和z的每毫米平移量。然而，如前面陳述過的那樣，相機(jī)準(zhǔn)確地在空間內(nèi)對(duì)準(zhǔn)(例如完美地垂直)或者這些相機(jī)的放大倍數(shù)(透鏡焦距以及至基準(zhǔn)點(diǎn)的距離)是相同的都不是必須的，這可通過模擬容易地驗(yàn)證。立體相對(duì)于復(fù)合2D的視野需求通過從偏離目標(biāo)平面的垂直線45°的方向觀察目標(biāo)的單個(gè)相機(jī)，當(dāng)目標(biāo)沿著相機(jī)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)(例如在相機(jī)方向上，向上垂直平移等于水平平移并且沒有旋轉(zhuǎn))，相機(jī)看到非常少的質(zhì)心位移。假設(shè)7微米像素節(jié)距、25mm透鏡和14英寸的工作距離，當(dāng)目標(biāo)可被檢測(cè)為沿目標(biāo)質(zhì)心間隔上具有0.1像素增大之前，相機(jī)方向上的目標(biāo)位移可以是至少0.6mm。然而，如圖8A和圖8B所示，正交地布置(例如相對(duì)于同一平面內(nèi)的垂直線成45°角)的第二相機(jī)對(duì)于這個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)靈敏性最大，對(duì)于僅0.1mm的對(duì)角的平移就能看到每個(gè)質(zhì)心的完全像素位移。第二相機(jī)消除單個(gè)相機(jī)必須沿其光軸運(yùn)動(dòng)的“盲點(diǎn)”。盡管某些實(shí)施例描述了其中相機(jī)正交地定位的系統(tǒng)，然而相機(jī)也可相對(duì)于同一平面內(nèi)的垂直線被布置在除了正交以外的其它相對(duì)角度上，這依賴于所要求的臨床結(jié)果。相機(jī)景深為了適應(yīng)±15°的頭部偏轉(zhuǎn)加上在14英寸工作距離的0.85英寸目標(biāo)寬度，透鏡可配置為提供距離在13”和15.5”之間的銳聚焦。在f/22，假設(shè)混淆圓略小于相機(jī)像素(7微米)，則25mm焦距透鏡提供這種必要的景深名義上14英寸聚焦。在這個(gè)工作距離上，光路可通過轉(zhuǎn)向鏡(圖3)折疊，或者被配置成配合在主MRI線圈的70cm直徑孔內(nèi)。在MRI環(huán)境中可利用不含鐵的相機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，重新包裝商用相機(jī)以用于強(qiáng)磁場(chǎng)是節(jié)約成本的。在一些實(shí)施例中，可被利用或修正以用于本文描述的系統(tǒng)和方法的一種可能的相機(jī)是通過AlliedVision制造的并且被命名為ProsilicaGE-680單色CCD相機(jī)。這種相機(jī)具有如下特征：具有7.4μm方形像素的KodakKAI-03401/3"640x480VGA焦平面?zhèn)鞲衅饕约霸?2位像素深度上傳遞高達(dá)205幀/秒的快速吉比特以太網(wǎng)輸出。所使用的一種可行的不昂貴的透鏡是EdmundOpticsTechSpec的25mm高分辨率固定焦距透鏡。對(duì)于這種相機(jī)和透鏡，在45°入射角在距離目標(biāo)14英寸的位置，5/16”直徑目標(biāo)圓在相機(jī)上投影成橢圓，最大橢圓的短軸直徑在大約28像素而長(zhǎng)軸直徑大約40像素。通過足夠的S/N比(目標(biāo)照度)和透鏡MTF(銳度)，這種圖案應(yīng)當(dāng)允許準(zhǔn)確地確定質(zhì)心在行和/或列的大約0.1像素處或更小。整個(gè)投影的目標(biāo)對(duì)著大約128H×168V像素，并允許±11.5°的頭偏轉(zhuǎn)，具有640水平像素(像素列)的相機(jī)可適應(yīng)整個(gè)感興趣領(lǐng)域而無(wú)需機(jī)械追蹤設(shè)備。圖9A和圖9B示出一種經(jīng)修正的頭部線圈，該頭部線圈具有徑向安裝的相機(jī)和轉(zhuǎn)向鏡以適應(yīng)比主MRI線圈孔的約束空間內(nèi)的直線光路更長(zhǎng)的工作距離的相機(jī)。在實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置有兩個(gè)或更多個(gè)相機(jī)，這些相機(jī)能夠直接觀察光學(xué)追蹤目標(biāo)而不需要使用鏡子。六自由度測(cè)量和報(bào)告算法在一些實(shí)施例中，MRI頭部追蹤器從兩個(gè)2D成像傳感器取實(shí)時(shí)輸入并分析這些數(shù)據(jù)從而以最小潛伏時(shí)間確定并報(bào)告六個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。該任務(wù)可通過如下步驟執(zhí)行：檢測(cè)和測(cè)量目標(biāo)上的三個(gè)質(zhì)心位置并通過報(bào)告算法利用這些位置以確定患者頭部的位置。六自由度坐標(biāo)系在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置成使用向MRI場(chǎng)補(bǔ)償系統(tǒng)報(bào)告6-DOF運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是與如圖10A和圖10B所示的頭部線圈的對(duì)稱軸線對(duì)準(zhǔn)的笛卡爾坐標(biāo)系。圖10A所示的頭部線圈坐標(biāo)系與圖10B所示的名義(方形)頭部位置中的身體坐標(biāo)系一致。z方向是進(jìn)入和離開繪制平面的方向。目標(biāo)位移和旋轉(zhuǎn)可使用這種坐標(biāo)系被報(bào)告給線圈場(chǎng)補(bǔ)償系統(tǒng)。通過在定義飛行器運(yùn)動(dòng)中使用的相同慣例采用坐標(biāo)定義，除了轉(zhuǎn)動(dòng)方向被取為右手方向(對(duì)于繞基本方向向量的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正)。x是縱向(下巴至冠部)方向，它們的值朝向頭頂增加；y是橫向(左至右)方向，其值朝向患者的右耳增加；z是上下方向，其值朝向天花板增加；是繞z軸的偏轉(zhuǎn)角或右手旋轉(zhuǎn)(在面朝前的同時(shí)頭部朝向肩膀傾斜，在正?！捌降摹?“square”，即左右水平的)位置處為零，對(duì)于朝向患者右肩的患者傾斜為正值)是繞y軸的傾斜角或右手旋轉(zhuǎn)(點(diǎn)頭“稱是”，在正?！逼降摹蔽恢脼榱悖瑢?duì)于患者“向上”看為正值)是繞x軸的俯仰角或右手旋轉(zhuǎn)(搖頭“否認(rèn)”，在正?！逼降摹蔽恢脼榱悖瑢?duì)于患者向上望向患者的左側(cè)為正值)。坐標(biāo)的原點(diǎn)和零度角基準(zhǔn)是任意的，因?yàn)閮H報(bào)告相對(duì)運(yùn)動(dòng)，然而存在兩種方便的基準(zhǔn)原點(diǎn)位置：1)在其正常(“平的”)頭部位置中的目標(biāo)的中心，以及2)在頭部旋轉(zhuǎn)以作點(diǎn)頭、轉(zhuǎn)頭和歪頭運(yùn)動(dòng)時(shí)在頸部的基部。這里采用的是后者(如圖2所示)，僅僅是為了易于使在6-DOF分解算法中具有共同運(yùn)動(dòng)方向的一組主要觀察參數(shù)正交。目標(biāo)位移方程完全的6-DOF平移由3D位移以及3軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成。對(duì)于一階，我們假設(shè)頭骨隨著剛性身體繞頸部某處的單個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)移動(dòng)。從這個(gè)點(diǎn)，平移變得與轉(zhuǎn)動(dòng)分離，因此將其選擇作為坐標(biāo)原點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)如前所述地被分成俯仰、傾斜和偏轉(zhuǎn)，并且通過旋轉(zhuǎn)的平移位置遵循如下的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣公式(使用右手角慣例)。x、y和z位移坐標(biāo)則遵循獨(dú)立平移：從測(cè)得的目標(biāo)質(zhì)心的絕對(duì)和相對(duì)位移分解六個(gè)獨(dú)立的平移是這種努力的目標(biāo)。2D逆問題某種程度上比3D問題更加困難，因?yàn)樵诮蛊矫娴男泻土兄械哪繕?biāo)質(zhì)心投影被確定后，顯著的退化保留在每個(gè)相機(jī)的伸展矩陣中。將來(lái)自兩相機(jī)的數(shù)據(jù)組合通過一系列相互關(guān)聯(lián)的、非線性的方程將這些退化去除。解決這種逆問題的最快速過程是通過Newton-Raphson方法或其變型獲得的，藉此相對(duì)于已知的(測(cè)得的)在兩個(gè)相機(jī)焦平面上的質(zhì)心位置給出并測(cè)試近似一階解。針對(duì)旋轉(zhuǎn)和平移中的每個(gè)分量將殘留誤差除以偏導(dǎo)數(shù)，以確定迭代校正。通過考慮受單個(gè)旋轉(zhuǎn)角或位移影響最強(qiáng)烈的投影目標(biāo)圖案的特征并沿這些特征軸線性化逆問題來(lái)選擇一階解。開發(fā)并測(cè)試6-DOF運(yùn)動(dòng)模擬和分解算法以允許任意運(yùn)動(dòng)的模擬并隨后驗(yàn)證一對(duì)正交相機(jī)的能力，以將0.1像素水平上的質(zhì)心測(cè)量分解成必要精度水平下的獨(dú)立的x、y、z、俯仰、傾斜和偏轉(zhuǎn)分量。六自由度運(yùn)動(dòng)確定算法一般物體運(yùn)動(dòng)是沿x、y和z的平移以及繞x軸、y軸和z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)(分別被指定為俯仰、傾斜和偏轉(zhuǎn))的疊加。沿這些自由度中的每一個(gè)自由度的位移對(duì)坐標(biāo)系原點(diǎn)是不敏感的；然而為建模目的將原點(diǎn)設(shè)置在頭部繞其旋轉(zhuǎn)和樞轉(zhuǎn)的脊柱區(qū)域附近是方便的(如前面解釋的那樣)，并且第二基準(zhǔn)點(diǎn)被設(shè)置在名義上的(“正確”)頭部位置和取向內(nèi)的光學(xué)追蹤目標(biāo)的中心處。這種第二基準(zhǔn)一般在x方向上偏離脊柱原點(diǎn)-10cm，并在z方向上偏離脊柱原點(diǎn)-10cm。圖1所示的目標(biāo)，當(dāng)從單個(gè)相機(jī)觀察時(shí)，看上去是三組同心的橢圓，它們的質(zhì)心被投影在相機(jī)焦平面上的三個(gè)不同位置(列、行)。相機(jī)沿目標(biāo)的平面(x＝常數(shù))居中并對(duì)準(zhǔn)，以使中心像素行以相對(duì)于y軸和z軸兩者45°角對(duì)該平面成像，并且名義上的目標(biāo)中心被投影至中心像素列。使用具有7.4微米像素的相機(jī)和定位在離名義上的目標(biāo)中心14.1英寸距離處的25mm透鏡，來(lái)自邊長(zhǎng)0.5英寸的等邊三角形目標(biāo)的頂點(diǎn)的質(zhì)心被投影到相機(jī)焦平面上，如圖11所示。該圖示出具有設(shè)置在邊長(zhǎng)為0.5英寸的等邊三角形的頂點(diǎn)周圍的一組同心圓的目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，所述投影使用相機(jī)焦距25mm、像素節(jié)距7.4微米和45°視角(在紙右側(cè)和上方的相機(jī))來(lái)完成，與相機(jī)中心線對(duì)準(zhǔn)。45°觀察角導(dǎo)致等邊三角形跨焦平面從左向右的透視縮短。偏轉(zhuǎn)繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)被指定為偏轉(zhuǎn)；繞該軸的正或“右手”旋轉(zhuǎn)(頭朝向物體右肩傾斜)導(dǎo)致目標(biāo)的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由于這種轉(zhuǎn)動(dòng)一般繞頸部中的較低點(diǎn)發(fā)生，因此它一般伴隨有至物體右側(cè)(相機(jī)左側(cè))的平移，如圖12所示。目標(biāo)質(zhì)心的投影位置對(duì)應(yīng)于圖11的相同情況，但在誘發(fā)15°偏轉(zhuǎn)之前和之后。居中的目標(biāo)三角形的中間(如圖12右側(cè)所示)大致對(duì)準(zhǔn)于相機(jī)像素的單個(gè)列，但通過偏轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)偏離這種對(duì)準(zhǔn)(如圖12左側(cè)所示)。對(duì)于前述相機(jī)、透鏡、目標(biāo)距離和目標(biāo)尺寸，僅0.1°的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致中心兩端之間的0.13像素列的相對(duì)位移。假設(shè)質(zhì)心算法能夠確定三角形頂點(diǎn)至行和列中的0.1像素的位置，則偏轉(zhuǎn)角確定可向下測(cè)量并精確到大約0.1°。傾斜繞y軸的旋轉(zhuǎn)被指定為傾斜；繞該軸的正或“右手”旋轉(zhuǎn)(頭向后仰)導(dǎo)致目標(biāo)向上偏離龍門(+z)并朝向頭頂(+x)的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于單個(gè)相機(jī)，這種投影不容易從沿x和y的同時(shí)目標(biāo)位移中分辨出來(lái)(見圖7)，但對(duì)于在頭部相反兩側(cè)的兩個(gè)相機(jī)，視在的y位移處于相反方向，由此去除了這種退化。對(duì)于沿+x和+z的同時(shí)目標(biāo)平移，第二退化仍然留有傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)——這將在后面更為詳細(xì)地描述——但目標(biāo)平面在傾斜旋轉(zhuǎn)期間的傾側(cè)導(dǎo)致目標(biāo)三角形基部相對(duì)于其頂點(diǎn)的平移量的很小差別，由此導(dǎo)致如圖7所示的目標(biāo)三角形的略微明顯的旋轉(zhuǎn)，這不是簡(jiǎn)單平移的特征。這在一些實(shí)施例中成為傾斜運(yùn)動(dòng)的定義特征。圖13A和圖13B示出與圖11相同條件的目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，但在8°的目標(biāo)傾斜之前和之后。左側(cè)是來(lái)自紙面左側(cè)和上方的相機(jī)的視圖，右側(cè)是來(lái)自紙面右側(cè)和上方的相機(jī)的視圖。在每種情形下，背離龍門(+z)的運(yùn)動(dòng)使得目標(biāo)看上去更遠(yuǎn)離觀察者。俯仰繞x軸的轉(zhuǎn)動(dòng)被指定為俯仰；繞該軸的正或“右手”旋轉(zhuǎn)(頭朝向物體的左側(cè))導(dǎo)致目標(biāo)朝向物體左側(cè)(-y)的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于單個(gè)相機(jī)，這種運(yùn)動(dòng)不容易從y的位移中分辨出來(lái)(見圖8)，但對(duì)于兩個(gè)相機(jī)，三角形的位置和明顯的透視縮短的差異對(duì)于旋轉(zhuǎn)相比平移突出得多。這是由于俯仰移動(dòng)目標(biāo)平面使其更靠近一條相機(jī)視線的法向入射并且更遠(yuǎn)離另一條相機(jī)視線的法向入射，其速率遠(yuǎn)大于簡(jiǎn)單平移(或偏轉(zhuǎn))的速率。在俯仰和同時(shí)的+y和+z平移之間存在顯著的退化，這只能通過比較在兩個(gè)相機(jī)之間看到的三角形底部的長(zhǎng)度來(lái)求解。底部長(zhǎng)度的大差異是俯仰運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特征而不是y+z平移的特征，因此這是對(duì)于俯仰的區(qū)別特征。圖14A和圖14B所示，目標(biāo)質(zhì)心的投影位置對(duì)應(yīng)于與圖11相同的條件，但在12°的目標(biāo)俯仰之前和之后。左側(cè)是來(lái)自紙面左側(cè)和上方的相機(jī)的視圖，右側(cè)是來(lái)自紙面右側(cè)和上方的相機(jī)的視圖。在左側(cè)的相機(jī)看到更寬的三角形，因?yàn)槟繕?biāo)平面更靠近該相機(jī)視線的法線。在左側(cè)的相機(jī)也看到大得多的三角形中心的位移。X軸平移沿x軸的平移(朝向頭頂為正)導(dǎo)致目標(biāo)沿相機(jī)焦平面的垂直方向的運(yùn)動(dòng)(參見圖15)。與傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)(其也涉及z上的平移)不同，目標(biāo)在像素列之間沒有顯著移動(dòng)，并且目標(biāo)三角形的轉(zhuǎn)動(dòng)是最小的。這種沒有伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)的上下相機(jī)平移是x軸平移的區(qū)別特征。圖15示出對(duì)應(yīng)于圖11的相同條件的目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，但在沿x的12mm的目標(biāo)平移之前和之后。Y軸平移沿y軸的平移(朝向物體的右側(cè)為正)導(dǎo)致目標(biāo)沿相機(jī)焦平面的水平軸的運(yùn)動(dòng)(參見圖16A和圖16B)。不同于俯仰(其也涉及由左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)觀察到的目標(biāo)平面的差分轉(zhuǎn)動(dòng))，目標(biāo)的投影尺寸、位移和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于y軸平移在左側(cè)相機(jī)視圖和右側(cè)相機(jī)視圖之間僅略微地變化；這是y位移的區(qū)別特征。圖16A和圖16B示出對(duì)應(yīng)于圖11相同條件的目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，但在沿y軸的15mm的目標(biāo)平移之前和之后。左側(cè)是來(lái)自紙面左側(cè)和上方的相機(jī)的視圖，右側(cè)是來(lái)自紙面右側(cè)和上方的相機(jī)的視圖。與俯仰不同，目標(biāo)位移和尺寸對(duì)于觀察y軸平移的兩個(gè)相機(jī)而言是相似的。Z軸平移沿z軸的平移(朝向天花板為正)導(dǎo)致目標(biāo)沿相機(jī)焦平面的水平軸的明顯運(yùn)動(dòng)。然而，與y平移不同，水平位移的方向在左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)之間是相反的(參見圖17A和圖17B)。這是z軸平移的區(qū)別特征。圖17A和圖17B示出對(duì)應(yīng)于圖11相同條件的目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，但在沿z軸的15mm的目標(biāo)平移之前和之后。左側(cè)是來(lái)自紙面左側(cè)和上方的相機(jī)的視圖，右側(cè)是來(lái)自紙面右側(cè)和上方的相機(jī)的視圖。不同于沿y的平移，明顯的目標(biāo)位移在兩個(gè)相機(jī)視圖中沿相反方向。無(wú)退化目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)傾斜相對(duì)于(X+Z)平移退化傾斜隨著同時(shí)的x和z平移幾乎退化，除了在三角形垂直線內(nèi)的小傾斜，所述小傾斜起因于目標(biāo)平面繞y軸的傾側(cè)。這種傾側(cè)造成從左側(cè)視圖觀察到的三角形的明顯順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和從右側(cè)視圖觀察到的明顯逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖18A和圖18B所示那樣。這些圖示出對(duì)應(yīng)于圖11的相同條件目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，但分別在目標(biāo)傾斜4°并沿x和z平移-9.5mm和+7.8mm之前和之后。圖18A是來(lái)自紙面左側(cè)和上方的相機(jī)的視圖，圖18B是來(lái)自紙面右側(cè)和上方的相機(jī)的視圖。在左側(cè)的相機(jī)看到順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的三角形，由于z上相對(duì)于下頂點(diǎn)的增加，其上頂點(diǎn)背離相機(jī)地旋轉(zhuǎn)。由于相同的原因，在右側(cè)的相機(jī)看到逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的三角形。對(duì)于分別伴隨有沿x和z的-0.244mm和0.187平移的0.1°的傾斜運(yùn)動(dòng)，三角形頂點(diǎn)質(zhì)心在任一相機(jī)視圖中均不移動(dòng)。然而，在這種情形下，左側(cè)相機(jī)看到向右位移0.13像素的三角形底部，而右側(cè)相機(jī)看到向左位移0.13像素的三角形底部。假設(shè)質(zhì)心確定例程能夠?qū)⒛繕?biāo)三角形的頂點(diǎn)定位到0.1像素的精度，則可通過垂直傾側(cè)的比較從簡(jiǎn)單變換區(qū)別出0.1°那樣小的傾斜。俯仰相對(duì)于(Y+Z)平移退化俯仰隨著同時(shí)的y和z平移幾乎退化，除了俯仰遇到的明顯目標(biāo)尺寸的較大相機(jī)-相機(jī)差異，所述差異起因于目標(biāo)平面繞x軸的傾側(cè)。目標(biāo)三角形底部的明顯長(zhǎng)度的顯著差異是俯仰運(yùn)動(dòng)而不是簡(jiǎn)單平移的可靠區(qū)別特征。圖19A和圖19B示出對(duì)應(yīng)于圖11的相同條件目標(biāo)質(zhì)心的投影位置，但分別在目標(biāo)俯仰4°并沿y和z平移9.75mm和0.34mm之前和之后。圖19A是來(lái)自紙面左側(cè)和上方的相機(jī)的視圖，圖19B是來(lái)自紙面右側(cè)和上方的相機(jī)的視圖。由于繞x軸背離相機(jī)法線的旋轉(zhuǎn)，左側(cè)的相機(jī)看到三角形底部縮小，同時(shí)由于朝向相機(jī)法線的旋轉(zhuǎn)，右側(cè)的相機(jī)看到三角形底部增大。對(duì)于0.1°的俯仰和分別沿y和z的-0.244mm和0.0002mm的平移，較低的質(zhì)心在兩個(gè)相機(jī)視圖中是不變的。在這種情形下，左側(cè)相機(jī)看到縮小0.15像素的目標(biāo)三角形底部，而右側(cè)相機(jī)看到增大0.15像素的三角形底部。假設(shè)質(zhì)心確定例程能夠?qū)⒛繕?biāo)質(zhì)心定位到0.1像素的精度，則0.14像素的平移應(yīng)當(dāng)是可辨的，因此可通過目標(biāo)三角形底部的長(zhǎng)度的比較從簡(jiǎn)單變換中區(qū)別出0.1°那樣小的傾斜。六自由度運(yùn)動(dòng)確定算法架構(gòu)互補(bǔ)投影相對(duì)于立體成像目標(biāo)尺寸、旋轉(zhuǎn)角和平移向量精確地確定三維上的三個(gè)目標(biāo)質(zhì)心的相對(duì)位移。對(duì)相機(jī)和透鏡參數(shù)(例如像素節(jié)距、透鏡焦距和徑向即便、相機(jī)相對(duì)于名義目標(biāo)位置的位置和取向)的準(zhǔn)確知曉則足以預(yù)測(cè)目標(biāo)質(zhì)心投影的位置至優(yōu)于每個(gè)相機(jī)的行和列的0.1像素。