本申請是國際申請日為2013年5月24日、國際申請?zhí)枮閜ct/ep2013/060747、國家申請?zhí)枮?01380039111.7、發(fā)明名稱為“用于腦成像中的運(yùn)動(dòng)跟蹤的設(shè)備和方法”的專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及用于醫(yī)學(xué)成像如腦成像具體地磁共振成像(mri)和/或正電子發(fā)射斷層成像(pet)中的運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法和設(shè)備。本方法和設(shè)備可以用于正電子發(fā)射斷層成像(pet)和組合的mri/pet掃描儀中的運(yùn)動(dòng)跟蹤。本方法和設(shè)備可以用于臨床前mri和pet掃描儀中的運(yùn)動(dòng)跟蹤。

背景技術(shù)：

在過去的十年中，研發(fā)了用于腦成像中的運(yùn)動(dòng)跟蹤的多種方法，但是掃描過程中的頭部運(yùn)動(dòng)屬于造成偽影并且顯著降低圖像質(zhì)量的重要問題。

已知的方法包括外部跟蹤系統(tǒng)以及基于圖像的運(yùn)動(dòng)跟蹤和校正。許多外部跟蹤系統(tǒng)使用附接至對象頭部的標(biāo)記。這潛在地引入了誤差并且使為掃描準(zhǔn)備對象的過程復(fù)雜化，因此降低了在臨床實(shí)踐中的可用性。相應(yīng)地，為醫(yī)學(xué)腦成像研發(fā)的基于圖像的運(yùn)動(dòng)跟蹤方法通常遭受不能同時(shí)獲得足夠高的時(shí)間和空間分辨率的影響。另外，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)掃描儀的高分辨率(對于mri下至零點(diǎn)幾毫米，以及對于pet下至幾毫米)對運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)置了嚴(yán)格的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，需要改進(jìn)的對對象的運(yùn)動(dòng)跟蹤，以提高醫(yī)學(xué)掃描儀具體地磁共振(mr)和/或pet掃描儀的掃描圖像的運(yùn)動(dòng)校正。

另外，需要簡化掃描過程例如減少對象的預(yù)處理的運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。

因此，提供了用于在成像中具體地在醫(yī)學(xué)成像或醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法，該方法包括：設(shè)置光投射器和第一相機(jī)，以及使用光投射器將第一圖案序列(s1)投射到對象的表面區(qū)域上，第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)和可選的第一次級圖案(p1,2)。對象可以被定位在掃描儀的掃描區(qū)域中，如在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中。該方法包括使用第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)。可選地，該方法包括基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定包括第二主圖案(p2,1)的第二圖案序列(s2)，使用光投射器將第二圖案序列(s2)投射到對象的表面區(qū)域上以及使用第一相機(jī)來檢測所投射的第二圖案序列(s2’)。該方法可以包括基于所檢測的第一圖案序列(s1’)和/或第二圖案序列(s2’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。

另外，提供了用于在成像中具體地在醫(yī)學(xué)成像或醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的設(shè)備，該設(shè)備包括：控制單元；光投射器，該光投射器包括光源和光調(diào)制器；以及第一相機(jī)。該設(shè)備被配置用于：使用光投射器將第一圖案序列(s1)投射到對象的表面區(qū)域上，其中對象可選地被定位在掃描儀的掃描區(qū)域中，如在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中，第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)和可選的第一次級圖案(p1,2)，以及使用第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)。另外，該設(shè)備可以被配置用于基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定包括第二主圖案(p2,1)的第二圖案序列(s2)，使用光投射器將第二圖案序列(s2)投射到對象的表面區(qū)域上并且使用第一相機(jī)來檢測所投射的第二圖案序列(s2’)。該設(shè)備可以被配置用于基于所檢測的第一圖案序列(s1’)和/或第二圖案序列(s2’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。

此外，提供了一種用于在醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法，其中，所述對象被定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中，所述方法包括：設(shè)置光投射器和第一相機(jī)，其中，設(shè)置所述光投射器和所述第一相機(jī)包括設(shè)置具有近端和遠(yuǎn)端的第一光纖，其中，所述第一光纖的近端光學(xué)耦接至所述光投射器，而所述第一光纖的遠(yuǎn)端定位在所述掃描儀孔內(nèi)；使用所述光投射器將第一圖案序列(s1)投射到所述對象的表面區(qū)域上，所述第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)；其中，通過所述第一光纖來投射所述第一圖案序列；使用所述第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)；以及基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。

再有，提供了一種用于在醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的設(shè)備，所述設(shè)備包括：控制單元；光投射器，所述光投射器包括光源和光調(diào)制器；第一相機(jī)。其中，所述設(shè)備被配置成：使用所述光投射器將第一圖案序列(s1)投射到所述對象的表面區(qū)域上，其中，所述對象被定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中，所述第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)；使用所述第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)；以及基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)；其中，所述設(shè)備包括第一光纖，所述第一光纖具有光學(xué)耦接至所述光投射器的近端，以用于經(jīng)由所述第一光纖將來自所述光投射器的至少一個(gè)圖案投射到所述對象的表面區(qū)域上。

本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了亞毫米范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)跟蹤。

本發(fā)明的方法和設(shè)備的重要優(yōu)點(diǎn)是提供了無標(biāo)記運(yùn)動(dòng)校正，降低了對于待掃描的對象的準(zhǔn)備的需求。

本發(fā)明的方法和設(shè)備使得能夠提高腦成像的圖像質(zhì)量和/或可以降低對設(shè)備的存儲(chǔ)器需求。

由于圖案序列及其圖案的自適應(yīng)確定，本發(fā)明使得能夠提高跟蹤速度和/或提高運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)的精度。因此，可以優(yōu)化所投射的圖案的屬性，例如以便專注于對于運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)的相關(guān)子區(qū)域。

