本發(fā)明涉及醫(yī)用直線加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種醫(yī)用直線加速器多頁(yè)光柵位置檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

放射治療是腫瘤治療的主要方法之一。放療過(guò)程中多頁(yè)光柵到位精度對(duì)靶區(qū)照射劑量的精確性和正常組織器官的保護(hù)具有重要意義。目前對(duì)多頁(yè)光柵到位檢測(cè)方法很多，其中主要有劑量膠片法，平面探測(cè)器陣列法，電子射野影像系統(tǒng)(EPID)。但是劑量膠片法的擺位、重復(fù)性、參考點(diǎn)的確定等均會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，且工作量大，膠片的重復(fù)利用率低。平面探測(cè)器陣列法其測(cè)量面積受限，無(wú)法一次對(duì)所有的葉片到位情況進(jìn)行檢測(cè)，EPID也是測(cè)量面積不夠大，而且需配套電動(dòng)平移設(shè)備，對(duì)硬件要求較高。且以上三種方法都無(wú)法對(duì)每片頁(yè)片的到位情況進(jìn)行直接的跟蹤和分析，

為了克服上述不足，提出了一種醫(yī)用直線加速器多頁(yè)光柵位置檢測(cè)方法，該系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)對(duì)采集到的視頻進(jìn)行軟件處理，獲得視頻中多頁(yè)光柵實(shí)際位移量，與治療計(jì)劃的多葉光柵位移量比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多頁(yè)光柵的到位精度檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)用直線加速器多頁(yè)光柵位置檢測(cè)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種醫(yī)用直線加速器多頁(yè)光柵位置檢測(cè)方法，包括以下步驟：

第一步：搭建計(jì)算機(jī)視覺(jué)平臺(tái)，包括選擇視頻采集所需要的工業(yè)相機(jī)，鏡頭，光源，處理視頻所用的PC與相關(guān)軟件的安裝調(diào)試，在多頁(yè)光柵下方放置固定板，將工業(yè)相機(jī)置于固定板板上多頁(yè)光柵等中心位置；

第二步：在加速器上對(duì)病人進(jìn)行模擬治療；

第三步：使用軟件中圖像采集模塊采集多頁(yè)光柵的運(yùn)動(dòng)視頻；

第四步：使用軟件對(duì)所得圖像處理，測(cè)得多頁(yè)光柵位移，先將獲得的圖像二值化處理，后計(jì)算出圖像中感興趣點(diǎn)移動(dòng)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，乘以單位像素點(diǎn)的變化與實(shí)際距離的比例系數(shù)，求得物體移動(dòng)的實(shí)際位移；

第五步：將治療計(jì)劃的多葉光柵位移量導(dǎo)入PC端與實(shí)際位移量比較；

第六步：顯示結(jié)果。

優(yōu)選的，所述第一步中，依照計(jì)算機(jī)視覺(jué)平臺(tái)的搭建需要，選擇相機(jī)需要考慮工業(yè)相機(jī)的掃描方式，感光元件，彩色還是灰階以及信號(hào)傳輸類(lèi)型；同時(shí)綜合考慮對(duì)精度的要求，視野大小，檢測(cè)物體的速度。對(duì)相機(jī)分辨率的要求可以通過(guò)要求的精度計(jì)算：

精度＝視野(長(zhǎng)或?qū)?÷相機(jī)像素(長(zhǎng)或?qū)?

則 相機(jī)像素(長(zhǎng)或?qū)?＝視野(長(zhǎng)或?qū)?÷精度

鏡頭選擇需確定焦距，首先計(jì)算符合需求的放大倍率(M)：

放大倍率(M)＝Sensor Sizes/FOV

代入計(jì)算焦距(f)公式：

焦距(f)＝Sensor Sizes*WD/FOV

其中Sensor Sizes是感光元件大小(相機(jī)內(nèi)部感光元件的尺寸)；

FOV是視野范圍(相機(jī)所能獲取到物體的實(shí)際范圍)；

WD是工作距離(相機(jī)鏡頭前緣到物體表面的距離)。

符合需求的鏡頭實(shí)際的焦距需大于該數(shù)值。也可通過(guò)鏡頭目錄或軟件查詢，只要將所需要的參數(shù)填入，便可快速找到適當(dāng)?shù)溺R頭。本發(fā)明中采用的自編軟件，可以實(shí)現(xiàn)視頻獲取，圖像處理，數(shù)值比較及顯示。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)中，考慮到不同品牌型號(hào)多頁(yè)光柵尺寸不同，在選擇器件中盡可能的滿足絕大多數(shù)多頁(yè)光柵品牌型號(hào)。