在實(shí)踐中，逆問題應(yīng)當(dāng)同樣簡(jiǎn)單，質(zhì)心投影的立體圖確定每個(gè)目標(biāo)質(zhì)心空間內(nèi)的3D位置，并且6-DOF位移向量可通過簡(jiǎn)單的矩陣逆變換來(lái)確定。然而，在實(shí)踐中，這種方法導(dǎo)致對(duì)相機(jī)像素密度、像素?cái)?shù)、相機(jī)對(duì)準(zhǔn)和相機(jī)校準(zhǔn)方面的昂貴和復(fù)雜的需求。一替代的伸展方法不采用立體測(cè)距而是單獨(dú)地使用兩個(gè)相機(jī)投影而不限制對(duì)相機(jī)對(duì)準(zhǔn)和放大倍數(shù)的精確匹配的要求，從而確定6-DOF位移向量在每個(gè)旋轉(zhuǎn)角落在0.1°內(nèi)并沿每條平移軸在0.1mm內(nèi)。這種方法相對(duì)于立體方法以大約20倍因數(shù)放松了像素密度和計(jì)數(shù)需求，由此使得成本和處理速度顯著節(jié)省。即使對(duì)于這種2D方法，一旦相機(jī)被集成到頭部線圈內(nèi)，也可作出一些基本測(cè)量以校準(zhǔn)相機(jī)參數(shù)；這些步驟可在制造設(shè)施處容易地執(zhí)行。這些測(cè)量包括：兩個(gè)相機(jī)上的單個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的投影像素位置；以及在傾斜、俯仰和偏轉(zhuǎn)的每度旋轉(zhuǎn)的像素位移的相機(jī)放大因數(shù)；以及沿x、y和z的每毫米平移量。然而，如前面陳述過的那樣，相機(jī)準(zhǔn)確地在空間內(nèi)對(duì)準(zhǔn)(例如完美地垂直)或者這些相機(jī)的放大倍數(shù)(透鏡焦距以及至基準(zhǔn)點(diǎn)的距離)是相同的都不是必須的，如已通過模擬簡(jiǎn)單地驗(yàn)證的那樣。逆方程2D逆問題某種程度上比3D問題更加困難，因?yàn)樵诮蛊矫嫘泻土兄械哪繕?biāo)質(zhì)心投影被確定后，顯著的退化保留在每個(gè)相機(jī)的伸展矩陣中。將來(lái)自兩相機(jī)的數(shù)據(jù)組合通過一系列相互關(guān)聯(lián)的、非線性的方程將這些退化去除。解決這種逆問題的最快速過程是通過Newton-Raphson方法的變型獲得的，藉此相對(duì)于已知的(測(cè)得的)在兩個(gè)相機(jī)焦平面上的質(zhì)心位置給出并測(cè)試近似一階解。針對(duì)旋轉(zhuǎn)和平移中的每個(gè)分量將殘留誤差除以偏導(dǎo)數(shù)，以確定迭代校正。通過考慮受單個(gè)旋轉(zhuǎn)角或位移影響最強(qiáng)烈的投影目標(biāo)圖案的特征并沿這些特征軸線性化逆問題來(lái)選擇一階解。6-DOF提取算法下面描述了用于從兩個(gè)焦平面相機(jī)上觀察到的目標(biāo)位置提取6自由度位移矩陣的方法的一個(gè)實(shí)施例。與本公開文本一致地，也可使用其它實(shí)施例。此外，盡管下面的實(shí)施例指向一些步驟，然而在一些實(shí)施例中不是所有的步驟都要被包括、可包括附加的步驟和/或這些步驟不一定以設(shè)定順序執(zhí)行。步驟1：描述目標(biāo)圖像光學(xué)目標(biāo)包括圖2A所示的橢圓目標(biāo)，其被繪出以當(dāng)通過圖8A所示的兩個(gè)相機(jī)在45°觀察時(shí)呈圓形圖案。三個(gè)圓形圖案中的每一個(gè)的中心定義了兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)的焦平面處的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)之一。質(zhì)心計(jì)算例程確定在兩個(gè)獨(dú)立相機(jī)中的每一個(gè)上的三個(gè)頂點(diǎn)中的每一個(gè)處的質(zhì)心的位置。這些質(zhì)心被顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上，該計(jì)算機(jī)監(jiān)視器顯示兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)相機(jī)的640×480像素。圖11示出三個(gè)頂點(diǎn)被顯示在其中一個(gè)相機(jī)上。這些頂點(diǎn)位置被指定為(Xi,j，Yi,j)，對(duì)于頂點(diǎn)序數(shù)i從1至3，相機(jī)序數(shù)j從1至2，由此得到12個(gè)測(cè)得的坐標(biāo)。從這12個(gè)測(cè)得的坐標(biāo)以及這些坐標(biāo)的初始值，六個(gè)主要量被計(jì)算以描述等邊三角形目標(biāo)的兩個(gè)相機(jī)視圖：a)ΣHD-在相機(jī)1和相機(jī)2上的目標(biāo)中心的水平位移(以像素為單位)之和，所使用的公式為其中X0i,j是每個(gè)質(zhì)心投影的最初(零位移)水平相機(jī)坐標(biāo)。b)ΔHD-相機(jī)1和相機(jī)2的目標(biāo)中心的水平位移(以像素為單位)之差，所使用的公式為c)ΣVD-相機(jī)1和相機(jī)2的目標(biāo)中心的垂直位移(以像素為單位)之和，所使用的公式為其中Y0i,j是每個(gè)質(zhì)心投影的最初(零位移)垂直相機(jī)坐標(biāo)。d)ΔBL-相機(jī)1和相機(jī)2的目標(biāo)三角形的明顯底部長(zhǎng)度(以像素為單位)之差，所使用的公式為e)ΣMT-相機(jī)1和相機(jī)2的目標(biāo)三角形的明顯中間傾側(cè)(底部中心和頂點(diǎn)之間的水平像素的偏移)之和，所使用的公式為f)ΔMT-相機(jī)1和相機(jī)2的目標(biāo)三角形的明顯中間傾側(cè)(以像素為單位)之間的差；所使用的公式為步驟2：用6-DOF運(yùn)動(dòng)特征化主要量中的全局變化繞最初(無(wú)位移的)位置的前述主要量的相對(duì)于物體位移和轉(zhuǎn)動(dòng)的偏導(dǎo)數(shù)被數(shù)值計(jì)算出，這里：俯仰是繞x軸的右手旋轉(zhuǎn)傾斜θ是繞y軸的右手旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)ψ是繞z軸的右手旋轉(zhuǎn)從3D世界空間中的最初目標(biāo)位置開始，被定義為基于目標(biāo)三角形的幾何尺寸和形狀以及適宜坐標(biāo)原點(diǎn)的定義對(duì)頂點(diǎn)序數(shù)i＝1-3確定最初目標(biāo)頂點(diǎn)世界坐標(biāo)(x0i,y0i,z0i)。相對(duì)于六個(gè)自由度(俯仰、傾斜、偏轉(zhuǎn)、dx、dy、dz)中的每一個(gè)，通過對(duì)每個(gè)自由度的微小增量的評(píng)估數(shù)值進(jìn)行每個(gè)主要量的局部偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算。使用歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣和轉(zhuǎn)換向量計(jì)算對(duì)于沿六個(gè)自由度的規(guī)定運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)頂點(diǎn)位置的變化：接著，使用幾何投影計(jì)算來(lái)確定這些新的目標(biāo)頂點(diǎn)位置的相機(jī)投影。假定相機(jī)位置、像素尺寸和透鏡焦距是精確已知的，則空間內(nèi)的這些新的3D位置應(yīng)當(dāng)投影到的每個(gè)相機(jī)焦平面(相機(jī)序數(shù)j等于1或2)上的垂直像素?cái)?shù)如下：這里，Xi,j和Yi,j是投影到相機(jī)j傳感器上的經(jīng)平移的目標(biāo)頂點(diǎn)i的水平和垂直像素?cái)?shù)，Xo,j和Yo,j是由相機(jī)的光軸(典型地在相機(jī)中心或非常接近相機(jī)中心)橫交的像素列和行的水平數(shù)和垂直數(shù)。f.l.和spix是透鏡焦距和相機(jī)像素節(jié)距，而角αi,j和βi,j是相對(duì)于相機(jī)j聚焦軸定位目標(biāo)頂點(diǎn)i的極角和方位角。這些角如下地從頂點(diǎn)世界坐標(biāo)(vertexwolrdcoordinates)計(jì)算出：其中點(diǎn)(x1,j,y1,j,z1,j)是相機(jī)光軸和與光軸垂直的平面之間的交點(diǎn)，所述光軸包括經(jīng)平移的目標(biāo)頂點(diǎn)(x1i,y1i,z1i)：x1,j＝x0+k(xcj-x0)；y1,j＝y(tǒng)0+k(ycj-y0)；z1,j＝z0+k(zcj-z0)[5]其中(x1cj,y1cj,z1cj)定義相機(jī)j的3D位置，(x10,y10,z10)定義在無(wú)位移的目標(biāo)中心的兩個(gè)相機(jī)的名義視軸位置以及基于幾何投影的常數(shù)κ并通過下式給出：在方程[4]中，取反余弦函數(shù)從0至π的范圍，并且對(duì)于βi,j的適當(dāng)表征如下：sign[βi,j]＝sign[(zcj-zi){(xcj-x0)(x1,j-xi)+(ycj-y0)(y1,j-yi)}-(z1j-zi){(xcj-x0)2}+(ycj-y0)2]在3D目標(biāo)頂點(diǎn)的相機(jī)投影的這種確定期間，可基于之前的透鏡校準(zhǔn)測(cè)量對(duì)大值的極角αi,j施加補(bǔ)償函數(shù)以詮釋透鏡中的桶形畸變。αi,j的幾何值首先基于方程[3]計(jì)算出，并隨后借助預(yù)定的查找表或測(cè)量擬合函數(shù)對(duì)透鏡畸變進(jìn)行調(diào)整，并且對(duì)αi,j的這種新補(bǔ)償?shù)闹祫t通過方程[2]用于計(jì)算Xi,j和Yi,j。為了數(shù)值上估計(jì)主要量在最初目標(biāo)位置周圍的偏導(dǎo)數(shù)，未位移的3D目標(biāo)頂點(diǎn)坐標(biāo)(x0i,y0i,z0i)使用前面的方程[2]-[6]被首先投影到相機(jī)坐標(biāo)，并且對(duì)于步驟1中描述的主要量中的每一個(gè)計(jì)算出最初值(多數(shù)應(yīng)當(dāng)為零或者在開始位置的近零)。然后，一次一個(gè)地將俯仰、傾斜、偏轉(zhuǎn)、x軸位移、y軸位移和z軸位移的小增量引入，對(duì)于每個(gè)增量計(jì)算目標(biāo)頂點(diǎn)的新世界坐標(biāo)和新相機(jī)投影。每個(gè)主要量的變化被除以小的角增量或位移增量以確定局部導(dǎo)數(shù)。例如，為了確定相對(duì)于俯仰的偏導(dǎo)數(shù)，位移向量被引入到一般位移方程[1]以確定經(jīng)平移的目標(biāo)頂點(diǎn)位置(xi,yi,zi)。然后使用方程[2]-[6]執(zhí)行對(duì)相機(jī)坐標(biāo)(Xi,j,Yi,j)的轉(zhuǎn)換，并如步驟1概括的那樣計(jì)算主要量。每個(gè)主要量和無(wú)位移計(jì)算的量的對(duì)應(yīng)值之間的差被除以小的俯仰增量，以給出每個(gè)量相對(duì)于俯仰的偏導(dǎo)數(shù)。為了確定相對(duì)于傾斜的偏導(dǎo)數(shù)，使用位移向量來(lái)發(fā)起計(jì)算，并對(duì)于所有六個(gè)自由度以此類推。這六個(gè)重復(fù)計(jì)算中的每一個(gè)產(chǎn)生全局偏導(dǎo)數(shù)矩陣的一個(gè)列：步驟3：確定一階位移向量對(duì)位移矩陣的一階近似是通過將如步驟1中確定的測(cè)得主要量的矩陣乘以步驟2中計(jì)算出的偏導(dǎo)數(shù)矩陣的逆變換而確定的：步驟4：用6-DOF運(yùn)動(dòng)特征化主要量中的局部變化步驟3中確定的的一階值被輸入到變換方程[1]以對(duì)于三個(gè)目標(biāo)頂點(diǎn)的每一個(gè)確定對(duì)應(yīng)變換的3D目標(biāo)位置(x1i,y1i,z1i)。這些世界坐標(biāo)使用方程[2]-[6]被投影至相機(jī)坐標(biāo)(Xi,j,Yi,j)，并重新計(jì)算主要量。這六個(gè)量與步驟1中確定的這些量的測(cè)量值作比較，以產(chǎn)生殘留誤差矩陣：通過如前那樣一次一個(gè)地將將俯仰、傾斜、偏轉(zhuǎn)、x軸位移、y軸位移和z軸位移的小增量引入來(lái)計(jì)算主要量的局部偏導(dǎo)數(shù)，但此時(shí)增量相對(duì)于一階位移向量。對(duì)于每個(gè)增量，重新計(jì)算目標(biāo)頂點(diǎn)的新世界坐標(biāo)和新相機(jī)投影并且重新計(jì)算主要量。每個(gè)主要量的變化被除以小的角增量或位移增量以確定局部偏導(dǎo)數(shù)。例如，為了計(jì)算相對(duì)于俯仰的偏導(dǎo)數(shù)，用取代一階位移向量并且將每個(gè)主要量的結(jié)果變化除以以確定相對(duì)于俯仰的局部導(dǎo)數(shù)。對(duì)于六個(gè)自由度中的每一自由度重復(fù)這個(gè)過程。這六個(gè)重復(fù)計(jì)算中的每一個(gè)產(chǎn)生新的全局偏導(dǎo)數(shù)矩陣的一個(gè)列：步驟5：確定一階位移向量的粗略校正通過將步驟4中確定的殘留誤差矩陣乘以同樣在步驟4中確定的部分偏導(dǎo)數(shù)矩陣的逆變換，計(jì)算粗略校正以改善一階位移向量并減少殘留誤差：一階位移向量通過粗糙校正矩陣被遞增以形成對(duì)位移向量的更好逼近：步驟6：執(zhí)行細(xì)校正以確定最終6DOF位移向量重復(fù)步驟4、5，從粗略校正的位移向量開始，以確定對(duì)位移向量的最終精細(xì)校正。在該迭代之后，結(jié)果的精細(xì)校正增量被加至粗略校正的向量以形成最終的6-DOF位移向量。來(lái)自一般模擬的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果指示該精細(xì)校正在所有情形下都足以將殘留誤差減小至遠(yuǎn)低于前面陳述的0.1°、0.1mm的容限。檢驗(yàn)絕對(duì)收斂的算法數(shù)值模擬當(dāng)相機(jī)、目標(biāo)和轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)被取得和組裝時(shí)，6DOF分解算法可對(duì)于一組測(cè)試的旋轉(zhuǎn)被編碼和測(cè)試。顯然例程對(duì)于小的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)將會(huì)收斂，但確定其在六個(gè)自由度上的極端位移的收斂是否存在限制可能是有利的。為此，我們?cè)O(shè)想極端目標(biāo)位移，計(jì)算位移目標(biāo)的3D位置，計(jì)算在兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)上將被看到的質(zhì)心位置，并運(yùn)行分解算法來(lái)確定收斂速度。在一些實(shí)施例中，為了論證迭代的6DOF展開算法的絕對(duì)收斂，模擬開始于非常大的轉(zhuǎn)動(dòng)和位移的一組測(cè)試，如下面表1列出的那樣。表1.為了測(cè)試算法收斂的假想患者的一組極端角旋轉(zhuǎn)和線性平移的例子模擬通過下列步驟開始：確定將由每個(gè)相機(jī)看到的位移質(zhì)心的位置，由此允許每個(gè)相機(jī)的一定程度的誤指向和不對(duì)準(zhǔn)。原始(名義)目標(biāo)位置通過章節(jié)2.5.2.2中示出的歐拉旋轉(zhuǎn)公式轉(zhuǎn)動(dòng)和位移，以確定三維空間中的三個(gè)位移的目標(biāo)質(zhì)心位置。接著，如同一章節(jié)中描述的那樣，對(duì)于兩個(gè)相機(jī)中的每一個(gè)，這些“世界坐標(biāo)”被變換到2D“相機(jī)坐標(biāo)”。假設(shè)目標(biāo)被成像到這些相機(jī)坐標(biāo)中但操作者對(duì)引起該目標(biāo)位置的位移矩陣沒有在先認(rèn)識(shí)，則我們使用章節(jié)2.5.2中描述的算法從頭到尾地重建位移矩陣。通過步驟3(章節(jié)2.5.2.3)的結(jié)束，算法返回對(duì)6DOF位移向量的最初估計(jì)，如下面表2所示。表2.基于章節(jié)2.5.2中描述的方法的6DOF位移的第一估計(jì)如期望的那樣，由于對(duì)于沿和繞每個(gè)軸的這種模擬選擇的平移和旋轉(zhuǎn)的極端大小，在該階段的殘留誤差一般很大；這種情況對(duì)于NewtonRaphson算法方法的絕對(duì)收斂形成良好的測(cè)試。假設(shè)這種估計(jì)是正確的，則步驟4(章節(jié)2.5.2.4)中的算法再次計(jì)算目標(biāo)的位移位置、由每個(gè)相機(jī)看到的結(jié)果質(zhì)心位置以及可能得到的主要量(垂直末梢和與差、底部長(zhǎng)度差、垂直位移和以及水平位移和與差)，以與實(shí)際觀察的值進(jìn)行比較。以像素為單位的殘留誤差以及對(duì)于偏轉(zhuǎn)、傾斜和俯仰的小變化(每0.1°的像素)和沿dx、dy和dz的小變化(每0.1°的像素)的每個(gè)主要值的局部導(dǎo)數(shù)如章節(jié)2.5.2.4所述那樣被計(jì)算出，并如下面圖3所示被制表。表3.主要量垂直頂端之和、垂直頂端之差、底部長(zhǎng)度之差、垂直位移之和、水平位移之和以及水平位移之差的殘留誤差(以像素為單位)以及對(duì)于偏轉(zhuǎn)、傾斜和俯仰(每0.1°的像素)和x位移、y位移和z位移(每0.1mm的像素)的局部導(dǎo)數(shù)表3左側(cè)的導(dǎo)數(shù)矩陣被逆運(yùn)算并乘以右側(cè)的殘留誤差向量，以得到對(duì)位移向量的最初估計(jì)的一階校正，如章節(jié)2.5.2.5描述的那樣，并被表示在下面表4的左側(cè)。這些被加至最初估計(jì)，以產(chǎn)生6DOF位移向量的更精煉的估計(jì)，其被表示在表4的右側(cè)。表4.(左)通過對(duì)前面表3左側(cè)的導(dǎo)數(shù)矩陣作逆變換并將該逆變換矩陣乘以表3右側(cè)的殘留誤差向量而對(duì)偏轉(zhuǎn)、傾斜、俯仰、dx、dy和dz的最初估計(jì)的一階校正。這些校正被加至最初6DOF運(yùn)動(dòng)估計(jì)以產(chǎn)生上面右側(cè)的改善估計(jì)。該過程如章節(jié)2.5.2.6所述地重復(fù)第二次和最后一次，再一次假設(shè)(現(xiàn)在精煉的)6DOF位移向量是準(zhǔn)確的，并首先計(jì)算3D目標(biāo)質(zhì)心位置并隨后計(jì)算被投影到兩個(gè)相機(jī)焦平面的每一個(gè)上的目標(biāo)質(zhì)心的位置。同樣，計(jì)算六個(gè)主要量并與實(shí)際觀察值進(jìn)行比較以產(chǎn)生殘留誤差的向量。同樣計(jì)算局部導(dǎo)數(shù)，這次在一階位移向量的位置。其結(jié)果如下面表5所示被制表。表5.主要量垂直頂端之和、垂直頂端之差、底部長(zhǎng)度之差、垂直位移之和、水平位移之和以及水平位移之差的一階殘留誤差(以像素為單位)以及對(duì)于偏轉(zhuǎn)、傾斜和俯仰(每0.1°的像素)和x位移、y位移和z位移(每0.1mm的像素)的新局部導(dǎo)數(shù)。表5左側(cè)的導(dǎo)數(shù)矩陣被逆變換并乘以右側(cè)的殘留誤差向量，以得到對(duì)位移向量的一階估計(jì)的最終校正，如下面表6的左側(cè)所示。這些校正被加至一階估計(jì)，以產(chǎn)生6DOF位移向量的最終二階估計(jì)，如表6右側(cè)所示。偏轉(zhuǎn)調(diào)整(度)-0.2947最終偏轉(zhuǎn)(度)7.9999傾斜調(diào)整(度)-0.1210最終傾斜(度)-15.0013俯仰調(diào)整(度)-0.4448最終俯仰(度)11.9978dx調(diào)整(mm)0.5114最終ΔX(mm)-8.9989dy調(diào)整(mm)-1.0377最終ΔY(mm)2.9952dz調(diào)整(mm)-0.0058最終ΔZ(mm)6.9941表6(左側(cè))通過將前面表5左側(cè)的導(dǎo)數(shù)矩陣作逆變換并將該逆矩陣乘以表5右側(cè)的殘留誤差向量而獲得的偏轉(zhuǎn)、傾斜、俯仰、dx、dy和dz的一階估計(jì)的二階校正。這些校正被加至通過相同方法獲得的一階校正，以產(chǎn)生對(duì)用于模擬的6DOF運(yùn)動(dòng)中的每一個(gè)的最終值。即便對(duì)于該模型中使用的極端旋轉(zhuǎn)和位移，算法圖示為僅在兩次迭代中收斂至0.003°和0.006mm以內(nèi)。給出執(zhí)行最初估計(jì)和兩次Newton方法的連續(xù)迭代所需的浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)目，該算法能在小于5毫秒的時(shí)間內(nèi)在典型膝上計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生解。四元表征頭部線圈ICD規(guī)定四元形式的轉(zhuǎn)動(dòng)向量，對(duì)于其(仍然使用右手歐拉角旋轉(zhuǎn)慣例)：變換向量對(duì)于這里計(jì)算出的形式而言是不變的。質(zhì)心確定算法焦平面上的質(zhì)心位置通過下式給出：這種計(jì)算是針對(duì)如圖20B所示的目標(biāo)上的三個(gè)子區(qū)域2010執(zhí)行的(虛線不出現(xiàn)在真實(shí)目標(biāo)上)，其逆轉(zhuǎn)圖像以使大的計(jì)數(shù)量對(duì)應(yīng)于黑(對(duì)于12位單色相機(jī)讀出接近4095)并且小的計(jì)數(shù)量對(duì)應(yīng)于白(接近0)。通過最小量的復(fù)雜性，例程可檢測(cè)圓形圖案并自動(dòng)地近似定位這些子區(qū)域2010。在一些實(shí)施例中，例程可通過建點(diǎn)擊被初始化以在開始時(shí)識(shí)別每個(gè)質(zhì)心的近似位置。接著，每個(gè)新幀的感興趣的三個(gè)區(qū)將被居中在來(lái)自前一幀的質(zhì)心位置，加減48個(gè)像素行并加減48個(gè)像素列。三個(gè)目標(biāo)圓的每個(gè)圓周圍的感興趣區(qū)域可被整合以確定目標(biāo)質(zhì)心。質(zhì)心確定在一些實(shí)施例中，測(cè)試目標(biāo)可以大約45°角度被印刷和安裝在單色相機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)。在該角度上，橢圓目標(biāo)在相機(jī)焦平面上被投影成大致圓形目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，相機(jī)可在14.1英寸距離上聚焦在以45°的取向全比例印刷目標(biāo)上。相機(jī)視場(chǎng)大致為緊挨著目標(biāo)安裝的相機(jī)校準(zhǔn)目標(biāo)的中心內(nèi)的矩形尺寸。計(jì)算出的目標(biāo)質(zhì)心被顯示為在實(shí)驗(yàn)室觀察圖像的中心處的紅點(diǎn)，并被顯示為在圖像右側(cè)的浮點(diǎn)(x,y)對(duì)。在高于全比例的大約20％的發(fā)光水平下，測(cè)得的質(zhì)心位置在行或列中的波動(dòng)不高于0.1像素水平；對(duì)于較低強(qiáng)度水平，統(tǒng)計(jì)波動(dòng)超出該閾值。然而要注意，對(duì)于白上黑的印刷目標(biāo)，均勻的照明可能是重要的——如果目標(biāo)發(fā)光例如從左側(cè)或右側(cè)起明顯更強(qiáng)烈，則矩計(jì)算可沿水平方向施加偏移并將質(zhì)心平移到特定的誤差閾值之外。這種效果在某些情形下可能對(duì)發(fā)光方法施加不想要的成本約束，因此首先采用強(qiáng)度閾值確定算法，藉此將目標(biāo)直方圖限制在亮和案區(qū)域強(qiáng)度的較低極值，由此消除不想要的效果。在一些實(shí)施例中，相機(jī)控制屏幕視圖可允許控制相機(jī)幀速率和讀出分辨率，由此手動(dòng)地示出所選擇的感興趣區(qū)域。全相機(jī)視場(chǎng)大致由屏幕上的黑色區(qū)域表示。