由于能夠調(diào)整序列的圖案使得將眼睛區(qū)域排除在照射以外或針對期望的圖案子區(qū)域來照射眼睛區(qū)域，所以本發(fā)明提供提高的患者安全性。

另外，第二圖案的自適應(yīng)確定使得能夠?qū)D案優(yōu)化到用于運(yùn)動(dòng)跟蹤的特別關(guān)注的子區(qū)域。例如，具有大曲率的表面子區(qū)域是期望的以便獲得所有方向和角度的運(yùn)動(dòng)信息。

附圖說明

通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說變得明顯，在附圖中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性設(shè)備，

圖2示意性地示出了光纖的遠(yuǎn)端在醫(yī)學(xué)掃描儀中的示例性定位，

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性方法，

圖4示出了第一圖案序列的示例性圖案，

圖5示出了第二圖案序列的示例性圖案，

圖6示出了圖案的示例性子區(qū)域，

圖7示出了圖案的示例性子區(qū)域，

圖8示出了圖案的示例性子區(qū)域，

圖9示出了圖案的示例性子區(qū)域，

圖10示出了圖案的示例性子區(qū)域，

圖11示意性地示出了控制單元，

圖12a至圖12d示出了在對象上的示例性投射圖案，

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性方法，

圖14示意性地示出了光纖的遠(yuǎn)端在醫(yī)學(xué)掃描儀中的示例性定位，

圖15示意性地示出了光纖的遠(yuǎn)端在醫(yī)學(xué)掃描儀中的示例性定位，

圖16至圖18示出了圖案序列的示例性圖案，以及

圖19至圖20分別示出了期望的所檢測的圖案和從其得到的所投射的圖案。

具體實(shí)施方式

為了清楚起見，附圖是示意性和簡化的，并且它們僅示出了理解本發(fā)明所必需的細(xì)節(jié)，而略去了其他細(xì)節(jié)。貫穿全文，相同的附圖標(biāo)記用于相同或相應(yīng)的部件。

方法中所提供的和/或設(shè)備中所包括的光投射器包括光源。光源可以包括一個(gè)或更多個(gè)激光器或led，一個(gè)或更多個(gè)激光器或led包括被配置成發(fā)出第一波長λ1的光的第一激光器/led和/或被配置成發(fā)出第二波長λ2的光的第二激光器/led。光源可以包括被配置成發(fā)出第三波長λ3的光的第三激光器/led。光源可以包括廣譜光源如金屬鹵化物燈。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，光源可以包括發(fā)光二極管(led)。光源可以包括用于形成具有期望的頻譜/波長分布的光的濾光器。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，光源可以適于發(fā)出紅外(ir)或近紅外(nir)范圍內(nèi)的光，例如波長在從700nm至約1,000nm的范圍內(nèi)，例如約850nm。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，光源可以適于發(fā)出uv范圍內(nèi)的光。

第一激光器/led可以是紅色或橙色/紅色激光器，其中第一波長λ1在從約590nm至約700nm的范圍內(nèi)。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一波長λ1為約635nm。第一激光器/led可以是led，其中第一波長λ1在從約830nm至約870nm的范圍內(nèi)，例如為約850nm。

第二激光器/led可以是綠色激光器，其中第二波長λ2在從約490nm至約560nm的范圍內(nèi)，例如為約532nm。第二激光器/led可以是led，其中第二波長λ2在從約880nm至約920nm的范圍內(nèi)，例如為約900nm。

第三激光器/led可以是藍(lán)色或藍(lán)紫色激光器，例如，其中第三波長λ3在從430nm至約490nm的范圍內(nèi)，例如為約445nm或約473nm。第三激光器/led可以是led，例如，其中第三波長λ3在從930nm至約1000nm的范圍內(nèi)，例如為約940nm。

光源可以包括uv光源，例如被配置成發(fā)出波長在從約230nm至約400nm的范圍內(nèi)的光，例如約350nm。

方法中所提供的和/或設(shè)備中所包括的光投射器可以包括光調(diào)制器，例如用于將圖案投射到對象的表面區(qū)域或場景上。光調(diào)制器可以包括液晶顯示器(lcd)芯片或數(shù)字光處理(dlp)芯片。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，光調(diào)制器可以包括硅基液晶(lcos)芯片。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，光調(diào)制器可以包括網(wǎng)格、狹縫或?yàn)V光器。光調(diào)制器可以是傳輸光調(diào)制器或反射光調(diào)制器。

光投射器可以連接至控制單元用于從控制單元接收控制信號。控制信號可以包括圖案序列參數(shù)如圖案序列中的圖案的數(shù)量、配置、順序和/或時(shí)刻。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，控制信號可以包括圖案序列選擇器，并且光投射器可以被配置用于取決于圖案序列選擇器來投射不同的圖案序列。

光投射器的分辨率限制圖案分辨率。光投射器的分辨率可以是hvga(480×320像素)或更高例如(608×684像素)、svga(800×600像素)、xga(1024×768像素)、720p(1280×720像素)或1080p(1920×1080像素)。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)不同的圖案序列可以存儲(chǔ)在光投射器中，并且光投射器可以被配置成基于來自控制單元的圖案序列選擇器來投射所選擇的圖案序列。

圖案序列(s)例如第一圖案序列(s1)和/或第二圖案序列(s2)包括一個(gè)或更多個(gè)圖案(p)，如包括主圖案和次級圖案的多個(gè)圖案。圖案序列包括n個(gè)圖案或由n個(gè)圖案組成。圖案序列可以由圖案序列參數(shù)來定義，圖案序列參數(shù)例如包括圖案序列中的圖案的數(shù)目、相應(yīng)的圖案的配置/結(jié)構(gòu)、圖案的順序和/或圖案的時(shí)刻。圖案序列的持續(xù)時(shí)間可以在從1毫秒至約1秒的范圍內(nèi)。圖案序列的持續(xù)時(shí)間可以是約10毫秒、約20毫秒、約50毫秒、約100毫秒或約200毫秒。