優(yōu)選的，所述第二步中，根據(jù)不同品牌不同型號(hào)多頁(yè)光柵形狀大小的差異，安裝相機(jī)時(shí)應(yīng)注意相機(jī)工作距離，相機(jī)視場(chǎng)應(yīng)覆蓋整個(gè)多頁(yè)光柵運(yùn)動(dòng)范圍，為了后續(xù)軟件處理簡(jiǎn)單，將熒光標(biāo)記物涂抹到光柵葉片頂端，使用紫外線燈照射2到5分鐘，后撤去紫外線燈，將固定板放置與多頁(yè)光柵下方，相機(jī)固定在固定板上，關(guān)閉放療室燈，軟件連接相機(jī)與PC端，在黑暗的環(huán)境下通過(guò)軟件的USB采集視頻模塊采集視頻，熒光劑采用蓄光型熒光漆。

優(yōu)選的，所述第三步中，單位像素點(diǎn)與實(shí)際距離的比例系數(shù)需預(yù)先測(cè)定，且對(duì)于不同品牌型號(hào)多頁(yè)光柵均需測(cè)定，測(cè)定步驟如下：

(1)、采集多頁(yè)光柵從起始(0位移)位置運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)(中線)位置視頻；

(2)、使用軟件測(cè)得像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，多頁(yè)光柵的實(shí)際位移通過(guò)查看多頁(yè)光柵手冊(cè)，實(shí)際測(cè)量和系統(tǒng)導(dǎo)出三種方式獲得；

(3)、誤差分析采取多次測(cè)量取平均值的方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)多頁(yè)光柵到位檢測(cè)，系統(tǒng)精確度高，可以同時(shí)對(duì)所有葉片進(jìn)行檢測(cè)，而且可以實(shí)時(shí)在線顯示結(jié)果，同時(shí)對(duì)硬件的要求低，系統(tǒng)成本較低，可重復(fù)利用率高，操作簡(jiǎn)單，使用方便。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的視頻采集流程圖；

圖3為本發(fā)明的比例測(cè)定軟件實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖4為本發(fā)明的位移測(cè)量軟件實(shí)現(xiàn)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，給出了本發(fā)明醫(yī)用直線加速器多頁(yè)光柵位置檢測(cè)方法流程圖，其包括以下具體步驟：

第一步：搭建計(jì)算機(jī)視覺(jué)平臺(tái)，包括選擇視頻采集所需要的工業(yè)相機(jī)，鏡頭，光源，處理視頻所用的PC與相關(guān)軟件的安裝調(diào)試，在多頁(yè)光柵下方放置固定板，將工業(yè)相機(jī)置于固定板板上多頁(yè)光柵等中心位置，采用CCD工業(yè)相機(jī)，感光元件尺寸為3μm-10μm，像素為PAL制為768*576，NTSC制為640*480，幀速為120幀，鏡頭視場(chǎng)為20cm以上。選紫外線燈為光源。連接相機(jī)與PC，PC端安裝相關(guān)軟件，依照計(jì)算機(jī)視覺(jué)平臺(tái)的搭建需要，選擇相機(jī)需要考慮工業(yè)相機(jī)的掃描方式，感光元件，彩色還是灰階以及信號(hào)傳輸類(lèi)型；同時(shí)綜合考慮對(duì)精度的要求，視野大小，檢測(cè)物體的速度。對(duì)相機(jī)分辨率的要求可以通過(guò)要求的精度計(jì)算：

精度＝視野(長(zhǎng)或?qū)?÷相機(jī)像素(長(zhǎng)或?qū)?