質(zhì)心可被顯示為在圓形目標(biāo)中心處的紅點(diǎn)，并且相機(jī)x-y坐標(biāo)在顯示器的右側(cè)被顯示為2-十進(jìn)制精度的浮點(diǎn)數(shù)。例1相機(jī)校準(zhǔn)如同任何相機(jī)透鏡，用于頭部追蹤器的透鏡可能因變于離成像軸的距離而具有一定程度的畸變。方位角畸變應(yīng)當(dāng)是可忽略的，但徑向畸變可在透鏡安裝之后被測(cè)量并擬合到多項(xiàng)式曲線以允許對(duì)相機(jī)視場(chǎng)的邊緣附近的質(zhì)心位置的快速補(bǔ)償。在運(yùn)用NewtonRaphson迭代算法的期間，可構(gòu)建6DOF展開算法以適應(yīng)徑向畸變的典型水平作為二階補(bǔ)償?？墒褂镁哂兄睆?/3"、2/3"、1"(并以此類推直至4英寸的最大直徑)的同心圓的印刷基準(zhǔn)目標(biāo)來(lái)確定徑向畸變，如圖22A和22B所示。相機(jī)和在14.08英寸工作距離上的25mm透鏡的近似FOV為2"x2.67"，如印刷在目標(biāo)上的內(nèi)矩形所指示的那樣。相機(jī)被安裝在離目標(biāo)14.24英寸的位置，以使內(nèi)矩形在相機(jī)FOV的邊緣處可見，并且目標(biāo)居中在該領(lǐng)域。單個(gè)圖像幀被捕獲，并且圓和徑向線的交點(diǎn)通過圖像上的局部質(zhì)心計(jì)算被標(biāo)識(shí)并被準(zhǔn)確地定位。將世界坐標(biāo)系的極角與記錄在相機(jī)上的極角進(jìn)行比較以確定徑向畸變。圖22A是相機(jī)校準(zhǔn)目標(biāo)而圖22B是25mm固定焦距相機(jī)透鏡的軸外徑向畸變，這是通過比較被記錄在相機(jī)焦平面上的圓的直徑而測(cè)得的。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于techSpec高分辨率固定焦距25mm透鏡測(cè)得的測(cè)量徑向畸變遵循相機(jī)極角θc＝(1+0.0053144θ-0.0016804θ2+0.0002483θ3-0.0000138θ4)θ，其中實(shí)驗(yàn)室極角θ以°為單位。在視場(chǎng)的極端角部(其中θ～6.75°)，相機(jī)像差導(dǎo)致相對(duì)于真實(shí)角大約0.7％的相機(jī)角的徑向增長(zhǎng)，或半徑上大約2.8像素。全6DOF追蹤全6-DOF追蹤算法通過圖形用戶接口(GUI)在實(shí)驗(yàn)室視圖(LabView)中被編碼。GUI屏幕的左上方給出當(dāng)前幀內(nèi)的目標(biāo)圓的質(zhì)心信息，而左下方給出前一幀的相同信息。對(duì)于每一個(gè)，來(lái)自一組三個(gè)目標(biāo)圓中的一個(gè)嵌套的目標(biāo)圓被顯示成負(fù)的(黑上白)，連同其像素亮度的直方圖落在居中于前一幀的質(zhì)心位置上的48×48像素方框內(nèi)。該直方圖被分割成兩段以(在左側(cè))顯示在亮度標(biāo)度一端的背景像素的峰值，并(在右側(cè))顯示在亮度標(biāo)度另一端的目標(biāo)本身的像素的峰值。其間像素的長(zhǎng)連續(xù)區(qū)代表在目標(biāo)幀中的黑光邊界處的像素。從兩個(gè)直方圖的分析，目標(biāo)領(lǐng)域被限制在亮側(cè)上的低亮度肩部以及暗側(cè)上的高亮度肩部，以形成對(duì)跨目標(biāo)發(fā)光的變化不敏感的二元目標(biāo)領(lǐng)域。盡管僅對(duì)一個(gè)目標(biāo)圓作實(shí)時(shí)的顯示，然而所有三個(gè)目標(biāo)圓都是以這種方式被處理的。緊挨著目標(biāo)直方圖，對(duì)于三個(gè)嵌套圓目標(biāo)中的每一個(gè)，x-y相機(jī)質(zhì)心位置被顯示至2-十進(jìn)制精度；同樣對(duì)于當(dāng)前數(shù)據(jù)在屏幕的上半部而對(duì)于前一幀在屏幕的下半部。在使用章節(jié)2.5描述的方法進(jìn)行分析之后，屏幕右側(cè)顯示經(jīng)處理的6-DOF數(shù)據(jù)。模擬量表式顯示器示出每幀獲取和處理時(shí)間，在其下端限制大約8毫秒的相機(jī)幀整合和讀出時(shí)間。使用章節(jié)2.5描述的Newton-Raphson例程的單次迭代，算法在連續(xù)幀的整合時(shí)段運(yùn)行，由此處理時(shí)間大約為8毫秒，其對(duì)應(yīng)于120Hz相機(jī)讀出速率。6-DOF數(shù)據(jù)可已模擬或數(shù)字格式被顯示，但數(shù)字格式可以0.01mm和0.01°的精度被讀出以與0.1mm、0.1°的精度要求進(jìn)行比較。用于頭部追蹤模擬的實(shí)驗(yàn)室機(jī)械布局實(shí)驗(yàn)室配置被設(shè)計(jì)使用六自由度光學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)量成模仿頭部轉(zhuǎn)動(dòng)和位移。該量包括沿光學(xué)桌面的x、y和z軸的三個(gè)聯(lián)動(dòng)的平移級(jí)以及分別與偏轉(zhuǎn)、俯仰和傾斜對(duì)應(yīng)的三個(gè)聯(lián)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)。兩個(gè)單色相機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)鏡子以適宜的幾何關(guān)系被安裝以與已有的12通道頭部線圈一起使用。兩個(gè)單色相機(jī)處于前臺(tái)，相對(duì)于水平方向以±45°角安裝以適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)鏡子的旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)鏡子被安裝在相機(jī)后面10英寸的位置(由畫面中的相機(jī)略微阻擋)。目標(biāo)在每個(gè)鏡子的反射中部分可見。6-DOF轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)處于前景的中心，其中y軸級(jí)在底部，x軸級(jí)次之，而z軸級(jí)在上方，之后是偏轉(zhuǎn)級(jí)、俯仰級(jí)并且最后是傾斜級(jí)，目標(biāo)處于頂部(傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)手柄由該級(jí)阻擋)。近IR發(fā)光LED位于背景的中心；來(lái)自該級(jí)的光落在相機(jī)光譜范圍內(nèi)，但對(duì)人眼幾乎不可見。X軸平移來(lái)自6-DOF位移組件底部的第二平移級(jí)控制x軸位移(與患者脊椎對(duì)準(zhǔn))。x軸平移級(jí)控制把手轉(zhuǎn)過四圈整(對(duì)應(yīng)于-2.54mm)，并從質(zhì)心相機(jī)坐標(biāo)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)中計(jì)算出絕對(duì)位置變化。結(jié)果是：由展開算法確定的位移在x上為-2.56mm，在y和z上小于0.1mm，并且在俯仰、傾斜和偏轉(zhuǎn)上小于0.1°。目標(biāo)位移dx＝-2.54mm，通過在圖示的GUI的右下顯示部分上的縮放，計(jì)算為dx＝-2.56mm,dy＝0.08mm,dz＝0.02mm,dφ＝0.05°,dθ＝-0.03°且dψ＝-0.01°。Y軸平移6-DOF位移組件中的底部平移級(jí)控制y軸位移(患者的左右運(yùn)動(dòng))。y軸平移級(jí)控制把手轉(zhuǎn)過四圈整(對(duì)應(yīng)于-2.54mm)，并從質(zhì)心相機(jī)坐標(biāo)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)中計(jì)算出絕對(duì)位置變化。這導(dǎo)致目標(biāo)位移dy＝-2.54mm，通過在GUI的右下顯示部分上的縮放，表示為dx＝0.00mm,dy＝-2.47mm,dz＝-0.01mm,dφ＝0.64°,dθ＝-0.04°且dψ＝-0.03°。Z軸平移6-DOF位移組件中的頂部平移級(jí)控制z軸位移(患者的下至上運(yùn)動(dòng)，其中患者處于背躺狀態(tài))。z軸平移級(jí)控制把手轉(zhuǎn)過四圈整(對(duì)應(yīng)于-2.54cm)，并從質(zhì)心相機(jī)坐標(biāo)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)中計(jì)算出絕對(duì)位置變化。由展開算法確定的位移在z上為-2.54mm，在x和y上小于0.1mm，并且在俯仰、傾斜和偏轉(zhuǎn)上小于0.1°。其結(jié)果是：目標(biāo)位移dz＝-2.54mm，通過在GUI的右下顯示部分上的縮放，表示為dx＝0.01mm,dy＝-0.01mm,dz＝-2.59mm,dφ＝-0.02°，dθ＝-0.06°且dψ＝0.01°。偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)6-DOF位移組件中的底部轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)控制偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)(患者左肩-右肩傾側(cè)方向)。偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)控制把手轉(zhuǎn)過+4°(在級(jí)上頭朝向315°至頭朝向311°，對(duì)應(yīng)于朝向右肩的運(yùn)動(dòng))，并從質(zhì)心相機(jī)坐標(biāo)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)中計(jì)算出絕對(duì)位置變化。由展開算法確定的位移在dx、dy和dz上小于0.1mm，在俯仰上為0.1°，在傾斜上小于0.1°，并在偏轉(zhuǎn)上為3.94°。其結(jié)果是：目標(biāo)轉(zhuǎn)過dψ＝+4.00°，通過在GUI的右下顯示部分上的縮放，表示為dx＝0.07mm,dy＝-0.05mm,dz＝0.02mm,dφ＝0.10°，dθ＝-0.01°且dψ＝3.94°。俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)6-DOF位移組件中的中間轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)控制俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)(患者右肩-左肩“搖頭”方向)。俯仰測(cè)角儀控制把手轉(zhuǎn)過+5°，并從質(zhì)心相機(jī)坐標(biāo)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)中計(jì)算出絕對(duì)位置變化。由展開算法確定的位移在dx和dz上小于0.1mm，在dy上為1.78mm，在俯仰上為4.97°并在傾斜和偏轉(zhuǎn)上小于0.1°。由于ThorlabsGNL18測(cè)角儀級(jí)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心高于安裝表面44.5mm而目標(biāo)僅比該級(jí)高出22mm，因此y上的位移是可預(yù)期的。對(duì)于結(jié)果得到的-20.5mm杠桿臂，由5°俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)造成的y位移是-(-20.5mm)*sin(5°)＝+1.79mm，這與測(cè)得的數(shù)據(jù)保持良好的一致性。其結(jié)果是：目標(biāo)轉(zhuǎn)過dφ＝+5.00°，通過在GUI的右下顯示部分上的縮放，表示為dx＝0.07mm,dy＝1.78mm,dz＝-0.01mm,dφ＝4.97°，dθ＝-0.03°且dψ＝0.08°。傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)6-DOF位移組件中的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)控制傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)(患者“點(diǎn)頭”方向)。傾斜測(cè)角儀控制把手轉(zhuǎn)過+5°，并從質(zhì)心相機(jī)坐標(biāo)的結(jié)果運(yùn)動(dòng)中計(jì)算出絕對(duì)位置變化。計(jì)算出的傾斜為4.95°，偏轉(zhuǎn)小于0.1°。ThorlabsGNL10測(cè)角儀級(jí)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心高于安裝表面25.4mm而目標(biāo)僅比該級(jí)高出6.4mm。對(duì)于作為結(jié)果的-19mm杠桿臂，由5°轉(zhuǎn)動(dòng)造成的x位移為-19mm*sin(5°)＝-1.66mm，y位移為0.00mm而z位移為-19mm*[l-cos(5°)]＝0.07mm。這些位移全部落在測(cè)得數(shù)據(jù)的0.1mm之內(nèi)。其結(jié)果是：目標(biāo)傾斜轉(zhuǎn)過dθ＝+5.00°，通過在GUI的右下顯示部分上的縮放，表示為dx＝-1.63mm,dy＝0.09mm,dz＝0.17mm,dφ＝0.21°，dθ＝4.95°且dψ＝-0.07°。實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試圖27A-27G示出對(duì)本文描述理念的實(shí)施例進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)室配置。圖27A示出包括利用大約90°剪刀角對(duì)光標(biāo)記物成像的兩個(gè)光檢測(cè)器的實(shí)驗(yàn)室配置的俯視圖。圖27B-27G示出作為移動(dòng)光標(biāo)記物的結(jié)果通過運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的實(shí)施例計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)追蹤信息以表征被追蹤的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的圖表。附加標(biāo)記物的實(shí)施例光學(xué)追蹤器的各種實(shí)施例可用于這里公開的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)。例如，圖2A所示的標(biāo)記物110包括白色或亮色的背景，該背景具有三個(gè)黑色或暗色的子目標(biāo)。然而在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換這種顏色方案可能是有利的，例如，在黑色背景上使用白色同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，這樣的標(biāo)記物可以提高圖像處理和/或帶來(lái)更快的圖像處理的結(jié)果。例如，在一些實(shí)施例中，常規(guī)監(jiān)測(cè)圖2A中所示的標(biāo)記物110的圖像處理包括轉(zhuǎn)換標(biāo)記物的數(shù)字圖像的過程，使得處理后的數(shù)字圖像似乎是具有黑色背景和白色子目標(biāo)的標(biāo)記物。但是為了使處理更高效，當(dāng)標(biāo)記物本身已經(jīng)包括具有亮色子目標(biāo)和暗色背景時(shí)，可以取消圖像轉(zhuǎn)換處理。因此運(yùn)動(dòng)追蹤過程可以利用這種對(duì)比以及已知的子目標(biāo)的幾何形狀，以最小的處理過程快速定位子目標(biāo)的質(zhì)心。圖28示出包含黑色背景和三個(gè)白色子目標(biāo)2804的標(biāo)記物2810的實(shí)施例。每個(gè)子目標(biāo)2804包括多個(gè)同心白色橢圓，與上述類似。在標(biāo)記物的一些實(shí)施例中，子目標(biāo)包括在高對(duì)比度的漫反射背景的暗同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括暗色背景的高對(duì)比度的漫反射同心的子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括在高對(duì)比度的反光背景上的暗同心子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，同心子目標(biāo)包括暗背景的高對(duì)比度的反光的同心子目標(biāo)。反光材料或表面被配置成以最小散射反射光回到光源。反光材料可以為運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)提供好處，例如，與同心子目標(biāo)相結(jié)合，能夠使處理更快，更有效。例如，當(dāng)運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)在分析目標(biāo)圖像時(shí)，具有反光特性的背景或子目標(biāo)可以為運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)提供附加信息。本發(fā)明公開的各種實(shí)施例已經(jīng)被公開了，有關(guān)多個(gè)子目標(biāo)，在一些實(shí)施例中是三個(gè)子目標(biāo)在單個(gè)襯底上，該襯底附于被監(jiān)視的患者。另外，在一些實(shí)施例中，如圖6A和6B中所示的實(shí)施例中，子目標(biāo)是分布式的，而不是位于單個(gè)襯底上。作為另一個(gè)例子，圖29A、29B，和30A到30E示出標(biāo)記物或目標(biāo)的附加實(shí)施例，其中個(gè)別的子目標(biāo)被分離在各自的襯底上。例如，圖29A示出三個(gè)子目標(biāo)2902的透視圖，每個(gè)子目標(biāo)在各自的附于患者112的襯底2904上。在該實(shí)施例中，兩個(gè)襯底2904附在患者的前額上，其中一個(gè)襯底2904附在患者的嘴上。圖29B示出利用分布式子目標(biāo)2902和襯底2904的標(biāo)記物的另一個(gè)實(shí)施例。然而，在這種情況下，三個(gè)襯底2904連接在一起，且都附在患者嘴上。襯底2004可以以各種方式連接在一起，如圖30A到30F所示的一些例子。圖30A示出包括三個(gè)子目標(biāo)2902、每一個(gè)子目標(biāo)在各自的襯底2904上的分布式標(biāo)記物的實(shí)施例的前視圖。襯底2904依次連接到背襯3006。因此，盡管每個(gè)子目標(biāo)2902在其自身的襯底2904上，但相互關(guān)聯(lián)的三個(gè)子目標(biāo)2902的相對(duì)位置仍然相同。圖30B到30F說(shuō)明對(duì)每個(gè)子目標(biāo)2902利用獨(dú)立襯底2904的分布式標(biāo)記物的各種實(shí)施例的側(cè)視圖。圖30B所示的實(shí)施例是圖30A所示實(shí)施例的側(cè)視圖。在該實(shí)施例中，在設(shè)計(jì)上與圖5A-5D所示的喉舌相接近的喉舌3008通過桿3010附在背襯3006上。雖然在這個(gè)實(shí)施例中，背襯通過桿3010連接到喉舌3008上，但在一些實(shí)施例中，背襯3006也可以直接連接到喉舌3008上，或者用其他方法附到喉舌上，而不是桿。此外盡管在這些實(shí)施例中，所圖示的標(biāo)記物被附于適于連接到人的嘴上的喉舌3008上，但此處公開的光學(xué)標(biāo)記物的各種實(shí)施例中可以適于連接到被追蹤的目標(biāo)的其它部分。例如，標(biāo)記物可以被配置成連接到人的鼻梁、下巴、前額、一個(gè)或多個(gè)耳朵、頭發(fā)和/或類似器官。在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物附著機(jī)構(gòu)包括與所述鼻梁連接的夾具。在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物被配置為連接到一個(gè)像眼鏡一樣的結(jié)構(gòu)上，其可以用于人的鼻梁和人的耳朵。圖30C描繪包括多個(gè)襯底2904的標(biāo)記物的兩者擇一的實(shí)施例側(cè)視圖。圖30C所示的實(shí)施例與圖30B所示的實(shí)施例相近似。但是在圖30C所示的實(shí)施例中，每個(gè)襯底2904通過各自的桿3012與背襯3006相連接。圖30D描繪了一個(gè)分布式標(biāo)記物的實(shí)施例，其中每個(gè)襯底2904用各自的桿3014直接連接到喉舌3008。因此，沒有背襯3006與襯底2904連接在一起。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然本發(fā)明公開的各種實(shí)施例描述了關(guān)于喉舌將標(biāo)記物附于人的嘴上，但標(biāo)記物可以以不同的方式連接到被監(jiān)視的患者，如以上所述。圖30E描繪了具有分布式襯底2904的標(biāo)記物，其在設(shè)計(jì)上與圖30D描述的標(biāo)記物相近似。然而，圖30E及30F所示的標(biāo)記物說(shuō)明在一些實(shí)施例中，襯底2904和/或子目標(biāo)2902不一定要在同一平面內(nèi)和/或取向?yàn)橄嗤慕嵌取Ｔ趫D30E中，襯底2904以不同的角度取向。在圖30F中，襯底2904都以相同的角度取向，但不在同一平面。在一些實(shí)施例中，這樣的配置可能是有利的，例如能夠在較大的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)觀察標(biāo)記物和/或子目標(biāo)。此外，標(biāo)記物或子目標(biāo)可以處于不同的平面，以幫助將標(biāo)記物外殼形狀與可用區(qū)域相一致。例如，當(dāng)一個(gè)MRI頭籠罩在患者周圍時(shí)，患者的嘴前面可能沒有多少空間。因此，需要調(diào)整襯底2904以使其適于在頭籠內(nèi)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)襯底2904與另一襯底2904不在同一平面時(shí)，可以調(diào)整子目標(biāo)2902的打印，從而使相機(jī)的子目標(biāo)2902仍然像在同一平面上一樣出現(xiàn)。在不同的實(shí)施例中所述的子目標(biāo)2902都位于各自的襯底2904上，襯底2904可以永久附在背襯3006上、可移動(dòng)地附在背襯2006上，或以其它不同的方式設(shè)置以永久地附在一起，或可移動(dòng)地附在其上。例如，襯底2904可以使用膠水、其它粘合劑、鉤和環(huán)緊固件、螺釘、膠帶和/或類似物附在背襯3006上。附加流程實(shí)施例圖31描繪了一個(gè)實(shí)施例的處理流程圖，示出了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程的一個(gè)例子。在這個(gè)流程中，這個(gè)過程是利用白色背景與黑色子目標(biāo)分析標(biāo)記物110的運(yùn)動(dòng)。然而，如圖31所示的處理流程的過程可以被調(diào)整以便利用具有亮的子目標(biāo)的暗色背景來(lái)處理標(biāo)記物。這樣一個(gè)過程的例子如以下圖32中所示。處理流程開始于方框3102。在方框3102，系統(tǒng)初始化一個(gè)視頻源目標(biāo)，在方框3104，系統(tǒng)從視頻源抓取幀，例如相機(jī)。在方框3106，系統(tǒng)分析幀來(lái)定位目標(biāo)質(zhì)心，如標(biāo)記物的子目標(biāo)的質(zhì)心。