圖案可以包括多個(gè)像素，例如布置在沿第一軸和第二軸的陣列中的像素。圖案可以由圖案參數(shù)來定義，圖案參數(shù)例如包括圖案中的每個(gè)像素和/或一組或更多組像素的像素設(shè)置(顏色/波長和/或強(qiáng)度)。圖案的一組像素可以被稱為圖案的標(biāo)記為r的子區(qū)域。因此，圖案可以包括一個(gè)或更多個(gè)子區(qū)域r1、r2、r3……，子區(qū)域包括一個(gè)或更多個(gè)像素。圖案序列參數(shù)可以包括圖案參數(shù)，例如主圖案、次級圖案和/或三級圖案的圖案參數(shù)。

圖案、圖案的子區(qū)域或圖案的不同像素可以是顏色/波長編碼、強(qiáng)度編碼和/或二進(jìn)制編碼的。例如，例如對于第二圖案序列中的一個(gè)或更多個(gè)例如所有圖案，可以掩蔽例如與對象的眼部區(qū)域?qū)?yīng)的第一子區(qū)域的像素，使得眼部區(qū)域不被照射。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一和/或第二圖案序列中的一個(gè)或更多個(gè)圖案是顏色/波長編碼的，例如通過具有沿第一軸變化的顏色和沿第二軸恒定的或變化的顏色。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一和/或第二圖案序列中的一個(gè)或更多個(gè)圖案是強(qiáng)度編碼的，例如通過具有沿第一軸變化的強(qiáng)度和沿第二軸恒定的或變化的強(qiáng)度。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一和/或第二圖案序列中的一個(gè)或更多個(gè)圖案是二進(jìn)制編碼的，即給圖案的像素或子區(qū)域分配“亮”和“不亮”中的一個(gè)以形成所需的圖案。

標(biāo)記為s1的第一圖案序列包括標(biāo)記為p1,1的第一主圖案和可選的標(biāo)記為p1,2的第一次級圖案。第一圖案序列s1包括n1個(gè)圖案或由n1個(gè)圖案組成，其中n1可以在從1至100的范圍內(nèi)，如在從2至10的范圍內(nèi)。在具體的示例中，n1是2、3、4、5或6。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，n1至少是10。

標(biāo)記為s2的第二圖案序列包括標(biāo)記為p2,1的第二主圖案和可選的第二次級圖案p2,2。第二圖案序列(s2)包括n2個(gè)圖案或由n2個(gè)圖案組成，其中n2可以在從1至100的范圍內(nèi)，如在從2至10的范圍內(nèi)。在具體的示例中，n2是1、2、3、4、5或6。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，n2至少是10。

第一相機(jī)可以是ccd相機(jī)或cmos相機(jī)。第一相機(jī)的分辨率可以為至少640×480，例如1280×960、3264×2448或更高。

在該方法中，可以將對第一圖案序列的投射和對所投射的第一圖案序列的檢測重復(fù)至少一次，如至少10次、至少50次，以及第二圖案序列(s2)可以基于重復(fù)的第一圖案序列。在該方法中，可以將對第二圖案序列的投射重復(fù)至少一次，如至少50次、至少100次，或至少144,000次(以20hz重復(fù)投射兩小時(shí))。

表面區(qū)域可以具有至少0.1cm²的面積，例如在從1cm²至500cm²的范圍內(nèi)。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，表面區(qū)域面積可以在從20cm²至100cm²的范圍內(nèi)。

表面區(qū)域可以至少部分覆蓋對象的鼻部區(qū)域。由于該區(qū)域的對象表面的顯著曲率，這可以導(dǎo)致改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)跟蹤。另外，面部運(yùn)動(dòng)在鼻梁附近受限，這在跟蹤顱骨和腦的運(yùn)動(dòng)時(shí)是優(yōu)選的。

不同的圖案可以各自包括不同的顏色/波長，和/或圖案的子區(qū)域可以包括與相應(yīng)的圖案的另一子區(qū)域不同的顏色或波長。因此，第一主圖案p1,1或其子區(qū)域r1,1,1、r1,1,2、r1,1,3、r1,1,4、…可以包括第一波長的光，即具有第一顏色編碼，和/或第一次級圖案(p1,2)或其子區(qū)域r1,2,1、r1,2,2、r1,2,3、r1,2,4、…可以包括第二波長的光，即具有第二顏色編碼。

該方法可以包括確定當(dāng)前圖案序列是否應(yīng)被重新計(jì)算。如果當(dāng)前圖案序列應(yīng)被重新計(jì)算，則圖案序列可以移動(dòng)以確定新圖案序列，包括確定在第一循環(huán)中的第二圖案序列。如果當(dāng)前圖案序列不需要被重新計(jì)算，則該方法可以繼續(xù)進(jìn)行對當(dāng)前圖案序列的投射和檢測。

在該方法中，確定第二圖案序列可以包括確定第二圖案使得在第二圖案序列的投射期間光到對象的眼部區(qū)域上的投射被限制或基本被消除。由于能夠調(diào)整序列的圖案使得將眼部區(qū)域排除于照射之外，因此提供了提高的患者安全性。

在該方法中，確定第二圖案序列可以包括識別表面區(qū)域的第一區(qū)域和/或第二區(qū)域的位置參數(shù)。第一區(qū)域可以具有期望的第一曲率屬性。第一區(qū)域可以至少部分覆蓋對象的鼻部區(qū)域，和/或第二區(qū)域可以是覆蓋一個(gè)眼睛或雙眼的眼部區(qū)域?？梢曰诘谝粎^(qū)域和/或第二區(qū)域的位置參數(shù)來確定第二圖案序列的圖案參數(shù)，例如第二主圖案(p2,1)的第二主圖案參數(shù)和/或第二次級圖案(p2,2)的第二次級圖案參數(shù)。例如，最優(yōu)圖案配置可以應(yīng)用于第二圖案序列中的一個(gè)或更多個(gè)圖案的第一子區(qū)域，第一子區(qū)域?qū)?yīng)于第一區(qū)域，和/或第二圖案序列中的一個(gè)或更多個(gè)圖案的子區(qū)域可以被阻擋或掩蔽以避免對第二區(qū)域的不期望的照射。