則 相機(jī)像素(長(zhǎng)或?qū)?＝視野(長(zhǎng)或?qū)?÷精度

鏡頭選擇需確定焦距，首先計(jì)算符合需求的放大倍率(M)：

放大倍率(M)＝Sensor Sizes/FOV

代入計(jì)算焦距(f)公式：

焦距(f)＝Sensor Sizes*WD/FOV

其中Sensor Sizes是感光元件大小(相機(jī)內(nèi)部感光元件的尺寸)；

FOV是視野范圍(相機(jī)所能獲取到物體的實(shí)際范圍)；

WD是工作距離(相機(jī)鏡頭前緣到物體表面的距離)。

符合需求的鏡頭實(shí)際的焦距需大于該數(shù)值。也可通過(guò)鏡頭目錄或軟件查詢，只要將所需要的參數(shù)填入，便可快速找到適當(dāng)?shù)溺R頭。本發(fā)明中采用的自編軟件，可以實(shí)現(xiàn)視頻獲取，圖像處理，數(shù)值比較及顯示。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)中，考慮到不同品牌型號(hào)多頁(yè)光柵尺寸不同，在選擇器件中盡可能的滿足絕大多數(shù)多頁(yè)光柵品牌型號(hào)。

第二步：在加速器上對(duì)病人進(jìn)行模擬治療。

第三步：圖像采集，如圖2所示，首先將熒光標(biāo)記物涂抹到光柵葉片頂端，為達(dá)到熒光足夠亮的目的，可多次均勻涂抹。使用紫外線燈對(duì)熒光劑照射2到5分鐘，使其達(dá)到最亮狀態(tài)，將固定板放置于多頁(yè)光柵下方，相機(jī)固定在固定板上，與多頁(yè)光柵處于等中心位置，關(guān)閉放療室燈，在黑暗的環(huán)境下熒光效果凸顯。PC端軟件連接相機(jī)，使用軟件中視頻采集模塊獲取視頻，采集圖像。

此步驟中，根據(jù)不同品牌型號(hào)多頁(yè)光柵，適當(dāng)調(diào)整固定板放置位置，調(diào)整相機(jī)工作距離，相機(jī)視場(chǎng)應(yīng)覆蓋整個(gè)多頁(yè)光柵運(yùn)動(dòng)范圍。

第四步：使用軟件對(duì)所得圖像處理，測(cè)得多頁(yè)光柵位移。步驟如下：

(1)比例測(cè)定，如圖3所示，使用軟件中的視頻采集模塊獲取圖像，將所得圖像二值化，選擇灰度值128作為二值化圖像的閾值；獲取多頁(yè)光柵起始位置圖像，使用質(zhì)心處理模塊獲取起始位置質(zhì)心坐標(biāo)，獲取多頁(yè)光柵運(yùn)動(dòng)到中線位置時(shí)圖像，使用質(zhì)心處理模塊獲取中線位置質(zhì)心坐標(biāo)，根據(jù)兩坐標(biāo)計(jì)算得像素個(gè)數(shù)；通過(guò)多頁(yè)光柵手冊(cè)查詢多頁(yè)光柵從起始位置運(yùn)動(dòng)到中線位置時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)位移量，同時(shí)實(shí)測(cè)多頁(yè)光柵位移量，以檢驗(yàn)是否到位；運(yùn)用公式，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際位移比像素個(gè)數(shù)德比例系數(shù)。

(2)多頁(yè)光柵位移測(cè)量，如圖4所示，使用軟件中視頻采集模塊獲取視頻；選擇灰度值128作為二值化圖像的閾值；獲取多頁(yè)光柵運(yùn)動(dòng)位移圖像；使用質(zhì)心處理模塊獲取圖像中質(zhì)心坐標(biāo)；比較初始質(zhì)心坐標(biāo)，計(jì)算像素個(gè)數(shù)，乘以比例系數(shù)得實(shí)際位移。

此步驟中，比例系數(shù)的測(cè)定去除誤差采用多次測(cè)量取平均值的方法。針對(duì)不同多頁(yè)光柵均需測(cè)定單位像素點(diǎn)與實(shí)際距離的比例系數(shù)。

第五步：將治療計(jì)劃的多葉光柵位移量導(dǎo)入PC端與實(shí)際位移量比較；

第六步：顯示結(jié)果，獲得最終多頁(yè)光柵到位結(jié)果。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。