目標(biāo)質(zhì)心定位子過程參照方框3108至方框3132所示。在方框3108，處理流程根據(jù)這是否是定位目標(biāo)的第一次迭代或者是否是隨后的迭代而變化。如果是第一次迭代，則處理流程將繼續(xù)進(jìn)行到方框3110，在方框3110幀被轉(zhuǎn)換為具有50％閾值的二元圖像(例如，任何低于最大值的50％的像素被設(shè)置為零，并且任何大于最大值的50％的像素設(shè)置為1)。在方框3112，系統(tǒng)標(biāo)識(shí)在二元圖像的最大白色區(qū)域，并選擇該區(qū)域。在方框3114，系統(tǒng)將二元圖像中的所有其他區(qū)域設(shè)置為零。在方框3116，系統(tǒng)將圖像反轉(zhuǎn)。在方框3118，系統(tǒng)再次轉(zhuǎn)換成具有50％閾值的二元圖像。在方框3120，該系統(tǒng)確認(rèn)第二、第三和第四個(gè)最大區(qū)域。在方框3122，系統(tǒng)將所有其他區(qū)域設(shè)置為零。在方框3124，系統(tǒng)計(jì)算連接區(qū)域的質(zhì)心。在方框3126，系統(tǒng)排序和平均質(zhì)心坐標(biāo)。接著在方框3134，質(zhì)心坐標(biāo)被傳遞到操作。返回到方框3108，如果在第一次迭代之后進(jìn)行在方框3106上進(jìn)行的過程，則處理流程從方框3108繼續(xù)到方框3128。在方框3128，系統(tǒng)在最后已知的質(zhì)心坐標(biāo)周圍提取框。在方框3130，系統(tǒng)進(jìn)行加權(quán)平均，從而在每個(gè)框中找到質(zhì)心。在方框3132，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)以前的坐標(biāo)增加質(zhì)心偏移，以產(chǎn)生最終的質(zhì)心坐標(biāo)。然后將這些坐標(biāo)傳遞給方框3134的過程。在方框3134，系統(tǒng)計(jì)算光目標(biāo)的3-D位置和旋轉(zhuǎn)角度。在一些實(shí)施例中，3-D位置和旋轉(zhuǎn)角度也是從光學(xué)檢測(cè)器坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的，例如MRI機(jī)坐標(biāo)系。在方框3136，目標(biāo)位置和旋轉(zhuǎn)角度傳遞到外部流程，以能夠運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。圖32說(shuō)明了處理流程圖的另一個(gè)實(shí)施例，其示出了質(zhì)心定位過程的示例。例如，當(dāng)被使用的目標(biāo)是具有暗背景和亮的子目標(biāo)的目標(biāo)時(shí)，可以使用圖32中所示的處理流程代替圖31的方框3106所示的子過程。因此圖32所示的處理流程可以使運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)比使用具有亮背景和暗子目標(biāo)時(shí)，更快和更高效地進(jìn)行。圖33示出各種圖像，該圖像描繪了圖32中所示的處理流程的階段。因此，圖33中的一些圖像將被用于描述圖32的處理流程。圖32中所示的處理流程從相機(jī)的目標(biāo)的原始圖像開始。例如，圖33的方框3302描繪了來(lái)自具有暗背景和亮的子目標(biāo)的相機(jī)的原始圖像的例子。在方框3202，系統(tǒng)將原始目標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為具有小于最大像素值的80％的閾值的二元圖像。在圖33的方框3304中可以看到一個(gè)轉(zhuǎn)換的二元圖像的例子。在方框3204，系統(tǒng)定位一個(gè)目標(biāo)邊界框。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被配置為找到二元圖像中最外層的非零行和列。如圖33的方框3304所示，目標(biāo)邊界框已被添加。在方框3206中，系統(tǒng)被配置為識(shí)別在邊界框周長(zhǎng)的非零像素。通過識(shí)別邊界框外圍像素的非零圖像，系統(tǒng)可以估計(jì)每個(gè)子目標(biāo)的位置。如圖33的方框3304所示，邊界框周長(zhǎng)的非零像素已被識(shí)別和圈出。例如，左上方的子目標(biāo)接觸邊界框的點(diǎn)被以紅色圈出。右上方的子目標(biāo)接觸邊界框的點(diǎn)被以綠色圈出。最后，底部子目標(biāo)接觸邊界框周長(zhǎng)的點(diǎn)被以藍(lán)色圈出。在方框3208，系統(tǒng)分離每個(gè)子目標(biāo)的特征，例如，每個(gè)同心子目標(biāo)，通過假設(shè)非零像素在屬于同一目標(biāo)特征的同一象限的相鄰周長(zhǎng)邊上。在方框3210系統(tǒng)被配置為提取興趣框(ROI)區(qū)域，每個(gè)包含一個(gè)子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中，興趣框區(qū)域由目標(biāo)邊界框的尺寸縮放。如圖33的方框3306所示，從方框3304的二元圖像中提取興趣框的三個(gè)區(qū)域。在方框3212，系統(tǒng)被配置為將低于像素最大值30％的像素值設(shè)置為零。例如，如圖33的方框3308所示，通過設(shè)置低于像素最高值20的30％的像素值，進(jìn)一步分離同心圓。在方框3214，系統(tǒng)被配置為定位每個(gè)興趣區(qū)域的每個(gè)子目標(biāo)的質(zhì)心。例如，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被配置為獲取正交的像素值和像素位置的產(chǎn)品的行和列的和的最大值。圖33的方框3310說(shuō)明在方框3214計(jì)算的疊加在原始圖像的子目標(biāo)質(zhì)心?？梢钥闯觯到y(tǒng)有效地確定正確的子目標(biāo)質(zhì)心。這些質(zhì)心可以傳到運(yùn)動(dòng)追蹤過程的其他部分以追蹤患者并補(bǔ)償患者運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)可以被配置為對(duì)于正在處理的每個(gè)圖像幀僅執(zhí)行圖32所示的質(zhì)心確定過程的一次迭代。通過只使用一次迭代，系統(tǒng)能夠高效和快速的確定患者的位置。然而，在一些實(shí)施例中，如圖32所示的處理流程或類似的處理流程可以包括兩個(gè)或多個(gè)迭代，例如：2，3，4，5，10，15，20，30，40或更多個(gè)迭代。附加標(biāo)記物的實(shí)施例各種用于運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的光學(xué)追蹤器或標(biāo)記物的實(shí)施例已經(jīng)在上述公開中說(shuō)明。例如，一些實(shí)施例中，如圖2A所述的標(biāo)記物110，包括具有三個(gè)黑色或暗色的子目標(biāo)的白色或亮色背景，其中三個(gè)子目標(biāo)是三組同心圓或位于等邊三角形的頂點(diǎn)的橢圓。在其它實(shí)施例中，色彩設(shè)計(jì)如圖28那樣被逆轉(zhuǎn)，從而標(biāo)記物由黑色背景和三個(gè)白色子目標(biāo)構(gòu)成，其中每個(gè)子目標(biāo)為多個(gè)同心白色橢圓。在本實(shí)施例中，子目標(biāo)也被排列，從而子目標(biāo)質(zhì)心彼此距離相等，這樣他們可以被想象成位于等邊三角形的頂點(diǎn)。然而，在一些實(shí)施例中，為了允許唯一確認(rèn)標(biāo)記物中子目標(biāo)的位置和方向，使用沒有旋轉(zhuǎn)模糊的標(biāo)記物可能是有利的。具有三個(gè)相同尺寸子目標(biāo)的標(biāo)記物，其質(zhì)心被排列為作為等邊三角形的頂點(diǎn)，可能受到旋轉(zhuǎn)退化限制。這樣的標(biāo)記物不可能具有每個(gè)平面旋轉(zhuǎn)角的獨(dú)特的圖案或排列(例如，繞與圖2A的平面正交取向的軸旋轉(zhuǎn)，垂直于圖2A的軸X和Y)。例如，在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)這樣一個(gè)標(biāo)記物60度，將導(dǎo)致與旋轉(zhuǎn)之前的標(biāo)記物相同的質(zhì)心圖案，在一些實(shí)施例中，這可能使得難以確定是否有旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，比如當(dāng)子目標(biāo)包括同心圓時(shí)，60度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致標(biāo)記物的相同的感知質(zhì)心的角位置和相同的視覺圖像。在一些實(shí)施例中，比如當(dāng)子目標(biāo)包括橢圓或其他非均勻的形狀時(shí)，60度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致標(biāo)記物不同的視覺圖象，即使質(zhì)心的角位置可能被視為與旋轉(zhuǎn)之前相同。這里公開的追蹤系統(tǒng)的一些實(shí)施例，配置為補(bǔ)償這個(gè)目標(biāo)的潛在的旋轉(zhuǎn)模糊，如通過分析可視圖案中的其他差異，和/或在其平面旋轉(zhuǎn)過程中連續(xù)或半連續(xù)的追蹤標(biāo)記物以獲得附加的分析內(nèi)容。然而利用不具有這樣的旋轉(zhuǎn)模糊的標(biāo)記物可能是可取的，其能夠進(jìn)行更快和/或更有效的追蹤。因此，在一些實(shí)施例中，為了避免旋轉(zhuǎn)退化，標(biāo)記物的設(shè)計(jì)可能從具有三個(gè)相同大小、三角形排列(或具有平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)模糊的其他設(shè)計(jì))的子目標(biāo)偏離。有許多數(shù)不清的具有非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的不同的圖案或設(shè)計(jì)，其可以防止旋轉(zhuǎn)退化。圖34示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的避免旋轉(zhuǎn)退化的標(biāo)記物或光學(xué)追蹤器3400的例子。此外，圖34的標(biāo)記物3400可能允許系統(tǒng)以高精確度定位標(biāo)記物，而不管傳感器的視野內(nèi)標(biāo)記物的方向如何，它還可以讓系統(tǒng)更快速地確認(rèn)標(biāo)記物的各子目標(biāo)。所示標(biāo)記物3400具有五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)定位器，或子目標(biāo)，包括橢圓形的相對(duì)于暗色背景的白色的同心對(duì)。當(dāng)檢測(cè)器從45度的視角由檢測(cè)上觀看這些基準(zhǔn)點(diǎn)定位器時(shí)，這些基準(zhǔn)點(diǎn)定位器的圖像可能說(shuō)明基準(zhǔn)點(diǎn)定位器為圓形。標(biāo)記物3400可能有四個(gè)小的同心對(duì)3402，是位于標(biāo)記物3400角的基準(zhǔn)點(diǎn)定位器。標(biāo)記物3400還可以有一個(gè)大的同心對(duì)3404，是位于標(biāo)記物中心附近的基準(zhǔn)點(diǎn)定位器(例如，位于被外層較小的子目標(biāo)3402的四個(gè)質(zhì)心所定義的邊界框3404內(nèi)的子目標(biāo)3404的質(zhì)心)，其尺寸比每個(gè)小同心對(duì)3402大。大的同心對(duì)3404在標(biāo)記物的一個(gè)方向上偏移，其允許五個(gè)同心對(duì)的相對(duì)位置唯一地確認(rèn)標(biāo)記物的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)實(shí)施例中，較大的子目標(biāo)3404相對(duì)于標(biāo)記物3400的垂直中央部或軸和/或由較小的子目標(biāo)3402定義的邊界框向上移動(dòng)。在其它實(shí)施例中，使用其他各種技術(shù)使標(biāo)記物不旋轉(zhuǎn)模糊。例如，較大的中央子目標(biāo)3404可以從標(biāo)記物3400的中心點(diǎn)或者被子目標(biāo)3402在不同方向上定義的邊界框離開。另一個(gè)例子是一個(gè)或多個(gè)外部子目標(biāo)3402可以移動(dòng)到不同的位置。如上所述，在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物中的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱通過同心目標(biāo)沿著垂直軸從標(biāo)記物中心的偏移來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性可以使標(biāo)記物的追蹤通過360度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)而沒有退化(例如，在一個(gè)完整的360度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)定位沒有模糊)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)從給定相機(jī)旋轉(zhuǎn)離開時(shí)，標(biāo)記物子目標(biāo)形狀在水平維度上加長(zhǎng)以增加標(biāo)記物的水平橫截面。在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物可以包含三個(gè)或更多的獨(dú)立的以非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的圖案排列的子目標(biāo)，每一個(gè)子目標(biāo)包括至少兩個(gè)同心圓的形狀。為了唯一的標(biāo)記物確認(rèn)的目的，附加形狀可以被納入標(biāo)記物圖案。由于圖34的標(biāo)記物3400的所有五個(gè)子目標(biāo)(四個(gè)小的同心對(duì)3402，和大的同心對(duì)3404)包括同心圓形狀，所以系統(tǒng)能夠從標(biāo)記物圖像中唯一地和/或有效地確認(rèn)和定位五個(gè)子目標(biāo)。在一些實(shí)施例中系統(tǒng)可以通過在給定尺寸范圍內(nèi)尋找所有目標(biāo)的質(zhì)心來(lái)操作，然后將目標(biāo)按照具有相同(或非常相似)的質(zhì)心坐標(biāo)進(jìn)行分組。所有具有相同(或非常相似)的質(zhì)心坐標(biāo)的目標(biāo)可以被標(biāo)記為一個(gè)有效的子目標(biāo)，其是整體標(biāo)記物3400的一部分。利用這樣的其中一個(gè)或多個(gè)子目標(biāo)包括至少兩個(gè)同心圓形狀的設(shè)計(jì)是有利的，例如，能夠快速和/或有效地識(shí)別有效的子目標(biāo)和忽略標(biāo)記物圖象中的其他標(biāo)記。例如，當(dāng)在MRI腦掃描中使用此處公開的標(biāo)記物時(shí)，捕獲標(biāo)記物圖像的檢測(cè)器也可以捕獲圖像中的其它非標(biāo)記物特征。例如，由檢測(cè)器捕獲的圖像還可以包括患者皮膚膚色的特征，如痣或其他特征。在處理這樣的圖像時(shí)，系統(tǒng)可以確認(rèn)面部特征，如痣，作為具有特定質(zhì)心位置的特征。然而，如果沒有另一個(gè)具有相同或類似的質(zhì)心位置的特征，系統(tǒng)可以自信和有效地篩選出痣作為潛在的標(biāo)記物子目標(biāo)。因此利用兩個(gè)或更多個(gè)同心圓形狀，或具有不同的常見的幾何指標(biāo)的形狀是有利的，在其他事情上，有效地濾除不包含有效子目標(biāo)的圖像部分。雖然在本實(shí)施例中，每個(gè)子目標(biāo)包含白點(diǎn)和在白點(diǎn)周圍的白色環(huán)，標(biāo)記物的各種其他實(shí)施方式可包括其他各種形狀。例如，可以利用二、三、四、五或更多的圓，橢圓，六角形，八角形和/或其他形狀。此外，在相同的標(biāo)記物內(nèi)，可以利用不同類型的子目標(biāo)。例如，一個(gè)子目標(biāo)可以比另一個(gè)子目標(biāo)包含不同數(shù)量的同心形狀，這可能，例如，能夠使跟蹤平面即使在子目標(biāo)質(zhì)心位置是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的設(shè)計(jì)中旋轉(zhuǎn)整個(gè)360度(如圖2A的等邊三角形的設(shè)計(jì))。由于大同心對(duì)3404大于小的同心對(duì)3402，系統(tǒng)能夠比其他同心對(duì)更快地識(shí)別大同心對(duì)3402。大同心對(duì)3404的位置可以用來(lái)快速定位剩余的同心對(duì)-四個(gè)小同心對(duì)3402-通過各種方法。定位剩余的同心對(duì)的一個(gè)方法可以是采取環(huán)繞大同心對(duì)3402的四個(gè)最接近的同心對(duì)，然后將所有五個(gè)同心分組對(duì)作為標(biāo)記。這樣可以使用大同心對(duì)3402來(lái)更快速地識(shí)別標(biāo)記物位置?；蛘呙總€(gè)同心對(duì)的質(zhì)心可以被定位，但每個(gè)同心雙所對(duì)應(yīng)的具體的子目標(biāo)是未知的。一些實(shí)施例中同心對(duì)可能在被放入局部組來(lái)確定每個(gè)同心對(duì)的子目標(biāo)，比如通過這里以前描述的周長(zhǎng)邊緣檢測(cè)的算法。在一些實(shí)施例中為了確認(rèn)標(biāo)記物的位置或者唯一地確認(rèn)子目標(biāo)，可能增加不必要的計(jì)算時(shí)間和/或復(fù)雜的算法。以下關(guān)于圖37和圖38的的討論中進(jìn)一步詳細(xì)提供標(biāo)記物圖案質(zhì)心檢測(cè)。圖35說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記物或者光學(xué)追蹤器的另一個(gè)例子，其避免旋轉(zhuǎn)退化。在圖35中，有一個(gè)不是同心對(duì)的附加點(diǎn)3502。為了唯一的標(biāo)記物確認(rèn)，可以在標(biāo)記物圖案中添加如點(diǎn)3502的附加形狀。在系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，可以同時(shí)使用多個(gè)標(biāo)記物。多個(gè)標(biāo)記物可能與小變化的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的圖案相關(guān)，比如包含在圖案中的像點(diǎn)3502那樣的附加形狀的數(shù)量。形狀或點(diǎn)的數(shù)量、位置或排列可以幫助系統(tǒng)唯一標(biāo)識(shí)標(biāo)記物，以便系統(tǒng)可以將標(biāo)記物彼此區(qū)分。系統(tǒng)可以通過搜索非同心形狀、標(biāo)記物或在邊界框區(qū)域的像點(diǎn)3502那樣的目標(biāo)來(lái)將不同的標(biāo)記物彼此分離?？梢蕴砑臃峭男螤畹臄?shù)量以確定它是哪個(gè)標(biāo)記物號(hào)。下面介紹了多個(gè)標(biāo)記物檢測(cè)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。雖然圖35所示的實(shí)施例，利用點(diǎn)或圈3502作為附加形狀以使標(biāo)記物唯一標(biāo)識(shí)和/或避免旋轉(zhuǎn)退化，標(biāo)記物的各種其他實(shí)施例，可以利用其他形狀以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，比如兩個(gè)或兩個(gè)以上的同心圓形狀、條形、星形、正方形、矩形和/或類似形狀。具有一組可單獨(dú)唯一確認(rèn)的標(biāo)記物是有利的，例如在同一追蹤過程中使用多個(gè)標(biāo)記物。例如在核磁共振腦掃描中，可以將兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多個(gè)標(biāo)記物同時(shí)貼在患者他或她的頭上，以提高追蹤過程的準(zhǔn)確性、冗余性和效率。在一些實(shí)施例中，提供用來(lái)從一組指定的標(biāo)記物中唯一地確認(rèn)單個(gè)標(biāo)記物的圖案(例如，一組2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個(gè)標(biāo)記物，被同時(shí)用于同樣的掃描)。然而，在一些實(shí)施例中，單個(gè)標(biāo)記物可以相對(duì)于一組更大的標(biāo)記物或所有其它標(biāo)記物唯一可識(shí)別，而不僅僅是具有為了同時(shí)使用的特定的較小的子標(biāo)記物組的標(biāo)記物。例如標(biāo)記物可以包括條形碼，二維碼和/或可以被解碼以解釋唯一的標(biāo)識(shí)符的類似碼。在一些實(shí)施例中，這樣的編碼唯一標(biāo)識(shí)符不一定在運(yùn)動(dòng)追蹤過程中被解碼和/或被使用，但可以與運(yùn)動(dòng)追蹤和/或掃描數(shù)據(jù)一起保存以便以后查找和/或可追溯。圖36A和36B中每個(gè)圖圖示了為了唯一的標(biāo)記物識(shí)別和/或附加的避免旋轉(zhuǎn)退化的目的，在非同心圓點(diǎn)數(shù)量方面有變化的標(biāo)記物的多個(gè)實(shí)施例。圖36A說(shuō)明具有圖34所示的實(shí)施例的細(xì)微變化的標(biāo)記物的多個(gè)實(shí)施例。圖36A顯示的最左邊的標(biāo)記物與在圖34所示的實(shí)施例相同。在角落有四個(gè)小的同心對(duì)3602，大的同心對(duì)在3604附近的中心，但在垂直方向上略有偏移。立即到右邊的標(biāo)記物在標(biāo)記物底部有一個(gè)附加點(diǎn)3606。在圖36A中從左移至右邊，每個(gè)標(biāo)記物都具有在以前的標(biāo)記物上的附加點(diǎn)–由具有零非同心點(diǎn)的標(biāo)記物開始到具有五個(gè)非同心圓點(diǎn)的標(biāo)記物。因此圖36A顯示在非同心點(diǎn)的量上有變化的六個(gè)標(biāo)記物，該六個(gè)標(biāo)記物都被同時(shí)使用和唯一識(shí)別，因?yàn)槊總€(gè)標(biāo)記是唯一的。圖36B也說(shuō)明包括變化的標(biāo)記物的多個(gè)實(shí)施例。圖36B中的每個(gè)標(biāo)記物具有五個(gè)同樣尺寸的同心對(duì)3608。四個(gè)同心對(duì)在每個(gè)標(biāo)記物的角落，最后一個(gè)同心對(duì)在每個(gè)標(biāo)記物的中心，但具有垂直偏移。在圖36B中從左至右，每個(gè)標(biāo)記物都在以前標(biāo)記物上具有一個(gè)附加的非同心點(diǎn)3608。因此，圖36B也顯示六個(gè)在非同心圓點(diǎn)的數(shù)量上有變化的標(biāo)記物，所有這些標(biāo)記物都可以被使用并同時(shí)由系統(tǒng)唯一識(shí)別，因?yàn)槊總€(gè)標(biāo)記是唯一的。然而在圖36B的標(biāo)記物缺乏圖36A的標(biāo)記物所具有的大同心對(duì)3604。這意味著圖36B的標(biāo)記物不允許系統(tǒng)執(zhí)行從其他同心對(duì)中快速識(shí)別大同心對(duì)的方法，然后利用大同心對(duì)的位置定位標(biāo)記物內(nèi)的剩下的同心對(duì)。