第二圖案序列(s2)可以表示為：

s2＝f(s1，s1′)，

其中s1是第一圖案序列或其圖案，而s1’是所檢測的第一圖案序列或其圖案。

確定第二圖案序列(s2)可以包括確定第二圖案(p2,1，p2,2，……，p2,n2)使得可以預(yù)期或旨在檢測期望的第二圖案序列(s2’)。為了促進(jìn)較快的/改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)校正，期望的所檢測的第二圖案序列(s2’)可以包括需要較少圖像處理的一個(gè)或更多個(gè)期望的所檢測的第二圖案(p’2,1，p’2,2，……，p’2,n2)。因此，第二圖案序列可以表示為：

s2＝f(s1，s1′，s2′)，

其中，s1是第一圖案序列或其圖案，s1’是所檢測的第一圖案序列或其圖案，而s2’是期望的所檢測的第二圖案序列或其圖案。

圖案序列s中的圖案p如第一圖案序列s1中的第一圖案和/或第二圖案序列s2中的第二圖案可以包括一個(gè)或更多個(gè)線段，如一個(gè)或更多個(gè)直線段。線段可以是彎曲的。圖案的線段l可以具有相同的或不同的長度。圖案的線段l可以具有相同的或不同的寬度。圖案的線段可以是相對于彼此平行或成角度的，如相對于彼此垂直。同一圖案序列中不同圖案的線段可以是垂直的或平行的，例如，主圖案可以包括相對于次級圖案的一個(gè)或更多個(gè)直線段垂直或否則成角度的一個(gè)或更多個(gè)直線段。圖案可以包括彎曲的和成角度的線或以從相機(jī)的視角圖案被檢測為或被視為直線的方式的線段。

確定第二圖案序列可以包括確定第二圖案序列中的圖案的子區(qū)域或線段的尺寸和/或形狀。

確定第二圖案序列可以包括確定第二圖案序列中圖案的子區(qū)域或線段的位置。

確定第二圖案序列可以基于包括一個(gè)或更多個(gè)期望的所檢測的圖案的期望的所檢測的第二圖案序列。

確定第二圖案序列可以包括確定第二圖案序列的持續(xù)時(shí)長t2，其中t2小于第一圖案序列的持續(xù)時(shí)長t1。

確定第二圖案序列可以包括減少第二圖案序列中的第二圖案的照射的區(qū)域以便減少由于光散射而造成的光干擾。從而提高所檢測的序列的圖像質(zhì)量，導(dǎo)致更精確的運(yùn)動(dòng)跟蹤。另外，通過減少所照射的圖案面積來調(diào)整或確定圖案可以降低對系統(tǒng)的存儲(chǔ)器需求和/或使得能夠提高可用存儲(chǔ)器的利用率。

確定第二圖案序列可以包括增加第二圖案序列中的第二圖案的照射的區(qū)域，以便例如在第一圖案序列不提供足夠的分辨率/精度的情況下優(yōu)化圖像投射和/或檢測。從而提高所檢測的序列的圖像質(zhì)量，導(dǎo)致更精確的運(yùn)動(dòng)跟蹤。另外，通過增加所照射的圖案面積來調(diào)整或確定圖案可以提供提高的運(yùn)動(dòng)校正精度。

確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以基于對對象的默認(rèn)位置參數(shù)的計(jì)算。可以基于所檢測的第一圖案序列(s1’)和/或所檢測的第二圖案序列(s2’)來計(jì)算默認(rèn)位置參數(shù)。

該方法可以包括將運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)或所選擇的運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)發(fā)送至醫(yī)學(xué)掃描儀或控制單元用于掃描圖像的運(yùn)動(dòng)校正?？梢栽趻呙柽^程期間和/或在掃描過程之后發(fā)送運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫或存儲(chǔ)器中。

確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以包括生成表面區(qū)域或其部分的3d點(diǎn)云表示?？梢酝ㄟ^使3d點(diǎn)云表示的點(diǎn)云與參考表面對齊來估計(jì)或確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。參考表面可以基于對對象的默認(rèn)位置參數(shù)的計(jì)算。

確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以基于第一圖案序列(s1)。另外或替選地，確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以基于所檢測的第一圖案序列(s1’)。

確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以基于第二圖案序列(s2)。

確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以基于對象的表面區(qū)域的3d模型。這可以導(dǎo)致簡化的對mtp的確定。

由于圖案序列被調(diào)整以適應(yīng)待掃描的具體對象，所以基于第一圖案序列對第二圖案序列的動(dòng)態(tài)配置或確定實(shí)現(xiàn)了使用較少數(shù)據(jù)對對象的改進(jìn)跟蹤。因此，提高了圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量，這又降低了對存儲(chǔ)器和/或處理能力的要求。

另外，由于圖案序列可以被調(diào)整以適應(yīng)待掃描的具體表面區(qū)域幾何形狀，所以基于第一圖案序列對第二圖案序列的動(dòng)態(tài)配置和確定實(shí)現(xiàn)了簡化的對運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)(mtp)的確定，使得能夠進(jìn)行更快速的和/或更精確的運(yùn)動(dòng)跟蹤。

該設(shè)備包括控制單元?？刂茊卧B接至光投射器，用于將控制信號發(fā)送至光源和/或從光源接收控制信號。至光源的控制信號可以包括圖案序列參數(shù)。另外，控制單元連接至第一相機(jī)，用于接收圖案序列數(shù)據(jù)?？刂茊卧梢员慌渲贸蓪⒖刂菩盘柊l(fā)送至第一相機(jī)和/或從第一相機(jī)接收控制信號。