利用圖36B的標(biāo)記物以及圖36A的標(biāo)記物可能減少旋轉(zhuǎn)退化。然而，利用圖36B的標(biāo)記物可能會(huì)導(dǎo)致從圖像確認(rèn)標(biāo)記物和質(zhì)心的時(shí)間較長(zhǎng)，因?yàn)樾枰嗟挠?jì)算。然而，圖36B的標(biāo)記包括比圖36A的標(biāo)記物還大的唯一識(shí)別特征(例如，點(diǎn))，這對(duì)于系統(tǒng)以及定位和識(shí)別標(biāo)記物所需要的處理時(shí)間是有利的。關(guān)于實(shí)際使用的標(biāo)記物的尺寸和設(shè)計(jì)可能有沖突的要求。使標(biāo)記物盡可能小可能有利于患者的方便和/或能夠使用更多的標(biāo)記物。然而標(biāo)記物可能需要足夠大才可以使系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地從標(biāo)記物的像素化圖像確定標(biāo)記的質(zhì)心。此外，也有可能是與標(biāo)記物中的子目標(biāo)相關(guān)的理想間距。在標(biāo)記物中的子目標(biāo)之間的增加距離可改善追蹤，因?yàn)樽粉櫽?jì)算觀察與子目標(biāo)質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的差異。對(duì)于一定的運(yùn)動(dòng)，標(biāo)志物越大，距離就越大，因此追蹤將更好。在以上本公開中，還提供了關(guān)于標(biāo)記物尺寸的進(jìn)一步討論。在一些實(shí)施例中，利用包括具有質(zhì)心位置的外部子目標(biāo)的標(biāo)記物是可取的，質(zhì)心位置定義14x14平方毫米大小的邊界正方形。在其他實(shí)施例中，邊界正方形(或矩形)可以包括一個(gè)或更多個(gè)側(cè)面，其具有5、6、7、8、9、10、11、12、13、15、16、17、18、19、20或更多毫米的長(zhǎng)度。標(biāo)記物圖案質(zhì)心檢測(cè)由于運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)追蹤標(biāo)記物的相對(duì)位置，所以對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)使用能夠可靠識(shí)別標(biāo)記物中的子目標(biāo)(這里也被稱為基準(zhǔn)點(diǎn)或同心環(huán))的質(zhì)心的過程是有用的?？焖傥ㄒ坏刈R(shí)別包括標(biāo)志物的子目標(biāo)也是有用的?？梢允褂酶鞣N過程或方法來(lái)確定子目標(biāo)以及子目標(biāo)的質(zhì)心。系統(tǒng)可以使用基于標(biāo)記物圖案的不同的過程或方法。在確認(rèn)子目標(biāo)以及子目標(biāo)的質(zhì)心時(shí)，一些標(biāo)記物設(shè)計(jì)允許系統(tǒng)使用更有效的過程或方法。圖37是一個(gè)流程圖，它示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記物圖案質(zhì)心檢測(cè)過程。此過程可應(yīng)用于從檢測(cè)器、相機(jī)或光學(xué)傳感器獲得的每個(gè)標(biāo)記物圖像(或者在一些實(shí)施例中只有標(biāo)記物圖像的子集，例如提高效率)。在一些實(shí)施例中，在標(biāo)記物上使用0到5個(gè)附加點(diǎn)，以便唯一地識(shí)別多達(dá)6個(gè)唯一標(biāo)記物(盡管可以使用如上所述其它各種唯一的識(shí)別方法)。但是系統(tǒng)可以對(duì)其應(yīng)用這種質(zhì)心提取算法的標(biāo)記物數(shù)量沒有技術(shù)限制。對(duì)于由存在于系統(tǒng)中的所有相機(jī)接受的圖像中的標(biāo)記物，可用并行處理來(lái)同時(shí)進(jìn)行標(biāo)記物質(zhì)心提取算法。當(dāng)與可以擴(kuò)展到任意數(shù)量的目標(biāo)的追蹤算法相配對(duì)時(shí)，所使用的標(biāo)記物的數(shù)量可能僅限于空間和計(jì)算資源的限制。下面給出了多個(gè)標(biāo)記物追蹤的進(jìn)一步討論。在方框3702，系統(tǒng)可以二值化計(jì)算所接收的每個(gè)標(biāo)記物圖像。系統(tǒng)可以將高于某閾值的所有像素設(shè)置為白色，而將低于該閾值的所有像素設(shè)置為黑色。然后，系統(tǒng)將繼續(xù)到方框3704檢測(cè)每個(gè)圖像中的所有連接區(qū)域。連接區(qū)域可以被定義為所有彼此接觸的白色像素組。然而，在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被配置為用來(lái)檢測(cè)所有黑像素組的連接區(qū)域，比如當(dāng)標(biāo)記物包括在白色背景上的黑色子目標(biāo)時(shí)。然后在方框3706，系統(tǒng)篩選出太小而不能作為標(biāo)記物組件的連接區(qū)域(例如在一些實(shí)施例中的小于4像素的區(qū)域)。在方框3708，系統(tǒng)可以篩選出太大而不能作為標(biāo)記物組件的連接區(qū)域(例如在一些實(shí)施例中大于2000像素的區(qū)域)。系統(tǒng)可以并行執(zhí)行方框3706和方框3708，或者在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以按順序執(zhí)行這兩個(gè)方框。系統(tǒng)可以先執(zhí)行方框3706，然后第二個(gè)執(zhí)行方框3708，或者系統(tǒng)可以先執(zhí)行方框3708，然后第二個(gè)執(zhí)行方框3706。在方框3710，系統(tǒng)可以計(jì)算出剩余的連接區(qū)域的質(zhì)心。在方框3712，系統(tǒng)可以比較每個(gè)連接區(qū)域的質(zhì)心。在方框3714，具有彼此在1像素內(nèi)的質(zhì)心的那些區(qū)域被定義為同心子目標(biāo)對(duì)。在其他實(shí)施例中，可以使用其它閾值，例如0，2，3，4或更多個(gè)像素。在方框3716，系統(tǒng)可以在每個(gè)同心對(duì)平均區(qū)域的質(zhì)心，并將其記錄為有效的標(biāo)記物子目標(biāo)。或者，如圖34所示的標(biāo)記物實(shí)施例，如果標(biāo)記物具有一個(gè)大的同心環(huán)，則系統(tǒng)可以利用某種不同的過程。由于中間的子目標(biāo)相對(duì)于其他標(biāo)記物子目標(biāo)被放大，其可以根據(jù)尺寸更迅速地分離。在圖像中的全體標(biāo)記物位置可以被有效地識(shí)別。為了將包括每個(gè)標(biāo)記物的全部子目標(biāo)進(jìn)行分離和分組，可以使用一個(gè)算法將離每個(gè)中心子目標(biāo)最近的四個(gè)子目標(biāo)或同心環(huán)分組。在這樣的實(shí)施例中，系統(tǒng)將執(zhí)行這些調(diào)整的過程，以代替方框3710、3712和3714。在方框3718，系統(tǒng)通過計(jì)算連接子目標(biāo)的組的整體質(zhì)心的線段的角，確定每個(gè)標(biāo)記物的一般平面旋轉(zhuǎn)，該子目標(biāo)包括到中心子目標(biāo)的標(biāo)記物。隨著旋轉(zhuǎn)角度確定，在方框3720，旋轉(zhuǎn)變換被應(yīng)用到標(biāo)記物以重新映射到垂直的位置。在方框3722，系統(tǒng)通過它們相對(duì)于中心標(biāo)記物的相對(duì)位置對(duì)包括標(biāo)記物的子目標(biāo)進(jìn)行分類。在方框3724，系統(tǒng)計(jì)算每個(gè)標(biāo)記物的邊界框內(nèi)的所有連接區(qū)域以唯一地識(shí)別每個(gè)觀察到的標(biāo)記物。圖38顯示了如何處理一個(gè)非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的標(biāo)記物圖像以定位標(biāo)記物中的質(zhì)心，例如，使用圖37所示流程圖。圖像3802是具有非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱標(biāo)記物的原始的灰度圖像，如圖34中的標(biāo)記物。此圖像與檢測(cè)器或光學(xué)相機(jī)所拍攝的標(biāo)記物的圖像相似。接著系統(tǒng)二元化運(yùn)算圖像3802為了獲得圖像3804以將連接區(qū)域定位全白(例如圖37的方框3702)。為二元化運(yùn)算灰度圖像，設(shè)置全部測(cè)量的50％為閾值。這個(gè)閾值以上的所有像素都是白色的，所有低于這個(gè)閾值的像素被轉(zhuǎn)換成黑色像素。連接區(qū)域是所有剩余的互相接觸的白色像素組。在圖像3804中可以看到各種連接區(qū)域。系統(tǒng)然后根據(jù)尺寸，發(fā)現(xiàn)并估計(jì)所有的連接區(qū)域。區(qū)域太小(例如兩個(gè)像素)可能是噪聲而不是目標(biāo)，系統(tǒng)可能會(huì)丟棄這些區(qū)域。區(qū)域太大(如大于2000個(gè)像素)可能是圖像中的大目標(biāo)，而不是標(biāo)記物的組成部分，系統(tǒng)也可能丟棄這些區(qū)域。這些可以是，例如，圖37的方框3704-3708所進(jìn)行的過程。然后，系統(tǒng)可能會(huì)與圖像3806留下，其顯示所有尚未被丟棄的連接區(qū)域，因?yàn)樗鼈兾挥谙到y(tǒng)正在尋找的定義尺寸范圍內(nèi)。在這一點(diǎn)上，系統(tǒng)可以計(jì)算出圖像中的所有殘留目標(biāo)的質(zhì)心(例如，圖37的方框3710)。具有在彼此的1像素內(nèi)發(fā)生的質(zhì)心的目標(biāo)(即同心目標(biāo))可能會(huì)被認(rèn)定為同心對(duì)或有效的子目標(biāo)(例如，圖37的方框3714)。為了確定同心對(duì)的質(zhì)心，同心對(duì)的每個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心被平均。最終的結(jié)果是圖像3808，其說(shuō)明原始圖像3802中所示的標(biāo)記物中存在的所有5個(gè)同心對(duì)的確定的質(zhì)心3810。這些識(shí)別的坐標(biāo)可用于本文公開的各種算法以估計(jì)標(biāo)記物在六個(gè)自由度的位置，從而能夠估計(jì)患者在六個(gè)自由度的位置。如在上面的例子中所看到的，使用同心環(huán)是唯一地確認(rèn)作為標(biāo)記物一部分的子目標(biāo)的方法之一。通過對(duì)子目標(biāo)使用同心環(huán)，當(dāng)圖像中的目標(biāo)被確定為具有相同的質(zhì)心坐標(biāo)時(shí)，概率非常有利于屬于同一子目標(biāo)對(duì)和標(biāo)記物的兩個(gè)目標(biāo)。廣義的六個(gè)自由度追蹤系統(tǒng)概述本公開先前描述了一些實(shí)施例，其中MRI頭部追蹤器(或其他運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng))從兩個(gè)2D成像傳感器實(shí)時(shí)輸入并分析數(shù)據(jù)，以最小的延遲確定和報(bào)告在六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。這些實(shí)施例中的一些被配置為檢測(cè)和測(cè)量標(biāo)記物上的三個(gè)質(zhì)心位置，并利用這些位置來(lái)確定患者的頭部位置，通過結(jié)合來(lái)自標(biāo)記物的兩個(gè)圖像的數(shù)據(jù)來(lái)生成六個(gè)唯一的主要量。這個(gè)過程的一個(gè)例子如圖20C所示。利用這樣的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)是可取的，該運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)使用任何數(shù)量的相機(jī)和/或任何數(shù)量的標(biāo)記物，包括有不同設(shè)計(jì)的標(biāo)記物。此外，具有這樣的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)也是可取的，該運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)整加減一個(gè)或多個(gè)相機(jī)和/或標(biāo)記物(和/或阻擋和不阻擋相機(jī)和標(biāo)記物之間的一個(gè)或多個(gè)視線)。例如當(dāng)患者移動(dòng)時(shí)，一個(gè)或更多個(gè)的視線會(huì)受阻，具有能夠動(dòng)態(tài)且自動(dòng)地適應(yīng)在醫(yī)學(xué)成像掃描中變?yōu)樽钃鹾?或不阻擋的視線的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)是可取的。在一些實(shí)施例中，使用廣義六個(gè)自由度算法，使任何非零數(shù)目的相機(jī)(和/或任何非零數(shù)量的標(biāo)記物)與系統(tǒng)一起使用。這樣的六個(gè)自由度追蹤系統(tǒng)可以利用1到n的相機(jī)而對(duì)相機(jī)位置沒有特別的限制，除了每個(gè)相機(jī)的觀察領(lǐng)域覆蓋部分或整個(gè)感興趣的區(qū)域以及每個(gè)相機(jī)的六個(gè)自由度位置在常見的任意坐標(biāo)系中為已知的。在一些實(shí)施例中，相機(jī)和/或標(biāo)記物的數(shù)目的增加會(huì)增加整體追蹤精度和/或冗余度。然而相機(jī)和/或標(biāo)記物的數(shù)目的增加也可能會(huì)導(dǎo)致處理功率和/或估計(jì)患者的姿態(tài)所需的處理時(shí)間的增加。因此，根據(jù)可用的處理效力，在為相機(jī)定位的醫(yī)用掃描儀里面，上面或者圍繞其的可用空間和/或被掃描的患者的標(biāo)記物的可用空間和/或安裝位置，優(yōu)化所使用的相機(jī)的數(shù)量和/或標(biāo)記物的數(shù)量是可取的。在一些實(shí)施例中，比如MRI掃描儀，在通常的圓柱形孔內(nèi)掃描患者時(shí)，系統(tǒng)可以配置為在孔周圍定位多個(gè)相機(jī)，通過所定位的相機(jī)，則在掃描過程中在任何預(yù)期的患者的位置，至少有一個(gè)相機(jī)(或任何其他數(shù)量的相機(jī))總能看到至少一個(gè)標(biāo)記物(或任何其他數(shù)量的標(biāo)記物)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)使用來(lái)自當(dāng)前能看到標(biāo)記物的每個(gè)相機(jī)的數(shù)據(jù)(可能包括或可能不包括系統(tǒng)中的每個(gè)相機(jī))。例如，如果相機(jī)1，3和5可以看到一個(gè)標(biāo)記物，那么系統(tǒng)可能只使用來(lái)自這三個(gè)相機(jī)的數(shù)據(jù)，而忽略來(lái)自其他相機(jī)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)哪個(gè)相機(jī)能夠看到標(biāo)記物而自動(dòng)確定標(biāo)記物的位置。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以無(wú)縫地處理一個(gè)或多個(gè)相機(jī)觀察路徑的阻擋或妨礙。例如，如果最初有三個(gè)相機(jī)可以看到標(biāo)記物，而一個(gè)相機(jī)的觀察路徑被阻擋，如被患者的手臂阻擋，那么系統(tǒng)就能夠使用其他兩個(gè)觀察路徑通暢的相機(jī)來(lái)確定標(biāo)記物(或多個(gè)標(biāo)記物)的位置。在一些實(shí)施例中，超過一個(gè)標(biāo)記物可以由一些或全部相機(jī)或檢測(cè)器追蹤。在一些實(shí)施例中，當(dāng)使用一個(gè)相機(jī)與使用多個(gè)相機(jī)相比，運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的精度可能較低，盡管精度對(duì)于減少或者消除醫(yī)學(xué)成像掃描中的運(yùn)動(dòng)偽影仍然是足夠的。使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的相機(jī)可以提高精度，且追蹤精度一般可能會(huì)隨著在給定的時(shí)間內(nèi)能夠檢測(cè)到標(biāo)記物(相同的標(biāo)記物和/或其他標(biāo)記物)的附加的相機(jī)數(shù)量而增加。廣義六個(gè)自由度算法可以允許系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地從相機(jī)切換到相機(jī)，或添加和從使用中移除相機(jī)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)利用一組廣義的主要量集(例如，主要量可用于各種標(biāo)記物設(shè)計(jì))。在一些實(shí)施例中主要量包括從每個(gè)圖像中的每對(duì)目標(biāo)之間的X和Y坐標(biāo)的和與差。例如，一個(gè)標(biāo)記物可以由相機(jī)1和相機(jī)2成像。主要量是針對(duì)給定的標(biāo)記物可用的對(duì)目標(biāo)的所有可能組合之間的X和Y坐標(biāo)的和與差。系統(tǒng)根據(jù)可使用的數(shù)據(jù)為任何數(shù)量的標(biāo)記物構(gòu)造一組主要量。例如，如果系統(tǒng)利用六臺(tái)相機(jī)，其中三臺(tái)相機(jī)可以看到標(biāo)記物的質(zhì)心，則系統(tǒng)可以根據(jù)所有的組合數(shù)據(jù)生成全套主要量。在這種方式下，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)新的可用數(shù)據(jù)調(diào)整主要量，比如第四臺(tái)相機(jī)能夠看到標(biāo)記物的質(zhì)心(或如果只有一臺(tái)相機(jī)可以看到標(biāo)記物)。關(guān)于主要量計(jì)算的附加細(xì)節(jié)如下。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可以利用六個(gè)相機(jī)。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以利用位于MR掃描儀的身體線圈上或圍繞身體線圈的圓周上的四個(gè)相機(jī)，以調(diào)整所述感興趣區(qū)域的最佳覆蓋的位置向內(nèi)指向。在系統(tǒng)中使用的相機(jī)的數(shù)量可以根據(jù)可用的處理功率，空間，最佳的觀察路徑和/或類似進(jìn)行選擇。附加的相機(jī)可以提高精度，并允許冗余，雖然在一些實(shí)施例中，附加的相機(jī)可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)于理想的處理時(shí)間所需的附加的處理能力。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)可能需要知道系統(tǒng)中所有相機(jī)的精確位置和方位(或至少在足夠的公差范圍內(nèi)的位置和方向)。在一些實(shí)施例中這些信息可以作為單獨(dú)校準(zhǔn)過程的一部分獲得，下面將進(jìn)一步討論一個(gè)例子。該系統(tǒng)還需要知道在標(biāo)記物內(nèi)的所有目標(biāo)或子目標(biāo)的相對(duì)位置。在一些實(shí)施例中標(biāo)記物中的所有目標(biāo)的相對(duì)位置可以根據(jù)標(biāo)記物的設(shè)計(jì)事先知道。目標(biāo)位移方程在一些實(shí)施例中，標(biāo)記物的正交質(zhì)心位置由標(biāo)記物的幾何特征確定。全部六個(gè)自由度平移由3D位移以及3軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)被分成俯仰、傾斜和偏轉(zhuǎn)(盡管可能會(huì)使用其他約定)，并且通過旋轉(zhuǎn)的平移位置遵循如下的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣公式(使用右手角慣例)。x、y和z位移坐標(biāo)則遵循顯性獨(dú)立平移：從測(cè)得的目標(biāo)質(zhì)心的絕對(duì)和相對(duì)位移分解六個(gè)獨(dú)立的平移是努力的目標(biāo)。2D逆問題某種程度上比3D問題更加困難，因?yàn)樵诮蛊矫娴男泻土兄械哪繕?biāo)質(zhì)心投影被確定后，顯著的退化保留在每個(gè)相機(jī)的伸展矩陣中。將來(lái)自多個(gè)相機(jī)的數(shù)據(jù)組合通過一系列相互關(guān)聯(lián)的、非線性的方程將這些退化去除。解決這種逆問題的最快速過程是通過Newton-Raphson方法的變型獲得的，藉此相對(duì)于已知的(測(cè)得的)在兩個(gè)相機(jī)焦平面上的質(zhì)心位置給出并測(cè)試近似一階解。針對(duì)旋轉(zhuǎn)和平移中的每個(gè)分量將殘留誤差除以偏導(dǎo)數(shù)，以確定迭代校正。通過考慮受單個(gè)旋轉(zhuǎn)角或位移影響最強(qiáng)烈的投影目標(biāo)圖案的特征并沿這些特征軸線性化逆問題來(lái)選擇一階解。六自由度提取算法主要量的圖像表征與計(jì)算在該實(shí)施例中，每個(gè)標(biāo)記物包括3個(gè)或多個(gè)目標(biāo)(在某些實(shí)施例中加上附加的標(biāo)識(shí)標(biāo)記物)，并且可以由0到n個(gè)相機(jī)觀察，其中n是系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)相機(jī)的總數(shù)。如果標(biāo)記物被遮擋或移動(dòng)到所有相機(jī)的視野之外，則其位置是未知的，在隨后的計(jì)算中不考慮，直到標(biāo)記物移動(dòng)到可以再次檢測(cè)到的位置為止。在其它情況下，通過在圍繞所有相機(jī)的每個(gè)目標(biāo)圖像和所有其它目標(biāo)圖像之間的列(X)和行(Y)坐標(biāo)的總和和差來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的特性，在該實(shí)施例中。對(duì)于一個(gè)給定的標(biāo)記物，與目標(biāo)，T和相機(jī)，C，主要量設(shè)定(PQ)表征每個(gè)標(biāo)記物：PQ＝PQx∪PQy在這種方式下，一組主要量，PQ，可以構(gòu)建基于所有可用的圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)標(biāo)記。用六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)特征化主要量中的全局變化最初(無(wú)位移的)位置的前述主要量的相對(duì)于物體位移和轉(zhuǎn)動(dòng)的偏導(dǎo)數(shù)被數(shù)值計(jì)算出，這里：俯仰是繞x軸的右手旋轉(zhuǎn)傾斜θ是繞y軸的右手旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)ψ是繞z軸的右手旋轉(zhuǎn)Δx是腳尖到頭的方向Δy是左到右的方向Δz是下到上的方向從3D世界空間中的最初標(biāo)記物位置開始，被定義為對(duì)于每個(gè)目標(biāo)i，確定最初世界坐標(biāo)(x0i,y0i,z0i)，包括基于標(biāo)記物的已知幾何構(gòu)成和適宜坐標(biāo)原點(diǎn)的定義的標(biāo)記物。相對(duì)于六個(gè)自由度(俯仰、傾斜、偏轉(zhuǎn)、dx、dy、dz)中的每一個(gè)，通過對(duì)每個(gè)自由度的微小增量的評(píng)估數(shù)值進(jìn)行每個(gè)主要量的局部偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算。使用歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣和轉(zhuǎn)換向量計(jì)算對(duì)于沿六個(gè)自由度的規(guī)定運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置的變化：接著，使用幾何投影計(jì)算來(lái)確定新的標(biāo)記物目標(biāo)位置的標(biāo)稱針孔相機(jī)投影。假定相機(jī)位置是精確已知的，則標(biāo)稱投影如下：這里，Xi，j和Yi，j是投影到相機(jī)j傳感器上的經(jīng)平移的目標(biāo)i的水平和垂直針孔相機(jī)投影，角αi，j和βi，j是相對(duì)于相機(jī)j聚焦軸定位目標(biāo)i的極角和方位角。為了保持對(duì)每個(gè)相機(jī)視軸線方位角逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)感的慣例，方程2被分成兩個(gè)鏡像函數(shù)：一個(gè)是用于患者左側(cè)的相機(jī)，第二個(gè)是用于患者右側(cè)的相機(jī)。極角和方位角從目標(biāo)位置的世界坐標(biāo)計(jì)算，如下：其中點(diǎn)(x1，j，y1，j，z1，j)是相機(jī)光軸和與光軸垂直的平面之間的交點(diǎn)，所述光軸包括經(jīng)平移的目標(biāo)位置(x1i，y1i，z1i)：x⊥，j＝x0+κ(xcj-x0)；y⊥，j＝y(tǒng)0+κ(ycj-y0)；z⊥，j＝z0+κ(zcj-z0)(5A)其中(x1cj，y1cj，z1cj)定義相機(jī)j的3D位置，(x10，y10，z10)定義在無(wú)位移的目標(biāo)中心的兩個(gè)相機(jī)的名義視軸位置以及基于幾何投影的常數(shù)κ并通過下式給出：在方程[4]中，取反余弦函數(shù)從0至π的范圍，并且對(duì)于βi，j的適當(dāng)表征如下：[(zcj-z0){(xcj-x0)(x⊥，j-xi)+(ycj-y0)(y⊥，j-yi)}-(z⊥，j-zi){(xcj-x0)2+(ycj-y0)2}]為了數(shù)值上估計(jì)主要量在最初目標(biāo)位置周圍的偏導(dǎo)數(shù)，未位移的3D目標(biāo)位置坐標(biāo)(x0i，y0i，Z0x)使用前面的方程[2A]-[6A]被首先投影到相機(jī)坐標(biāo)，并且對(duì)于以上描述的主要量中的每一個(gè)計(jì)算出最初值(多數(shù)應(yīng)當(dāng)為零或者在開始位置的近零)。然后，一次一個(gè)地將俯仰、傾斜、偏轉(zhuǎn)、x軸位移、y軸位移和z軸位移的小增量引入，對(duì)于每個(gè)增量計(jì)算目標(biāo)位置的新世界坐標(biāo)和新相機(jī)投影。每個(gè)主要量的變化被除以小的角增量或位移增量以確定局部導(dǎo)數(shù)。徑向和切向透鏡畸變的影響被施加到根據(jù)以下方程的名義投影：其中r2＝x2+y2，徑向畸變系數(shù)a，b，c和切向畸變系數(shù)d，e，是由一個(gè)單獨(dú)的透鏡校準(zhǔn)程序確定。最后，畸變的投影坐標(biāo)映射到每個(gè)相機(jī)的像素值如下：其中f.l.和spix是透鏡焦距和相機(jī)的像素間距，X0和Y0是該像素陣列的中心點(diǎn)像素坐標(biāo)(即一個(gè)1280×1024陣列，X0＝640.5和Y0＝512.5，假定左上角像素的中心被定義為具有坐標(biāo)(1,1)。例如，為了確定相對(duì)于俯仰的偏導(dǎo)數(shù)，位移向量被引入到一般位移方程[1]以確定經(jīng)平移的目標(biāo)位置(xi,yi,zi)。然后使用方程[2]-[6]執(zhí)行對(duì)相機(jī)坐標(biāo)(Xi,j,Yi,j)的轉(zhuǎn)換，并如以上概括的那樣計(jì)算主要量。每個(gè)主要量和無(wú)位移計(jì)算的量的對(duì)應(yīng)值之間的差被除以小的俯仰增量，以給出每個(gè)量相對(duì)于俯仰的偏導(dǎo)數(shù)。為了確定相對(duì)于傾斜的偏導(dǎo)數(shù)，使用位移向量來(lái)發(fā)起計(jì)算，并對(duì)于所有六個(gè)自由度以此類推。這六個(gè)重復(fù)計(jì)算中的每一個(gè)產(chǎn)生全局偏導(dǎo)數(shù)矩陣的一個(gè)列：確定一階位移向量對(duì)位移矩陣的一階近似是通過將上述確定的測(cè)得主要量的矩陣乘以上述計(jì)算出的偏導(dǎo)數(shù)矩陣的逆變換而確定的：用6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)特征化主要量中的局部變化上述確定的的一階值被輸入到變換方程[1A]以對(duì)于三個(gè)目標(biāo)頂點(diǎn)的每一個(gè)確定對(duì)應(yīng)變換的3D目標(biāo)位置(x1i,y1i,z1i)。這些世界坐標(biāo)使用方程[2]-[6]被投影至相機(jī)坐標(biāo)(Xi,j,Yi,j)，并重新計(jì)算主要量。這些量與上述確定的這些量的測(cè)量值作比較，以產(chǎn)生殘留誤差矩陣：通過如前那樣一次一個(gè)地將俯仰、傾斜、偏轉(zhuǎn)、x軸位移、y軸位移和z軸位移的小增量引入來(lái)計(jì)算主要量的局部偏導(dǎo)數(shù)，但此時(shí)增量相對(duì)于一階位移向量。對(duì)于每個(gè)增量，重新計(jì)算目標(biāo)頂點(diǎn)的新世界坐標(biāo)和新相機(jī)投影并且重新計(jì)算主要量。每個(gè)主要量的變化被除以小的角增量或位移增量以確定局部偏導(dǎo)數(shù)。例如，為了計(jì)算相對(duì)于俯仰的偏導(dǎo)數(shù)，用取代一階位移向量并且將每個(gè)主要量的結(jié)果變化除以以確定相對(duì)于俯仰的局部導(dǎo)數(shù)。對(duì)于六個(gè)自由度中的每一自由度重復(fù)這個(gè)過程。這六個(gè)重復(fù)計(jì)算中的每一個(gè)產(chǎn)生新的全局偏導(dǎo)數(shù)矩陣的一個(gè)列：確定一階位移向量的粗略校正通過將上述確定的殘留誤差矩陣乘以同樣在上述確定的部分偏導(dǎo)數(shù)矩陣的逆變換，計(jì)算粗略校正以改善一階位移向量并減少殘留誤差：一階位移向量通過粗糙校正矩陣被遞增以形成對(duì)位移向量的更好逼近：確定最終六個(gè)自由度位移向量的迭代精細(xì)校正重復(fù)表征主要量的局部變化與六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)以及確定粗糙校正的一階位移向量，從粗糙校正的位移向量開始，確定精細(xì)的位移向量。在這個(gè)迭代之后，得到的精細(xì)校正的增量添加到粗糙校正向量來(lái)創(chuàng)建新的六個(gè)自由度位移向量。這些過程反復(fù)迭代，直到每個(gè)精細(xì)校正幅度低于預(yù)期的閾值(一般為10-6mm或度)或迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)定的最大值(通常為10次)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到以上描述的六個(gè)自由度追蹤算法僅僅是實(shí)施本發(fā)明的追蹤技術(shù)的方法之一，并且在不偏離本發(fā)明技術(shù)的情況下，可以對(duì)該過程進(jìn)行各種修改。多個(gè)標(biāo)記物追蹤此處公開的運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)的一些實(shí)施例可以同時(shí)使用多個(gè)標(biāo)記物，例如增加精度和/或冗余。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)能夠區(qū)分每個(gè)標(biāo)記物彼此可能是有益的。物理地識(shí)別一個(gè)標(biāo)記物與另一個(gè)標(biāo)記物的方式如以上所描述，其中，非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱標(biāo)記物有不同量的非同心圓點(diǎn)或其他指標(biāo)。雖然這些標(biāo)記物物理上可以區(qū)分，但對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)在算法上區(qū)分并唯一識(shí)別標(biāo)記物是可取的。該算法普遍應(yīng)用，使得系統(tǒng)可以同時(shí)處理任何數(shù)量的標(biāo)記物，包括超出圖36A和圖36B所示出的六種不同標(biāo)記物的更大量的標(biāo)記物。用這種多個(gè)標(biāo)記物追蹤算法，計(jì)算可分別彼此完全獨(dú)立，平行地進(jìn)行。一些標(biāo)記物可以同時(shí)被一個(gè)以上的多個(gè)相機(jī)追蹤。一些標(biāo)記物可以被任一臺(tái)可以看到或檢測(cè)標(biāo)記物的相機(jī)追蹤。下面進(jìn)一步討論關(guān)于六自由度提取算法概述的過程中每個(gè)標(biāo)記物的算法的一個(gè)例子。除了精度和冗余的好處，追蹤多個(gè)標(biāo)記物在確定非剛性面部運(yùn)動(dòng)的存在方面是有利的。一個(gè)標(biāo)記物可以進(jìn)行剛體運(yùn)動(dòng)和隨著患者的骨骼結(jié)構(gòu)移動(dòng)，或標(biāo)記物可以進(jìn)行非剛體運(yùn)動(dòng)，并不代表患者的頭部或其他被追蹤的特征的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)(例如從患者的皮膚、軟骨和/或類似的非剛性附著的相對(duì)運(yùn)動(dòng)到患者的骨骼結(jié)構(gòu))。它可能有助于區(qū)分標(biāo)記物正在進(jìn)行哪種運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榉莿傂赃\(yùn)動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)錯(cuò)誤校正，如果它被檢測(cè)為剛性運(yùn)動(dòng)。此處公開的系統(tǒng)的一些實(shí)施例可以追蹤系統(tǒng)中所有標(biāo)記物的相對(duì)位置的歷史記錄。一旦所有可見標(biāo)記物的六個(gè)自由度坐標(biāo)被確定、坐標(biāo)變換可用于向每個(gè)標(biāo)記物依次映射坐標(biāo)系原點(diǎn)，記錄在每一種情況下所產(chǎn)生的剩余標(biāo)記物的相對(duì)位置。以這種方式，可以確定每個(gè)標(biāo)記物相對(duì)于其它標(biāo)記物的六個(gè)自由度的相對(duì)位置。保持相對(duì)位置數(shù)據(jù)在幾秒鐘內(nèi)的歷史，并可用于計(jì)算所有標(biāo)記物的相對(duì)位置的方法和標(biāo)準(zhǔn)偏差。每一組新的相對(duì)位置數(shù)據(jù)可以與歷史均值和標(biāo)準(zhǔn)差σ相比較。如果新的數(shù)值比歷史均值(或在另一個(gè)實(shí)施例中的另一個(gè)值)超過±3σ，則它可能會(huì)被標(biāo)記為一個(gè)非剛體運(yùn)動(dòng)。僅使用一個(gè)標(biāo)記物，標(biāo)記物可能受非剛體運(yùn)動(dòng)支配，但在一些實(shí)施例中該系統(tǒng)可能無(wú)法確定它。使用兩個(gè)標(biāo)記物，系統(tǒng)可以在兩個(gè)標(biāo)記物的空間中觀看相對(duì)位置。系統(tǒng)可以比較兩個(gè)標(biāo)記物的最新一組坐標(biāo)相對(duì)于他們的歷史坐標(biāo)。如果兩個(gè)標(biāo)記物相對(duì)于其歷史相對(duì)位置(或其他實(shí)施例中的另一個(gè)值)移動(dòng)超過3西格馬，則該系統(tǒng)可以確定有非剛體運(yùn)動(dòng)。然而，使用兩個(gè)標(biāo)記物，可能很難判斷，其中之一(或兩者都)是否正在進(jìn)行非剛性運(yùn)動(dòng)，只有它正在發(fā)生。使用三個(gè)或更多的可見標(biāo)記物，系統(tǒng)可以查看每個(gè)標(biāo)記物相對(duì)于其他標(biāo)記物的相對(duì)位置，并比較它們的歷史位置。系統(tǒng)能夠確定標(biāo)記物2相對(duì)于其他標(biāo)記物在移動(dòng)，但所有其他標(biāo)記物保持彼此的相對(duì)位置。這可能意味著標(biāo)記物2可能是非剛性移動(dòng)標(biāo)記物。系統(tǒng)集中在剛性移動(dòng)的其他標(biāo)記物，并使用這些標(biāo)記物的數(shù)據(jù)，以提高精度。另一個(gè)例子，如果有三個(gè)可見的標(biāo)記物和在標(biāo)記物1和2以及標(biāo)記物2和3之間的相對(duì)位置上只有非剛體運(yùn)動(dòng)的旗幟提起，則可以推導(dǎo)出標(biāo)記物2是非剛性運(yùn)動(dòng)或者標(biāo)記物1和3是完全相同的非剛性運(yùn)動(dòng)(在3σ內(nèi))。系統(tǒng)中附加的可見標(biāo)記物將進(jìn)一步減少后者的已經(jīng)不太可能的可能性。當(dāng)相機(jī)觀察路徑被阻礙或者目標(biāo)移動(dòng)出相近的觀察領(lǐng)域的情況時(shí)，多個(gè)標(biāo)記物追蹤算法也允許追蹤繼續(xù)。更具體地說(shuō)，如果兩個(gè)或多個(gè)標(biāo)記物被確定為剛性移動(dòng)，則可以結(jié)合它們的位置數(shù)據(jù)以進(jìn)一步提高追蹤精度。這可以通過指定一個(gè)標(biāo)記物作為系統(tǒng)中“主要”的標(biāo)記物來(lái)進(jìn)行(這可能是自動(dòng)完成的，例如，通過在系統(tǒng)中分配最小數(shù)量的標(biāo)記物作為主要標(biāo)記物)，其六個(gè)自由度位置被報(bào)告，并使用歷史相對(duì)位置數(shù)據(jù)映射所有其他可見，剛性移動(dòng)的標(biāo)記物到其位置。一旦映射到相同的坐標(biāo)位置，則六個(gè)自由度坐標(biāo)被平均。此方法具有附加的好處，如果主要標(biāo)記物變得模糊或移動(dòng)到所有相機(jī)的視野之外，其六個(gè)自由度位置被基于可見標(biāo)記物自動(dòng)重建。因此，即使當(dāng)時(shí)主要標(biāo)記物發(fā)生被遮蔽，將其他標(biāo)記物(移動(dòng)剛性和相對(duì)彼此)映射到主要標(biāo)記物的歷史相對(duì)位置允許主要標(biāo)記物的位置被重建。追蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)概述以上公開描述了利用透鏡校準(zhǔn)處理示例的一些實(shí)施例，其中涉及基于現(xiàn)有透鏡校準(zhǔn)測(cè)量校正透鏡中的桶形畸變的方法。然而，可以結(jié)合廣義六個(gè)自由度的提取算法使用更復(fù)雜的鏡頭校準(zhǔn)方法。在一些實(shí)施例中可以有一個(gè)單獨(dú)的鏡頭校準(zhǔn)，其是用棋盤格目標(biāo)進(jìn)行(或在一些實(shí)施例中的另外一種類型的目標(biāo))。棋盤格目標(biāo)可能具有包括一組九個(gè)標(biāo)記物結(jié)構(gòu)安排在一個(gè)網(wǎng)格圖案(或不同數(shù)量的標(biāo)記物結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)。用戶可以基于所需的零的起源應(yīng)該在哪里調(diào)整棋盤格目標(biāo)，然后相機(jī)會(huì)成像棋盤格目標(biāo)。校準(zhǔn)算法可以用來(lái)優(yōu)化相機(jī)位置，而不是主要量。在一些實(shí)施例中，桶形畸變的徑向分量和切向分量可以存儲(chǔ)在相機(jī)中，其對(duì)于特定的相機(jī)鏡頭組合是特定的。系統(tǒng)可以猜測(cè)在世界坐標(biāo)系中的目標(biāo)的位置，然后根據(jù)預(yù)計(jì)在圖像中可以看到什么而投射標(biāo)記物。先前計(jì)算出的畸變可以被應(yīng)用，然后投影可以被轉(zhuǎn)換成像素，并與從傳感器收集的實(shí)際數(shù)據(jù)配對(duì)。追蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)設(shè)置如上所述在將每個(gè)透鏡組裝到相機(jī)并進(jìn)行透鏡校準(zhǔn)以確定焦距和畸變系數(shù)以后，將相機(jī)與MR系統(tǒng)集成，并對(duì)集成系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。雖然這個(gè)例子是相對(duì)于集成到一個(gè)MR系統(tǒng)的相機(jī)的，但類似的校準(zhǔn)概念，可以用于其他相機(jī)的設(shè)置。圖39顯示了一個(gè)MR系統(tǒng)實(shí)施例中的組件的方位和位置，包括第一相機(jī)3902，第二相機(jī)3904，基準(zhǔn)目標(biāo)3906。集成相機(jī)的位置(定義為焦平面的中心)采取位于(xcj，ycj，zcj)。相機(jī)(3902和3904)光軸沿矢量指向標(biāo)稱目標(biāo)中心位置(x0，y0，z0)，，焦平面位于實(shí)驗(yàn)室平面內(nèi)。(x0-xcj)(x-xcj)+(y0-ycj)(y-ycj)+(z0-zcj)(z-zcj)＝0現(xiàn)在，按照定義角度的慣例，相機(jī)是定向的(必要時(shí)繞著它們的光軸旋轉(zhuǎn))，這樣每個(gè)焦平面的垂直(Y)軸就位于實(shí)驗(yàn)室平面上z＝zcj；然后這些垂直軸被線(x0-xcj)(x-xcj)+(y0-ycj)(y-ycj)＝0定義，或者等于，x(x0-xcj)+y(y0-ycj)＝xcj(x0-xcj)+ycj(y0-ycj)焦平面垂直“Y”軸單單位向量(對(duì)于患者左側(cè)的相機(jī))1B(對(duì)于患者右側(cè)的相機(jī))通常與實(shí)驗(yàn)室的x軸大致平行，其中以光軸單位矢量的矢量交叉積為例，由相機(jī)垂直軸矢量給出相機(jī)焦平面橫軸矢量：(左側(cè))2B(右側(cè))在簡(jiǎn)單的實(shí)施例xcj＝x0中，“X”和“Y”軸單位向量減少到在相機(jī)安裝在系統(tǒng)后，基準(zhǔn)目標(biāo)被放置在大約所需的相機(jī)系統(tǒng)原點(diǎn)，大致對(duì)準(zhǔn)所需的相機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)x和y軸。圖40示出追蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)中使用的基準(zhǔn)目標(biāo)的一個(gè)實(shí)施例。所示的基準(zhǔn)目標(biāo)圖案，包括9個(gè)以3x3格布置的追蹤標(biāo)記物圖案，從中心至中心間隔25mm。附加的標(biāo)記物指示正確的方向并提供用于激光十字線或類似對(duì)準(zhǔn)工具的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志。可以利用其他各種基準(zhǔn)目標(biāo)圖案。相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)于或接近MR系統(tǒng)的中心的位置。校準(zhǔn)目標(biāo)定位和對(duì)準(zhǔn)通過使用在許多MR系統(tǒng)中可用的激光十字線而被容易地實(shí)施。相機(jī)參數(shù)，除了鏡頭焦距和畸變系數(shù)，以前已被測(cè)量，包括焦平面中心和角度方向相對(duì)于基準(zhǔn)目標(biāo)中心的物理位置：(xcj，ycj，zcj，αcj，γcj，ωcj)，這里αcj是相機(jī)的光軸相對(duì)低點(diǎn)的極角，γcj是這些光軸的方位角以及ωcj定義任何關(guān)于相機(jī)光軸的進(jìn)一步“扭曲”旋轉(zhuǎn)(相對(duì)于上述方框中描述的標(biāo)稱焦平面方向慣例)。圖43示出相機(jī)4306的標(biāo)稱極角4302，標(biāo)稱方位角4304，和標(biāo)稱扭轉(zhuǎn)角。圖44示出xc1＝x0.情形時(shí)的相機(jī)焦平面。標(biāo)稱相機(jī)位置(xcj，ycj，zcj)在考慮通過各種型號(hào)的MRI頭線圈的觀察訪問來(lái)選擇。按照慣例，標(biāo)稱極角為：標(biāo)稱方位角為：(使用慣例的反正切函數(shù)，如果分子和分母是正的，則角落在第一象限，或0到90度，如果分子是正的，而分母是負(fù)的，則在第二象限等等)，以及名義上的扭角(相對(duì)于文本框上面描述的參考方向)為ωcj＝0追蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)算法在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)算法通過確定z＝z0平面上投影到焦平面中心的點(diǎn)開始。該點(diǎn)不受相機(jī)扭動(dòng)影響，但取決于所有其他相機(jī)變量，如下：點(diǎn)(x0，j，y0，j，z0)成為相機(jī)j的表觀坐標(biāo)原點(diǎn)，但在其校準(zhǔn)位置上的原位置的目標(biāo)中心的實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)(x0，y0，z0)是固定的，通過定義，在這個(gè)空間的絕對(duì)點(diǎn)。在原位置，或在任何的六個(gè)平移/旋轉(zhuǎn)自由度的其他設(shè)置，目標(biāo)質(zhì)心位置可以在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)中被精確計(jì)算，由于確認(rèn)的校準(zhǔn)位置的精度，假設(shè)沒有位置誤差。定義幾個(gè)向量，其用于從實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)系中的任一個(gè)基準(zhǔn)目標(biāo)質(zhì)心點(diǎn)(xt，yt，zt)確定圖像投影的相機(jī)焦平面(Xt，Yt)上的位置：從相機(jī)或相機(jī)本身的表觀坐標(biāo)原點(diǎn)向量是：表觀原點(diǎn)與真實(shí)目標(biāo)位置之間的向量為：圖45示出了表觀原點(diǎn)和相機(jī)光軸與包括目標(biāo)點(diǎn)的垂直面的交點(diǎn)之間的向量。表觀原點(diǎn)和相機(jī)光軸與包括目標(biāo)點(diǎn)的垂直面的交點(diǎn)之間的向量是(參照上圖)：其中因此在垂直平面的單位向量從光學(xué)軸截距到目標(biāo)質(zhì)心垂直面是從上圖的簡(jiǎn)單三角學(xué)顯示相機(jī)的光軸與真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)之間的極角是：相對(duì)于焦平面垂直軸的目標(biāo)點(diǎn)的方位角通過投影確定。在任何與光軸垂直的平面上，分別由方程式(2)和(1)給出焦平面主軸單位向量；在相機(jī)扭轉(zhuǎn)存在的情況下，焦平面的方位角β是通過r⊥向量與投影的垂直焦平面的點(diǎn)積確定的。添加相機(jī)扭轉(zhuǎn)(減號(hào)只按慣例和定義)?