控制單元、光投射器和第一相機(jī)可以容置在殼體中。該設(shè)備可以包括用于將來自光投射器的光光學(xué)耦接至第一光纖的第一耦接裝置。該設(shè)備可以包括用于將來自第二光纖的光光學(xué)耦接至第一相機(jī)的第二耦接裝置。第一光纖和/或第二光纖可以是可選的，即，該方法和設(shè)備可以在沒有光纖的情況下使用。

該設(shè)備可以包括連接至控制單元的用戶接口。用戶接口可以包括一個(gè)或更多個(gè)連接器，例如，用于將設(shè)備連接至外部計(jì)算機(jī)或醫(yī)學(xué)掃描儀。

該設(shè)備可以包括存儲(chǔ)器，例如，被配置用于存儲(chǔ)包括圖案參數(shù)的圖案序列參數(shù)。運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備被配置成實(shí)時(shí)地確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)并且將運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)發(fā)送至外部計(jì)算機(jī)或醫(yī)學(xué)掃描儀。這可以降低對存儲(chǔ)器大小的要求。

控制單元可以包括適于確定第二圖案序列的處理器。

該設(shè)備可以包括第一光纖，其具有光學(xué)耦接至光投射器的近端，用于將經(jīng)由第一光纖來自光投射器的至少一個(gè)圖案投射到定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的孔中的對象的表面區(qū)域上。第一光纖可以包括至少100個(gè)光纖，如至少10,000個(gè)光纖，每個(gè)光纖對應(yīng)于投射到對象的表面區(qū)域上的圖案中的像素。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，為了充分受益于光投射器的分辨率，第一光纖的數(shù)目等于或大于光投射器中像素的數(shù)目。第一光纖具有遠(yuǎn)端。該設(shè)備可以包括布置在第一光纖的遠(yuǎn)端用于將來自第一光纖的圖案序列耦接至對象的表面區(qū)域的第一光學(xué)元件，如第一透鏡或第一透鏡組件。第一光纖的數(shù)目可以與光投射器的分辨率匹配或在光投射器的分辨率±20％的范圍內(nèi)。

該設(shè)備可以包括第二光纖，其具有光學(xué)耦接至第一相機(jī)的近端，用于經(jīng)由第二光纖來檢測至少一個(gè)投射圖案。第二光纖可以包括至少100個(gè)光纖，如至少100,000個(gè)光纖。每個(gè)第二光纖可以對應(yīng)于第一相機(jī)中的一個(gè)或更多個(gè)像素。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，為了充分受益于光投射器的分辨率，第二光纖的數(shù)目等于或大于光投射器中的像素的數(shù)目。第二光纖具有遠(yuǎn)端。該設(shè)備可以包括布置在第二光纖的遠(yuǎn)端用于將來自對象的表面區(qū)域的圖案序列耦接至第二光纖的第二光學(xué)元件，如第二透鏡或第二透鏡組件。第二光纖的數(shù)目可以與第一相機(jī)的分辨率匹配或在第一相機(jī)的分辨率±20％的范圍內(nèi)。

第一光纖和第二光纖可以被布置成相應(yīng)的第一光纖陣列和第二光纖陣列。

在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一光纖包括400×400個(gè)光纖、600×600個(gè)光纖或680×480個(gè)光纖的第一陣列。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第二光纖包括至少400×400個(gè)光纖、600×600個(gè)光纖或680×480個(gè)光纖的第二陣列。光纖可以布置成任意適當(dāng)?shù)某叽绾托螤畹年嚵?，例如矩形、圓形、橢圓形、多邊形或其他形狀。

使用第一光纖和第二光纖實(shí)現(xiàn)或促進(jìn)該方法和設(shè)備在具有圍繞對象的永磁場的醫(yī)學(xué)掃描儀例如mr掃描儀中的使用。另外，使用第一光纖和第二光纖實(shí)現(xiàn)或促進(jìn)該方法和設(shè)備在由于在掃描過程中對象被放置在掃描儀孔中而使對對象的訪問受限的醫(yī)學(xué)掃描儀中的使用。

該設(shè)備可以包括用于檢測第一圖案序列和/或第二圖案序列的第二相機(jī)。

醫(yī)學(xué)掃描儀可以是磁共振(mr)掃描儀。另外，用于運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法和設(shè)備可以用于對通過其他醫(yī)學(xué)掃描儀獲得的掃描圖像的運(yùn)動(dòng)校正，如正電子發(fā)射斷層成像(pet)掃描儀、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(spect)掃描儀或計(jì)算機(jī)斷層成像(ct)掃描儀。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，該方法和設(shè)備可以用于對組合pet-mr掃描儀或組合pet-ct掃描儀中的對象的運(yùn)動(dòng)校正。

圖1示意性地示出了本發(fā)明的設(shè)備。設(shè)備2包括容置控制單元6和光投射器8的殼體4。光投射器8包括光源10和光調(diào)制器12。另外，設(shè)備2包括第一相機(jī)14，其連接至控制單元6用于在控制單元與第一相機(jī)之間交換控制信號和/或圖案序列數(shù)據(jù)。在使用過程中，第一光纖16在第一光纖的近端17處通過第一光學(xué)耦合器18耦接至該設(shè)備，使得來自光投射器8的光被耦接入第一光纖16。第一光纖16可以固定地安裝至殼體，即，第一光纖可以構(gòu)成設(shè)備的一部分。在使用過程中，第二光纖20在第二光纖的近端21處通過第二光學(xué)耦合器22耦接至該設(shè)備，使得由第一相機(jī)14來檢測被投射在表面區(qū)域上的圖案序列。第一光纖和第二光纖可以固定地安裝至殼體4，即，第一光纖和第二光纖可以構(gòu)成設(shè)備的一部分，從而簡化了設(shè)備的設(shè)置。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一光纖在近端處設(shè)置有連接器，用于將第一光纖可拆卸地耦接至設(shè)備。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第二光纖在近端處設(shè)置有連接器用于將第二光纖可拆卸地耦接至設(shè)備。