；∮嘞液瘮?shù)被假定為有界在0和180度，并通過垂直于焦平面的水平向量上的目標(biāo)投影(點(diǎn)積)的符號(hào)給出方位角的適當(dāng)符號(hào)乘數(shù)，作為這些新的目標(biāo)質(zhì)心位置的相機(jī)投影使用幾何投影計(jì)算確定。名義針孔相機(jī)的投影由下式給出：徑向和切向透鏡畸變的影響，根據(jù)以下方程應(yīng)用到名義投影：其中r2＝x2+y2，徑向畸變系數(shù)a，b，c和切向畸變系數(shù)d，e是由一個(gè)單獨(dú)的透鏡校準(zhǔn)程序確定的。最后，畸變投影坐標(biāo)映射到每個(gè)相機(jī)的像素值如下：其中，f.l.和spix是鏡頭的焦距和相機(jī)的像素間距，X0和Y0是像素陣列的中心點(diǎn)坐標(biāo)(即1280×1024陣列，X0＝640.5和Y0＝512.5，假定左上角像素的中心被定義為具有坐標(biāo)(1,1)。這里X0，cj和Y0，cj是相機(jī)j的中央像素列和行的(假定相機(jī)的光軸相交)水平和垂直數(shù)量，以及f.l.cj和spix是相機(jī)j的鏡頭焦距和像素間距。追蹤系統(tǒng)校準(zhǔn)程序組裝和粗略的系統(tǒng)校準(zhǔn)后，運(yùn)行校準(zhǔn)程序以確定相機(jī)的方向(δxcj，δycj，δzcj，δacj，δγcj，δωcj)的殘留誤差。在X方向的相機(jī)的小的誤差偏移δxcj或者在實(shí)驗(yàn)室Z軸的相機(jī)光軸的小的誤差旋轉(zhuǎn)δγcj將導(dǎo)致基準(zhǔn)目標(biāo)中心(即原位置)成像在相對(duì)于焦平面的垂直中心移位的位置。同樣地，在Y和/或Z方向的相機(jī)位置的小的誤差位移δycj和/或δzcj將導(dǎo)致基準(zhǔn)目標(biāo)的中心相對(duì)于焦平面的水平中心位移的位置成像。通過同時(shí)觀察多個(gè)目標(biāo)特征(如基準(zhǔn)目標(biāo)的各個(gè)質(zhì)心)，使用與在頭部追蹤器6DOF提取算法相類似的方法，能夠識(shí)別沿六個(gè)自由度的相機(jī)位置或者方向的誤差相對(duì)應(yīng)的圖像位移。自校準(zhǔn)算法考慮每個(gè)相機(jī)看到的投影質(zhì)心位置上的每個(gè)相機(jī)的定向參數(shù)的小誤差的影響。基準(zhǔn)目標(biāo)中心定義相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，它的定向定義坐標(biāo)系軸。這成為相機(jī)位置/定向誤差測(cè)量的基礎(chǔ)。基準(zhǔn)目標(biāo)本身被假定為提供相對(duì)于尺寸規(guī)模的真實(shí)數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)定義，在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)中，基準(zhǔn)目標(biāo)的質(zhì)心的真正位置已知，甚至在相機(jī)焦平面的預(yù)期的位置這些點(diǎn)的預(yù)測(cè)也已知。每個(gè)相機(jī)的每個(gè)成像質(zhì)心的測(cè)量像素位置(Xt，cj，tYt，cj)與預(yù)期的投影的比較提供了每個(gè)相機(jī)的六個(gè)未知定位誤差的2N方程，其中N是基準(zhǔn)目標(biāo)圖案獨(dú)特的質(zhì)心數(shù)量。如運(yùn)行時(shí)的頭部追蹤軟件，校準(zhǔn)算法是基于計(jì)算相對(duì)于每個(gè)誤差軸的質(zhì)心投影的局部導(dǎo)數(shù)(Xt，cj，Yt，cj)，然后進(jìn)行矩陣反轉(zhuǎn)，以確定誤差本身。進(jìn)行迭代計(jì)算，直到獲得收斂至一個(gè)可接受的限度。上面所述的過程只需要最終用戶放置和定位基準(zhǔn)目標(biāo)一次，然后開始校準(zhǔn)過程，在此之后，所有的計(jì)算沒有附加的用戶交互執(zhí)行。由此產(chǎn)生的所有相機(jī)坐標(biāo)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。只需要定期或當(dāng)懷疑相機(jī)的位置改變時(shí)進(jìn)行相機(jī)位置校準(zhǔn)。附加特征適應(yīng)相機(jī)添加/移除(例如相機(jī)觀察路徑暢通或者阻擋)在一些實(shí)施例中，可以有多個(gè)相機(jī)。然而，在某些特定情況下，在多個(gè)相機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)相機(jī)可能會(huì)停止工作或自己的觀察路徑遮蔽，或者無(wú)法檢測(cè)標(biāo)記物圖像。利用一個(gè)廣義的六個(gè)自由度的算法對(duì)系統(tǒng)是有利的，如本文中所公開的，當(dāng)相機(jī)停止(例如，其路徑被遮蔽)時(shí)，其能夠允許系統(tǒng)繼續(xù)實(shí)行。同樣的方法或者處理也可以使相機(jī)的無(wú)縫添加(例如，當(dāng)一個(gè)路徑變得通暢)至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。因此，理想的運(yùn)動(dòng)追蹤是當(dāng)一個(gè)相機(jī)停止時(shí)不受打擾，且當(dāng)相機(jī)回來(lái)在線時(shí)也不受打擾。圖41是一個(gè)流程圖，其示出了系統(tǒng)如何使用廣義六個(gè)自由度算法，適應(yīng)相機(jī)/標(biāo)記物的添加或移除的實(shí)施例(例如一個(gè)觀察路徑變得通暢或阻擋)。如這里所使用的，添加或者移除相機(jī)這一說(shuō)法分別是指相機(jī)對(duì)于標(biāo)記物的觀察路徑變得通暢或者阻礙。這些說(shuō)法也指相機(jī)為運(yùn)動(dòng)的或者非運(yùn)動(dòng)的，從系統(tǒng)物理添加或者移除，以及/或者類似。在方框4102，可以增加一個(gè)附加的相機(jī)到系統(tǒng)中，或者在方框4104還可以將相機(jī)從系統(tǒng)移除。移除可能是故意的，比如如果一個(gè)相機(jī)失靈，或者移除可能是事故或患者的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)果，例如如果患者在一個(gè)相機(jī)前抬起他或她的胳膊，轉(zhuǎn)動(dòng)他或她的頭和/或類似，從而導(dǎo)致該相機(jī)的觀察路徑阻塞。不管發(fā)生了什么，對(duì)于每一個(gè)標(biāo)記物，在方框4106，系統(tǒng)決定哪些余下的相機(jī)可以看到標(biāo)記物。然后在方框4108，系統(tǒng)使用只來(lái)自于在方框4106確定的指定標(biāo)記物的一個(gè)通暢的觀察路徑的相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)。然后，在方框4109，系統(tǒng)產(chǎn)生一組主要量。系統(tǒng)通過計(jì)算各目標(biāo)圖像和各其它目標(biāo)圖像之間的X(列)和Y(行)坐標(biāo)的總和和差來(lái)計(jì)算主量集。因此，可以基于所有可用的圖像數(shù)據(jù)為每個(gè)標(biāo)記物構(gòu)造一組主量集。在方框4110，系統(tǒng)在數(shù)值上計(jì)算相對(duì)于主要量的主體位移和旋轉(zhuǎn)的偏導(dǎo)數(shù)。更具體地說(shuō)，每個(gè)主要量的局部偏導(dǎo)數(shù)相對(duì)于每個(gè)六個(gè)自由度，在數(shù)值上是通過評(píng)估在每個(gè)自由度的小增量的主要量的變化確定的。在方框4112系統(tǒng)可以執(zhí)行校準(zhǔn)過程，并且該校準(zhǔn)可以用來(lái)幫助數(shù)值評(píng)價(jià)初始化目標(biāo)位置的主要量的偏導(dǎo)數(shù)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)過程只執(zhí)行一次或僅周期性地執(zhí)行。校準(zhǔn)程序不必每次追蹤患者時(shí)都執(zhí)行。系統(tǒng)在方框4110端得到偏導(dǎo)數(shù)矩陣。在方框4114，系統(tǒng)可以通過乘以測(cè)得的以下方框4109得到的主要量矩陣與在方框4110結(jié)束時(shí)得到的偏導(dǎo)數(shù)矩陣的逆，確定一階近似的位移矩陣。在方框4116，系統(tǒng)可以產(chǎn)生殘留誤差矩陣。殘留誤差矩陣可以從取得一階近似，將其輸入到一個(gè)平移方程來(lái)確定每個(gè)目標(biāo)的位置的相應(yīng)的3D目標(biāo)的位置，獲取投影到相機(jī)坐標(biāo)的3D世界坐標(biāo)，并重新計(jì)算主量而得到。這些主要量可以與在方框4109后得到的主要量的測(cè)量值進(jìn)行比較，和差異將殘留在殘留誤差矩陣中。然后，通過計(jì)算在每個(gè)相對(duì)于一階位移向量的六個(gè)自由度的小增量的效果，得到相對(duì)于每個(gè)六個(gè)自由度的局部偏導(dǎo)數(shù)矩陣。對(duì)于每一個(gè)增量，重新計(jì)算目標(biāo)位置的新的世界坐標(biāo)和新的相機(jī)投影和重新計(jì)算主要量。每個(gè)主要量的變化除以小角或位移增量來(lái)確定局部偏導(dǎo)數(shù)。重復(fù)這六個(gè)自由度產(chǎn)生六列局部偏導(dǎo)數(shù)矩陣，因?yàn)槊總€(gè)重復(fù)產(chǎn)生一列。在方框4118，系統(tǒng)通過將方框4116的殘留誤差矩陣乘以方框4116的局部偏導(dǎo)數(shù)矩陣的逆變換，計(jì)算粗略校正，以改善一階位移向量并減少殘留誤差。然后，系統(tǒng)通過粗糙校正矩陣被遞增對(duì)位移向量的更好逼近。在方框4120，系統(tǒng)可以執(zhí)行迭代精細(xì)校正。系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)回到方框4116以確定對(duì)位移向量的精細(xì)校正。每次迭代，結(jié)果的精細(xì)校正增量被加到粗略校正的向量，以形成新的位移向量。交替地重復(fù)步驟，直到每個(gè)精細(xì)校正的幅度小于某個(gè)閾值，或者已經(jīng)執(zhí)行了一些預(yù)定義的迭代。之后，在方框4122系統(tǒng)達(dá)到最終的位移向量，這可能與標(biāo)記物的位置相關(guān)。附加處理流程如果患者坐著不動(dòng)，或移動(dòng)速度慢，追蹤數(shù)據(jù)中的噪聲可能會(huì)導(dǎo)致圖像校正中的不確定性或噪聲，使圖像校正可能弊大于利。簡(jiǎn)單關(guān)閉圖像校正并保持患者在起點(diǎn)居中，可能是不夠的，因?yàn)榛颊咴谑中g(shù)過程中可能會(huì)轉(zhuǎn)過頭，最后在大偏移的位置睡著了。因此，如果患者的運(yùn)動(dòng)很少，則進(jìn)行圖像校正可能是有幫助的，其可以過濾掉任何噪音。在一些實(shí)施例中，在報(bào)告六個(gè)自由度標(biāo)記物位置數(shù)據(jù)之前(例如，在發(fā)送追蹤數(shù)據(jù)至掃描儀的控制器來(lái)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)之前)，當(dāng)幾乎沒有主動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)可使用噪聲過濾器和輸出過濾器平滑波動(dòng)的坐標(biāo)值。在一些實(shí)施例中，該過濾器包括自適應(yīng)卡爾曼濾波器的應(yīng)用?？柭鼮V波器可以使用一個(gè)等速運(yùn)動(dòng)模型，其中的過程噪聲(表示模型的不確定性)是未知的加速度的形式。過程噪聲的大小可以控制模型與過濾器輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)的相對(duì)權(quán)重。在一些實(shí)施例中，新的測(cè)量數(shù)據(jù)可以與最后10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值進(jìn)行比較，并且取決于該差值的比例因子可以應(yīng)用于卡爾曼濾波器的過程噪聲輸入。這可能導(dǎo)致當(dāng)新的數(shù)據(jù)落入最近平均的3σ(過去10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))內(nèi)時(shí)，模型被強(qiáng)烈優(yōu)選，且隨著數(shù)據(jù)的差異超出這個(gè)范圍，對(duì)數(shù)據(jù)的偏好不斷轉(zhuǎn)移。因此，如果有一個(gè)大的處理噪聲，過濾器將強(qiáng)烈稱量新進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)，幾乎不會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)做任何過濾。如果有很少的處理噪聲，過濾器可能優(yōu)選數(shù)據(jù)模型，并進(jìn)行非常強(qiáng)的平滑或平均數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)沒有患者運(yùn)動(dòng)時(shí)，得到的濾波器強(qiáng)烈平滑數(shù)據(jù)，然而在位置變化較大時(shí)就立即響應(yīng)而無(wú)超調(diào)前或滯后。如果患者進(jìn)行大的瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)，過濾器立即適應(yīng)，并將繼續(xù)與大的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的新進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)。圖42示出運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)4201的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖。圖42中的實(shí)施例與圖3B所示的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)300的實(shí)施例相類似。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)4201還利用一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器108。然而，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)4201被配置為使用已普及的六個(gè)自由度算法，因此運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)4201可以使用檢測(cè)器108的從1到N的任何數(shù)字。這些檢測(cè)器108可以被配置為與任意數(shù)量的標(biāo)記物一起使用。圖中顯示標(biāo)記物1(110-1)，標(biāo)記物2(110-2)，一直到標(biāo)記物N(110-n)。這些標(biāo)記物可能有輕微的變化，使標(biāo)記物能夠彼此唯一地確定。每個(gè)標(biāo)記物可以在不同的時(shí)間由零，一，二，二個(gè)以上或所有的檢測(cè)器108成像。校準(zhǔn)引擎4206包括校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)4216、檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器4218和目標(biāo)校準(zhǔn)過濾器4220。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)引擎4206可以被配置為在系統(tǒng)的初始啟動(dòng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。在其他實(shí)施例中，校準(zhǔn)引擎4206可用于某些或全部運(yùn)動(dòng)追蹤過程中的至少一些校準(zhǔn)過程。檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器4218可以被配置為將檢測(cè)器108校準(zhǔn)到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器校準(zhǔn)過濾器4218可以被配置為允許運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的制造者或組裝者輸入特定信息至每個(gè)檢測(cè)器108，例如與檢測(cè)器108的桶形畸變相關(guān)的值。在一些實(shí)施例中，目標(biāo)校準(zhǔn)過濾器4220可以被配置為將系統(tǒng)校準(zhǔn)到一個(gè)或多個(gè)特定的目標(biāo)或標(biāo)記物，例如具有圖34所示的實(shí)施例的九個(gè)標(biāo)記物的網(wǎng)格。該信息可存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)4216中，并可能有助于加快追蹤程序。追蹤引擎4234包括基準(zhǔn)點(diǎn)過濾器4236、主要量發(fā)生器4238、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器4240、誤差過濾器4242、收斂過濾器4244以及輸出過濾器4246。追蹤引擎4234的組件可以被配置成與圖7C和圖41相關(guān)的描述的處理流程相近似的進(jìn)行操作。但可能會(huì)有一些細(xì)微的變化。例如，基準(zhǔn)點(diǎn)過濾器4236可以被配置成分析確定每個(gè)標(biāo)記物中的位置和確認(rèn)基準(zhǔn)點(diǎn)。這些信息可用來(lái)確定某個(gè)檢測(cè)器108是否沒在檢測(cè)或成像某個(gè)標(biāo)記物，然后從該檢測(cè)器的計(jì)算中排除圖像數(shù)據(jù)。主要量發(fā)生器4238可以被配置為確定一組主要量，其可以通過計(jì)算總數(shù)以及在環(huán)繞所有相機(jī)的每個(gè)其他目標(biāo)圖像與每個(gè)其他目標(biāo)圖像之間的X(列)和Y(行)的坐標(biāo)的差得到?？梢愿鶕?jù)所有的可用圖像數(shù)據(jù)為每個(gè)標(biāo)記物構(gòu)造主要量。坐標(biāo)系翻譯器340可以被配置為在每個(gè)檢測(cè)器108的二維坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)4203的三維系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換。誤差過濾器4242可以被配置為根據(jù)可視化基準(zhǔn)點(diǎn)和根據(jù)物體姿態(tài)的估計(jì)來(lái)分析主要量之間的差異，以確定兩者之間的誤差量。收斂過濾器4244可以被配置為執(zhí)行迭代過程，以減小物體姿態(tài)估計(jì)中的誤差量，直到物體姿態(tài)估計(jì)具有可接受的誤差量。輸出過濾器4246可以是以上討論的自適應(yīng)卡爾曼過濾器。輸出過濾器4246可以被配置為當(dāng)患者不運(yùn)動(dòng)或顯示小運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測(cè)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)平滑或平均，以減少噪聲的影響。輸出過濾器4246也可以被配置為當(dāng)患者正在進(jìn)行大的運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測(cè)，并沒有超前或滯后地對(duì)大的運(yùn)動(dòng)做出響應(yīng)。在方框4222，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換器可以重新映射坐標(biāo)系與MR坐標(biāo)系同軸，并轉(zhuǎn)化為四元數(shù)表示的角度。變型上面已詳細(xì)描述了一些特定實(shí)施例，其重點(diǎn)在于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，尤其是患者頭部的特定MRI檢查。然而，可對(duì)其它MRI檢查或其它身體部分運(yùn)用本發(fā)明的教義，其中六個(gè)以上自由度的運(yùn)動(dòng)是可能的。另外，牽涉到除了MRI設(shè)施以外的成像設(shè)備(例如CT、PET、超聲、平片X線攝影及其它)的醫(yī)學(xué)過程也可從本發(fā)明的教義中獲益。本發(fā)明的教義可有益于許多非醫(yī)學(xué)應(yīng)用，其中具有若干自由度的目標(biāo)追蹤是可行的。這些應(yīng)用中的一些可以是軍事應(yīng)用。此外，盡管披露了特定算法，但它們的變型、組合和子組合也是可行的。計(jì)算系統(tǒng)在一些實(shí)施例中，前面描述的計(jì)算機(jī)客戶機(jī)和/或服務(wù)器以圖21所示的計(jì)算系統(tǒng)1500的形式出現(xiàn)，圖21是經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)1518與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)1520和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源1522通信的計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。計(jì)算系統(tǒng)1500可用來(lái)視線本文所述的系統(tǒng)和方法中的一個(gè)或多個(gè)。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)1500可配置為運(yùn)用本文所述的方法和系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)。盡管圖21示出計(jì)算系統(tǒng)1500的一個(gè)實(shí)施例，然而要理解，針對(duì)計(jì)算系統(tǒng)1500的組件和模塊提供的功能可被組合到較少的組件和模塊中或進(jìn)一步分散到額外的組件和模塊中。運(yùn)動(dòng)校正控制系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)700包括運(yùn)動(dòng)校正控制系統(tǒng)模塊1514，其實(shí)現(xiàn)本文參照運(yùn)動(dòng)校正機(jī)制描述的功能，包括前面描述的運(yùn)動(dòng)校正方法中的任何一種方法。運(yùn)動(dòng)校正控制系統(tǒng)模塊1514可通過后面進(jìn)一步討論的中央處理單元1504在計(jì)算系統(tǒng)1500上執(zhí)行。一般來(lái)說(shuō)，本文使用的術(shù)語(yǔ)“模塊”指以硬件或固件形式體現(xiàn)的邏輯，或可能具有進(jìn)入和退出指針的軟件指令集，其以編程語(yǔ)言撰寫，例如COBOL、CICS,Java,Lua,C或C++或ObjectiveC。軟件模塊可被編譯并鏈接成可執(zhí)行程序，被安裝在動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)內(nèi)，或者可被撰寫成解釋性編程語(yǔ)言，例如BASIC、Perl或Python。將理解，軟件模塊可從其它模塊或從自身調(diào)用，和/或響應(yīng)于檢測(cè)到的事件或中斷被調(diào)用。軟件指令可嵌入到固件中，例如EPROM。將進(jìn)一步理解，硬件模塊可包括相連接的邏輯單元(例如門和觸發(fā)器)和/或可包括可編程單元(例如可編程門陣列或處理器)。本文描述的模塊優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為軟件模塊，但可以硬件或固件形式表示。一般來(lái)說(shuō)，本文描述的“模塊”指可與其它模塊組合或被劃分成多個(gè)子模塊的邏輯模塊，不管它們的物理組織或存儲(chǔ)位置如何。計(jì)算系統(tǒng)組件在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)1500還包括適于控制大型數(shù)據(jù)庫(kù)和/或與之通信、執(zhí)行事務(wù)處理并從大型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生報(bào)告的工作站或其它計(jì)算設(shè)備。計(jì)算系統(tǒng)1500還包括中央處理單元(CPU)1504，其可包括傳統(tǒng)的微處理器。計(jì)算系統(tǒng)1500還包括：存儲(chǔ)器1508，例如臨時(shí)存儲(chǔ)信息的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或永久存儲(chǔ)信息的只讀存儲(chǔ)器(ROM)；以及海量存儲(chǔ)設(shè)備1502，例如硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤或光學(xué)介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備。典型地，計(jì)算系統(tǒng)1500的模塊使用基于標(biāo)準(zhǔn)的總線系統(tǒng)被連接至計(jì)算機(jī)。在不同的實(shí)施例中，基于標(biāo)準(zhǔn)的總線系統(tǒng)可以是例如外設(shè)組件互連(PCI)、微通道、SCSI、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)(ISA)以及擴(kuò)展ISA(EISA)架構(gòu)。計(jì)算系統(tǒng)1500包括一個(gè)或多個(gè)慣?？捎玫妮斎?輸出(I/O)設(shè)備和接口1512，例如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸板和打印機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，I/O設(shè)備和接口1512包括一個(gè)或多個(gè)顯示設(shè)備，例如監(jiān)視器，其允許將數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)給用戶。更具體地，顯示設(shè)備例如提供GUI呈現(xiàn)、應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)和多媒體呈現(xiàn)。在圖21的實(shí)施例中，I/O設(shè)備和接口1512也提供對(duì)各種外部設(shè)備的通信接口。計(jì)算系統(tǒng)1500也可包括一個(gè)或多個(gè)多媒體設(shè)備1506，例如揚(yáng)聲器、視頻卡、圖形加速器以及麥克風(fēng)。計(jì)算系統(tǒng)設(shè)備/操作系統(tǒng)計(jì)算系統(tǒng)1500可運(yùn)行在多種計(jì)算設(shè)備上，例如移動(dòng)設(shè)備或服務(wù)器或臺(tái)式機(jī)或工作站、視窗服務(wù)器、結(jié)構(gòu)查詢語(yǔ)言服務(wù)器、Unix服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理、自動(dòng)售賣亭、音頻播放器、智能電話、平板計(jì)算設(shè)備等等。計(jì)算系統(tǒng)1500一般受操作系統(tǒng)軟件控制和協(xié)調(diào)，所述操作系統(tǒng)軟件例如是iOS,z/OS,Windows95,Windows98,WindowsNT,Windows2000,WindowsXP,WindowsVista,Windows7,Linux,BSD,SunOS,Solaris或其它可兼容的操作系統(tǒng)。在Macintosh系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)可以是任何可用的操作系統(tǒng)，例如MACOSX。在其它實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)1500可受專有操作系統(tǒng)控制。傳統(tǒng)操作系統(tǒng)控制和調(diào)度計(jì)算機(jī)進(jìn)程以執(zhí)行，執(zhí)行存儲(chǔ)器管理，提供文件系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)以及I/O服務(wù)，并提供用戶接口，例如圖形用戶接口(GUI)及其它。網(wǎng)絡(luò)在圖21的實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)1500經(jīng)由有線的、無(wú)線的或有線和無(wú)線的組合的通信鏈路1516被連接至網(wǎng)絡(luò)1518，例如LAN、WAN或因特網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)1518經(jīng)由有線或無(wú)線通信鏈路與各種計(jì)算設(shè)備和/或其它電子設(shè)備通信。在圖21的實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)1518與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)1520和/或一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源1522通信。通過計(jì)算系統(tǒng)1520和/或通過數(shù)據(jù)源1522對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1500的運(yùn)動(dòng)校正控制系統(tǒng)模塊1514的訪問可通過web啟用的用戶訪問點(diǎn)，例如計(jì)算系統(tǒng)1520或數(shù)據(jù)源1522的個(gè)人計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、膝上計(jì)算機(jī)或能夠連接至網(wǎng)絡(luò)1518的其它設(shè)備。這種設(shè)備可具有實(shí)現(xiàn)為模塊的瀏覽器模塊，其使用文本、圖形、音頻、視頻和其它媒體呈現(xiàn)數(shù)據(jù)并允許經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)1518交互數(shù)據(jù)。瀏覽器模塊可實(shí)現(xiàn)為所有點(diǎn)可訪問的顯示器的組合，例如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器、觸摸屏顯示器或顯示器的其它類型和/或組合。另外，瀏覽器模塊可被實(shí)現(xiàn)為與輸入設(shè)備1512通信并也可包括具有適宜接口的軟件，其允許用戶通過使用樣式化屏幕要素訪問數(shù)據(jù)，所述樣式化屏幕要素例如是菜單、窗口、對(duì)話框、工具欄和控件(例如單選按鈕、復(fù)選框、滑動(dòng)標(biāo)尺等等)。此外，瀏覽器模塊可與一組輸入和輸出設(shè)備通信以從用戶那里接收信號(hào)。輸入設(shè)備可包括鍵盤、滾動(dòng)球、筆和針、鼠標(biāo)、追蹤球、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)或事先指定的開關(guān)或按鈕。輸出設(shè)備可包括揚(yáng)聲器、顯示器屏幕、打印機(jī)或語(yǔ)音合成器。另外，觸摸屏可充當(dāng)混合式輸入/輸出設(shè)備。在另一實(shí)施例中，用戶可更直接地與系統(tǒng)交互，例如通過連接至分?jǐn)?shù)發(fā)生器而不在因特網(wǎng)、WAN或LAN或類似網(wǎng)絡(luò)上通信的系統(tǒng)終端。在一些實(shí)施例中，為了上傳、下載或?qū)崟r(shí)地觀看交互數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)庫(kù)的直接目的，系統(tǒng)1500可包括建立在遠(yuǎn)端微處理器和大型主機(jī)計(jì)算機(jī)之間的物理或邏輯連接。遠(yuǎn)程微處理器可由運(yùn)作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1500的實(shí)體運(yùn)作，所述實(shí)體包括客戶機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)或主服務(wù)器系統(tǒng)，和/或可由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源1522和/或一個(gè)或多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行。在一些實(shí)施例中，可在微處理器上使用終端仿真軟件以參與到微型-大型鏈路中。在一些實(shí)施例中，位于運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1500的實(shí)體內(nèi)部的計(jì)算系統(tǒng)1520可從內(nèi)部訪問運(yùn)動(dòng)校正控制系統(tǒng)模塊1514，作為由CPU1504運(yùn)行的應(yīng)用或進(jìn)程。用戶訪問點(diǎn)在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)1500包括計(jì)算系統(tǒng)、智能電話、平板計(jì)算設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算設(shè)備、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)工作站、各計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)、交互式自動(dòng)售賣亭、個(gè)人數(shù)字助理、交互式無(wú)線通信設(shè)備、手持計(jì)算機(jī)、嵌入式計(jì)算設(shè)備等等。其它系統(tǒng)除了圖21所示的系統(tǒng)外，網(wǎng)絡(luò)1518可與其它數(shù)據(jù)源或其它計(jì)算設(shè)備通信。計(jì)算系統(tǒng)1500也可包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部和/或外部數(shù)據(jù)源。在一些實(shí)施例中，可使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)源，所述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)例如為DB2、Sybase、Oracle、CodeBase和服務(wù)器以及其它類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)、面向目標(biāo)的數(shù)據(jù)庫(kù)和/或基于記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)。圖23是示出連接至一個(gè)或多個(gè)追蹤系統(tǒng)的治療應(yīng)用系統(tǒng)1718的示意圖的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，患者1706接受理療性治療以應(yīng)對(duì)一種情況。例如，理療性治療可以是放射治療、質(zhì)子治療或其它治療。理療性治療可從理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718產(chǎn)生。例如，理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718可包括放射治療技術(shù)，該技術(shù)被配置成產(chǎn)生被輸送至病變組織1704的放射光束。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括基準(zhǔn)標(biāo)記物或其它標(biāo)記物1702。在一個(gè)實(shí)施例中，基準(zhǔn)標(biāo)記物或其它標(biāo)記物1702被安置在患者1706體內(nèi)。該基準(zhǔn)標(biāo)記物或其它標(biāo)記物1702被配置成通過電子封裝組件1710檢測(cè)出?；鶞?zhǔn)標(biāo)記物或其它標(biāo)記物1702可配置為標(biāo)識(shí)要用理療性治療進(jìn)行處理的病變組織的位置。電子封裝組件1710被配置成檢測(cè)基準(zhǔn)標(biāo)記物或其它標(biāo)記物1702的位置以確定病變組織1704的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，電子封裝組件1710被連接至第一標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1708。。第一標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1708可配置為從電子封裝組件1710接收追蹤數(shù)據(jù)以確定標(biāo)記物1702的位置。通過確定標(biāo)記物1702的位置，第一標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1708可配置為確定病變組織1704的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，本文披露的以0.1mm和0.1°精度追蹤標(biāo)記物的系統(tǒng)和方法可由第一標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1708實(shí)現(xiàn)或采用。在一個(gè)實(shí)施例中，電子封裝組件1710包括光標(biāo)記物1712。光標(biāo)記物1712被配置成由光掃描儀1714(例如CCD相機(jī))檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，光掃描儀1714被連接至光標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1716。光標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1716可配置為確定電子封裝組件1710相對(duì)于理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，本文披露的以0.1mm和0.1°精度追蹤標(biāo)記物的系統(tǒng)和方法可通過光標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1716實(shí)現(xiàn)或運(yùn)用。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括坐標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)1720，其被配置成從第一標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1708和光標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1716接收追蹤數(shù)據(jù)。坐標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)1720可配置為分析追蹤數(shù)據(jù)以產(chǎn)生可用于標(biāo)識(shí)病變組織1704的位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，坐標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)1720可配置為將坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718。理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718可配置為基于坐標(biāo)數(shù)據(jù)產(chǎn)生理療光束。例如，理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718可配置為基于坐標(biāo)數(shù)據(jù)將放射光束引導(dǎo)至患者1706體內(nèi)的特定位置。此外，理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718也可配置為例如基于坐標(biāo)數(shù)據(jù)產(chǎn)生特定的放射光束形狀?？赏ㄟ^電子封裝組件1710和光掃描儀1714檢測(cè)任何患者運(yùn)動(dòng)。第一標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1708和光標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)1716可配置為產(chǎn)生擬被輸入到坐標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)1720的新追蹤數(shù)據(jù)。坐標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)1720可配置為產(chǎn)生新坐標(biāo)數(shù)據(jù)以傳輸?shù)嚼懑熜詰?yīng)用系統(tǒng)1718內(nèi)。理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718可配置為分析新坐標(biāo)數(shù)據(jù)以對(duì)擬被施加至患者1706的病變組織1704的理療性光束進(jìn)行重引導(dǎo)和/或重整形。類似于圖23，在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括如圖25所示的一個(gè)運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)。被配置成運(yùn)用本文披露的技術(shù)的單個(gè)運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)1716能夠追蹤標(biāo)記物1902以產(chǎn)生坐標(biāo)數(shù)據(jù)而將其傳輸至理療性應(yīng)用系統(tǒng)1718，從而將理療性治療引導(dǎo)至目標(biāo)組織位點(diǎn)1904。圖24是描述了基于追蹤患者運(yùn)動(dòng)施加理療性治療的過程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。通過在方框1804用理療性應(yīng)用系統(tǒng)可選擇地校準(zhǔn)追蹤系統(tǒng)，過程開始于方框1802。在方框1806，系統(tǒng)可配置為啟動(dòng)追蹤系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)可配置為啟動(dòng)電子封裝組件追蹤系統(tǒng)和光標(biāo)記物追蹤系統(tǒng)。在方框1808，系統(tǒng)可配置為使用電子封裝組件追蹤第一標(biāo)記物。例如，電子封裝組件可配置為追蹤被植入到患者體內(nèi)的基準(zhǔn)標(biāo)記物。在一個(gè)實(shí)施例中，在方框1810，系統(tǒng)可配置為確定標(biāo)記物相對(duì)于目標(biāo)組織位點(diǎn)的位置。在方框1818，系統(tǒng)可配置為追蹤光標(biāo)記物位置以確定電子封裝組件的位置。在方框1816，系統(tǒng)可配置為確定電子封裝組件相對(duì)于理療性設(shè)備的位置。在方框1818，系統(tǒng)可配置為分析第一標(biāo)記物和光標(biāo)記物的追蹤數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生目標(biāo)組織位點(diǎn)的坐標(biāo)。在方框1820，目標(biāo)組織位點(diǎn)的坐標(biāo)可被發(fā)送至醫(yī)學(xué)性治療設(shè)備。在方框1820，理療性治療設(shè)備可配置為利用坐標(biāo)數(shù)據(jù)以將理療性治療發(fā)送至手術(shù)位點(diǎn)。在判決框1822，系統(tǒng)可配置為重復(fù)理療性治療的應(yīng)用。如果理療性治療應(yīng)用應(yīng)當(dāng)被重復(fù)，則系統(tǒng)可配置為循環(huán)回到方框1806以啟動(dòng)追蹤系統(tǒng)。如果不應(yīng)當(dāng)重復(fù)理療性治療應(yīng)用，則系統(tǒng)可配置為在方框1824結(jié)束該過程。類似于圖24，在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可配置為利用如圖26所示的替代方法，其中使用單個(gè)相機(jī)追蹤標(biāo)記物以產(chǎn)生坐標(biāo)數(shù)據(jù)以供治療性應(yīng)用系統(tǒng)使用。條件性語(yǔ)言，例如“能夠”、“能”、“可能”或“可以”，除了另有專門聲明或根據(jù)所使用的背景有其它理解，一般旨在表示某些實(shí)施例包括，而其它實(shí)施例不包括，某些特征、要素和/或步驟。因此，這種條件性語(yǔ)言一般不旨在暗示一些特征、要素和/或步驟對(duì)于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例無(wú)論如何是必要的，或者暗示一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例一定包括具有或不具有用戶輸入或提示的判決邏輯，所述判決邏輯關(guān)于這些特征、要素和/或步驟是否被包括在任何具體實(shí)施例中或在任何具體實(shí)施例中執(zhí)行。本文使用的標(biāo)題是僅為了方便讀者理解并且不旨在對(duì)本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍構(gòu)成限制。盡管已在某些優(yōu)選實(shí)施例和例子的背景下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了公開，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解，本發(fā)明延伸超出具體披露的實(shí)施例直至本發(fā)明的其它可替代實(shí)施例和/或用途以及其明顯的修正和等同。另外，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解，可使用任何適宜的裝置來(lái)執(zhí)行任何前面描述的方法。此外，本文中任何具體的特征、方面、方法、特性、特征、質(zhì)量、屬性、要素等結(jié)合實(shí)施例的公開可用于本文描述的所有其它實(shí)施例。對(duì)于本文描述的所有實(shí)施例，方法的步驟不需要被順序地執(zhí)行。因此，期望本文披露的本發(fā)明的范圍不受前述披露的具體實(shí)施例限制。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3