設(shè)備2被配置用于使用光投射器10將第一圖案序列(s1)投射到對象的表面區(qū)域上，以及使用第一相機(jī)14來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)，其中對象被定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中，第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)和第一次級圖案(p1,2)。控制單元基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定包括第二主圖案(p2,1)的第二圖案序列(s2)，并且將控制信號發(fā)送至光投射器10，用以將第二圖案序列(s2)投射到對象的表面上。使用第一相機(jī)來檢測所投射的第二圖案序列(s2’)，并且在控制單元和/或在第一相機(jī)中處理圖案序列數(shù)據(jù)。在檢測到圖案序列數(shù)據(jù)時(shí)或在檢測圖案序列數(shù)據(jù)的過程中，設(shè)備2基于所檢測的第二圖案序列(s2’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。

圖2示意性地示出了用于與該方法和設(shè)備一起使用的醫(yī)學(xué)掃描儀。掃描儀30是mr掃描儀，其包括在形成掃描儀孔36的掃描儀殼體34中的永磁體32。掃描儀30包括用于對定位在支撐結(jié)構(gòu)(掃描儀床)39上的對象進(jìn)行掃描的頭線圈38。相應(yīng)的光纖16、光纖20的遠(yuǎn)端42、遠(yuǎn)端44被定位在掃描儀孔36中，用于將圖案序列投射到頭線圈38內(nèi)的表面區(qū)域/從頭線圈38內(nèi)的表面區(qū)域檢測圖案序列。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性方法。示出了用于在醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法50。方法50包括：52，設(shè)置光投射器和第一相機(jī)；54，使用光投射器將第一圖案序列s1投射到對象的表面區(qū)域上。對象被定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中(見圖2)，以及第一圖案序列s1包括第一主圖案p1,1和第一次級圖案p1,2。方法50包括：56，使用第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)。另外，方法50包括：58，基于所檢測的第一圖案序列s1’來確定包括至少第二主圖案p2,1的第二圖案序列s2；以及60，使用光投射器將第二圖案序列s2投射到對象的表面區(qū)域上。方法50還包括：62，使用第一相機(jī)來檢測所投射的第二圖案序列s2’；以及可選地64，基于所檢測的第二圖案序列s2’來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)(mcp)。在方法50中，第二圖案序列s2包括其中包括第二次級圖案p2,2的至少兩個(gè)不同的圖案?？梢允褂脠D1中所示出的設(shè)備2來執(zhí)行方法50。在該方法的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，可以省略58、60和62。

圖4示出了示例性第一圖案序列的圖案，包括六個(gè)不同的圖案p1,1、p1,2、p1,3、p1,4、p1,5和p1,6。通過沿第一軸x改變像素的強(qiáng)度來對圖案進(jìn)行強(qiáng)度編碼。

圖5示出了基于所投射的第一圖案序列確定的示例性第二圖案序列s2的圖案。第二圖案序列由三個(gè)第二圖案p2,1、p2,2、p2,3組成或包括三個(gè)第二圖案p2,1、p2,2、p2,3。在第二主圖案p2,1中，掩蔽了與對象的第一眼部區(qū)域?qū)?yīng)的第一子區(qū)域r2,1,1，即沒有光或基本上沒有光被投射到第二主圖案的第一子區(qū)域r2,1,1中。另外，掩蔽了與對象的第二眼部區(qū)域?qū)?yīng)的第二子區(qū)域r2,1,2，即沒有光或基本上沒有光被投射到第二主圖像的第二子區(qū)域r2,1,2中。另外，掩蔽了與跟蹤數(shù)據(jù)的對象的表面區(qū)域的曲率小并且從而提供低質(zhì)量的區(qū)域?qū)?yīng)的第三子區(qū)域r2,1,3，即沒有光或基本上沒有光被投射到第二主圖案的第三子區(qū)域r2,1,1中。期望減小圖案的受照射的面積以便減小由于光散射造成的光干擾。因此圖像質(zhì)量得到提高，導(dǎo)致更精確的運(yùn)動(dòng)跟蹤。另外，通過減小所照射的圖案面積來調(diào)整或確定圖案可以減小對系統(tǒng)的存儲(chǔ)器需求和/或使得能夠提高可用存儲(chǔ)器的利用率?？梢曰谒鶛z測的第一圖案序列來確定子區(qū)域r2,1,4和r2,1,4。

基于第一圖案序列s1、s1’來選擇第二圖案的子區(qū)域的尺寸和形狀。

圖6示出了第二圖案序列中的圖案p2,1的示例性子區(qū)域80。子區(qū)域80具有9×9個(gè)像素，并且通過顏色和/或強(qiáng)度對每個(gè)像素進(jìn)行編碼。強(qiáng)度可以是二進(jìn)制編碼的，例如，其中“1”表示“亮”，而“0”表示“不亮”。例如，如所示的，可以使用第一波長的光(例如，紅光)對像素82進(jìn)行編碼，并且可以使用強(qiáng)度0或“不亮”對像素84進(jìn)行編碼。

圖7至圖10示出了圖案的示例性子區(qū)域。子區(qū)域86通過沿第一軸x變化的顏色和沿第二軸y相同的顏色而被顏色編碼。子區(qū)域88通過條紋圖案，即沿第一軸變化的編碼和沿第二軸y恒定的編碼而被二進(jìn)制編碼。子區(qū)域90、92通過每個(gè)子區(qū)域中的不同的像素的數(shù)目而被二進(jìn)制編碼。

圖11示出了示例性控制單元6，其包括通過用于將控制單元連接至設(shè)備的其他單元的連接器而連接至接口96的處理器94?？刂茊卧?被配置成向光投射器發(fā)送控制信號x1用于控制光投射器?？蛇x地，控制單元6被配置成從光投射器接收控制信號x1’?？刂菩盘杧1表示圖案序列配置和/或圖案序列時(shí)刻?？蛇x地，控制單元6被配置成向第一相機(jī)發(fā)送控制信號x2用于控制第一相機(jī)?？刂茊卧?被配置成從第一相機(jī)接收控制信號x2’?？刂菩盘杧2’可以包括使用第一相機(jī)所檢測的圖案序列數(shù)據(jù)或圖像，例如用于在處理器中確定第二圖案序列的第一圖案序列數(shù)據(jù)?？刂茊卧?可以被配置成將數(shù)據(jù)x3存儲(chǔ)在設(shè)備的存儲(chǔ)器中和/或從設(shè)備的存儲(chǔ)器檢索數(shù)據(jù)x3。控制單元6可以包括連接至處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器98。

圖12a至圖12d示出了帶有示例性投射圖案的對象。在圖12a中，對象40被示出不帶有投射圖案。圖12b示出了帶有所投射的第一主圖案p1,1的對象，圖12c和圖12d示出了帶有第二圖案序列中的第二主圖案p2,1和第二次級圖案p2,2的對象。圖案p2,1和p2,2基于使用第一相機(jī)檢測p’1,1或捕獲第一主圖案p1,1而被確定。

圖13示出了本發(fā)明的示例性方法50’的至少一部分。在方法50’中，將投射和檢測第一序列重復(fù)至少一次，例如至少10次。該方法可以包括：65，決定當(dāng)前圖案序列是否應(yīng)被重新計(jì)算。如果當(dāng)前圖案序列應(yīng)被重新計(jì)算，則該方法前進(jìn)至58，確定新圖案序列(第一循環(huán)中的第二圖案序列)并且前進(jìn)至投射和檢測新圖案序列。如果當(dāng)前圖案序列不需要被重新計(jì)算，則該方法前進(jìn)至投射和檢測當(dāng)前圖案序列。如果所檢測的圖案序列的圖像質(zhì)量不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，則圖案序列可以被重新計(jì)算(是)。

圖14示意性地示出了用于與方法和設(shè)備一起使用的醫(yī)學(xué)掃描儀。掃描儀30’是pet掃描儀，其包括在形成掃描儀孔36的掃描儀殼體34中的至少一個(gè)檢測器環(huán)132。掃描儀30’包括用于對定位在支撐結(jié)構(gòu)(掃描儀床)39上的對象進(jìn)行掃描的頭線圈38。相應(yīng)的光纖16、光纖20的遠(yuǎn)端42、遠(yuǎn)端44被定位在檢測器環(huán)132外側(cè)并且靠近掃描儀孔36，用于將圖案序列投射到掃描儀孔36內(nèi)的表面區(qū)域上以及從掃描儀孔36內(nèi)的表面區(qū)域檢測圖案序列?？蛇x地，遠(yuǎn)端42、遠(yuǎn)端44設(shè)置有相應(yīng)的第一透鏡組件和第二透鏡組件。通過與遠(yuǎn)端42、遠(yuǎn)端44類似地定位設(shè)備，在用于pet掃描儀的設(shè)備中可以省略光纖。

圖15示意性地示出了用于與方法和設(shè)備一起使用的醫(yī)學(xué)掃描儀。掃描儀30”是組合mr/pet掃描儀。相應(yīng)的光纖16、光纖20的遠(yuǎn)端定位在掃描儀孔36內(nèi)，用于將圖案序列投射到掃描儀孔36內(nèi)的表面區(qū)域上以及從掃描儀孔36內(nèi)的表面區(qū)域檢測圖案序列。

圖16示出了示例性圖案100，如期望的所檢測的圖案p’、所投射的圖案p和/或所檢測的圖案p’。圖案100包括平行于第二軸x的8個(gè)平行的直線段l1,……,l8。線段中的至少一些線段的寬度是變化的，并且線段之間的距離可以是恒定的或變化的。與對象的眼部或其他區(qū)域?qū)?yīng)的圖案子區(qū)域可以被掩蔽，參見例如圖12c和圖12d。

圖17示出了示例性圖案102，如期望的所檢測的圖案p’、所投射的圖案p和/或所檢測的圖案p’。圖案102包括平行于第一軸x并且具有相同寬度的5個(gè)等距平行直線段l1,……,l5。與對象的眼部或其他區(qū)域?qū)?yīng)的圖案子區(qū)域可以被掩蔽，參見例如圖12c和圖12d。

圖18示出了示例性圖案104，如期望的所檢測的圖案p’、所投射的圖案p和/或所檢測的圖案p’。圖案104包括平行于第二軸y的5個(gè)平行直線段l1,……,l5。第一組線段l1和l5具有相同的寬度，并且第二組線段l2和l4具有相同的寬度，該寬度與第一組線段的寬度不同。與對象的眼部或其他區(qū)域?qū)?yīng)的圖案子區(qū)域可以被掩蔽，參見例如圖12c和圖12d。

需要注意的是，圖案的線段中的一個(gè)或更多個(gè)線段可以是彎曲的，例如如圖16至圖19中所示。如下文進(jìn)一步示出的，由于對象的表面區(qū)域的曲率，所投射的圖案的彎曲線段可以在所檢測的圖案中顯示為直線段。

圖19示出了示例性的期望的所檢測的第二主圖案(p’2,1)106。

圖20示出了相應(yīng)的第二主圖案(p2,1)108，其被確定為可選地所投射的第一圖案序列(s1)或其圖案、所檢測的第一圖案序列(s1’)或其圖案以及期望的所檢測的第二主圖案(p’2,1)106的函數(shù)。

此外，本公開還包括以下技術(shù)方案：

附記1.一種用于在醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法，所述方法包括：

設(shè)置光投射器和第一相機(jī)；

使用所述光投射器將第一圖案序列(s1)投射到所述對象的表面區(qū)域上，其中，所述對象被定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中，所述第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)和第一次級圖案(p1,2)；

使用所述第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)；

基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定包括第二主圖案(p2,1)的第二圖案序列(s2)；

使用所述光投射器將所述第二圖案序列(s2)投射到所述對象的表面區(qū)域上；

使用所述第一相機(jī)來檢測所投射的第二圖案序列(s2’)；以及

基于所檢測的第二圖案序列(s2’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。

附記2.根據(jù)附記1所述的方法，其中，所述第二圖案序列(s2)包括第二次級圖案(p2,2)。

附記3.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將對所述第一圖案序列的投射和對所投射的第一圖案序列的檢測重復(fù)至少一次，以及其中所述第二圖案序列基于重復(fù)的第一圖案序列。

附記4.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述表面區(qū)域具有在1cm²至500cm²的范圍內(nèi)的面積。

附記5.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述表面區(qū)域至少部分覆蓋所述對象的鼻部區(qū)域。

附記6.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一主圖案(p1,1)包括第一波長的光，而所述第一次級圖案(p1,2)包括第二波長的光。

附記7.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，確定所述第二圖案序列包括確定第二圖案使得在所述第二圖案序列的投射期間光到所述對象的眼部區(qū)域上的投射被限制或基本被消除。

附記8.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)基于對所述對象的默認(rèn)位置參數(shù)的計(jì)算。

附記9.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括將所述運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)發(fā)送至所述醫(yī)學(xué)掃描儀或控制單元用于掃描圖像的運(yùn)動(dòng)校正。

附記10.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)包括生成所述表面區(qū)域的3d點(diǎn)云表示。

附記11.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，設(shè)置光投射器和第一相機(jī)包括設(shè)置具有近端和遠(yuǎn)端的第一光纖，其中，所述第一光纖的所述近端光學(xué)耦接至所述光投射器，而所述第一光纖的所述遠(yuǎn)端定位在所述掃描儀孔內(nèi)，以及其中，通過所述第一光纖來投射所述第一圖案序列和所述第二圖案序列。

附記12.根據(jù)前述附記中任一項(xiàng)所述的方法，其中，設(shè)置光投射器和第一相機(jī)包括設(shè)置具有近端和遠(yuǎn)端的第二光纖，其中，所述第二光纖的所述近端光學(xué)耦接至所述第一相機(jī)，而所述第二光纖的所述遠(yuǎn)端定位在所述掃描儀孔內(nèi)，以及其中，通過所述第二光纖來檢測所投射的第一圖案序列和/或所投射的第二圖案序列。

附記13.一種用于在醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的設(shè)備，所述設(shè)備包括：

控制單元；

光投射器，所述光投射器包括光源和光調(diào)制器；

第一相機(jī)，

其中，所述設(shè)備被配置用于：

使用所述光投射器將第一圖案序列(s1)投射到所述對象的表面區(qū)域上，其中，所述對象被定位在醫(yī)學(xué)掃描儀的掃描儀孔中，所述第一圖案序列包括第一主圖案(p1,1)和第一次級圖案(p1,2)；

使用所述第一相機(jī)來檢測所投射的第一圖案序列(s1’)；

基于所檢測的第一圖案序列(s1’)來確定包括第二主圖案(p2,1)的第二圖案序列(s2)；

使用所述光投射器將所述第二圖案序列(s2)投射到所述對象的表面上；

使用所述第一相機(jī)來檢測所投射的第二圖案序列(s2’)；以及

基于所檢測的第二圖案序列(s2’)來確定運(yùn)動(dòng)跟蹤參數(shù)。

附記14.根據(jù)附記13所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括：

第一光纖，所述第一光纖具有光學(xué)耦接至所述光投射器的近端，用于經(jīng)由所述第一光纖將來自所述光投射器的至少一個(gè)圖案投射到所述對象的所述表面區(qū)域上；以及

第二光纖，所述第二光纖具有光學(xué)耦接至所述第一相機(jī)的近端，用于經(jīng)由所述第二光纖來檢測至少一個(gè)投射圖案

應(yīng)當(dāng)理解的是，除了附圖中所示出的本發(fā)明的示例性實(shí)施例以外，本發(fā)明可以以不同的形式來實(shí)施并且不應(yīng)被理解為僅限于文中所闡述的實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例以使得本公開內(nèi)容變得更詳盡和完整，從而向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的構(gòu)思。

參考標(biāo)記列表

2設(shè)備

4殼體

6控制單元

8光投射器

10光源

12光調(diào)制器

14第一相機(jī)

16第一光纖

17第一光纖的近端

18第一光學(xué)耦合器

20第二光纖

21第二光纖的近端

22第二光學(xué)耦合器

24存儲(chǔ)器

26用戶接口

30,30’,30”醫(yī)學(xué)掃描儀

32磁體

34掃描儀殼體

36掃描儀孔

38頭線圈

39掃描儀床

40對象

42第一光纖的遠(yuǎn)端

44第二光纖的遠(yuǎn)端

50,50’用于在醫(yī)學(xué)腦成像中對對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤的方法

52設(shè)置光投射器和第一相機(jī)

54投射第一圖案序列

56檢測第一圖案序列

58確定第二圖案序列/新圖案序列

60投射第二圖案序列

62檢測第二圖案序列

64確定運(yùn)動(dòng)校正參數(shù)

65需要進(jìn)行重新計(jì)算？

80第二圖案的子區(qū)域

82像素

84像素

86圖案的子區(qū)域

88圖案的子區(qū)域

90圖案的子區(qū)域

92圖案的子區(qū)域

94處理器

96接口

98內(nèi)部存儲(chǔ)器

100所投射的圖案p、所檢測的圖案p’和/或期望的所檢測的圖案p’中的圖案

102所投射的圖案p、所檢測的圖案p’和/或期望的所檢測的圖案p’中的圖案

104所投射的圖案p、所檢測的圖案p’和/或期望的所檢測的圖案p’中的圖案

106示例性的期望的所檢測的圖案p’

108示例性的所投射的圖案p

132檢測器環(huán)

l線段