本發(fā)明涉及校準用于在放射療法期間監(jiān)控患者的位置的患者監(jiān)控系統(tǒng)的方法。特別是，本發(fā)明的實施方式涉及校準與放射治療裝置和類似裝置一起使用的立體攝像機系統(tǒng)的方法，其中準確的定位及患者運動的檢測對成功的治療是重要的。

背景技術(shù)：

放射療法由將輻射束投射到患者身體的預(yù)定部位上以便消滅或消除在其中存在的腫瘤組成。這樣的治療通常周期性和重復(fù)地被執(zhí)行。在每次醫(yī)學(xué)干預(yù)時，輻射源必須相對于患者被定位，以便以最高可能的準確度照射選定部位以避免照射相鄰的組織，輻射束在該相鄰的組織上將是有害的。

當將輻射施加到患者時，治療裝置的選通應(yīng)與呼吸周期匹配，使得輻射聚焦于腫瘤的位置上且對其它組織的附帶損壞被最小化。如果檢測到患者的移動，則應(yīng)暫停治療以避免照射除了腫瘤位置以外的患者的區(qū)域。

由于這個原因，因此提出了用于幫助在輻射療法期間定位患者的很多監(jiān)控系統(tǒng)，例如在visionrt的早期專利和專利申請us7889906、us7348974、us8135201、us2009/187112、wo2014/057280和wo2015/008040中所述的那些監(jiān)控系統(tǒng)，這些專利和專利申請通過引用被并入本文。

在visionrt的專利申請中所描述的系統(tǒng)中，患者的立體圖像被得到并處理以產(chǎn)生識別與在被成像的患者的表面上的點相對應(yīng)的大量點的3d位置的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)可與在早先的場合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比較并用于以一致的方式定位患者或當患者移出位置時提供警告。一般，這樣的比較涉及進行procrustes分析以確定變換，其最小化在由基于活動圖像產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所識別的在患者的表面上的點和在由在早先的場合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所識別的患者的表面上的點之間的位置的差異。

用于放射療法的應(yīng)用的治療計劃隨著具有多個或浮動等中心的治療裝置而變得日益復(fù)雜。此外，有在治療期間利用較高劑量的輻射以便減小總治療時間的增長的趨勢。這樣的增加的復(fù)雜度和較高的劑量隨之帶來誤治的增加的可能性。因此存在對患者監(jiān)控系統(tǒng)的準確度的提高的不斷增加的需要。

為了得到合理的視場，在患者監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控患者的攝像機一般從一定距離(例如離正被監(jiān)控的患者1到2米)觀看患者。visionrt的患者監(jiān)控系統(tǒng)能夠產(chǎn)生患者的表面的高度準確(例如亞毫米)的模型。為了這么做，監(jiān)控系統(tǒng)必需被校準以便建立識別圖像捕獲設(shè)備/攝像機的相對位置和方位的攝像機參數(shù)、由每個圖像檢測器/攝像機的透鏡的光學(xué)設(shè)計引起的任何光學(xué)失真(例如鏡頭筒、枕形和胡須失真和離心/切向失真)，以及攝像機/圖像捕獲設(shè)備的其它內(nèi)部參數(shù)(例如焦距、圖像中心、高寬比偏斜、像素間距等)。一旦是已知的，攝像機參數(shù)就可用于操縱所得到的圖像以得到無失真的圖像?？山又ㄟ^匹配從不同位置得到的圖像中的相應(yīng)部分并得到來自那些匹配的3d位置和圖像捕獲設(shè)備/攝像機的相對位置和方位來確定3d位置測量。

一般地，患者監(jiān)控系統(tǒng)的校準涉及捕獲具有已知尺寸和具有在視場內(nèi)的各種方位和各種位置處的校準標記的已知布置的校準對象的多個圖像以及使用關(guān)于在校準對象上的標記的預(yù)期位置的信息來處理圖像以確定各種參數(shù)。校準的準確度于是非常依賴于在校準過程中使用的圖像的數(shù)量。所使用的圖像的數(shù)量越大且在各種圖像之間的校準板的方位的變化越大，結(jié)果就越準確。例如，來自mvtecsoftwaregmbh的halcon機器視覺軟件包需要校準板的至少10到15個圖像，且如果校準對象相對于圖像捕獲設(shè)備/攝像機的視場是小的，則可能需要明顯多于上述數(shù)量。作為需要被捕獲的圖像的數(shù)量的結(jié)果，使用這樣的過程校準計算機視覺系統(tǒng)可能是耗費時間的。

當計算機視覺系統(tǒng)用于在放射治療期間監(jiān)控患者的定位時，系統(tǒng)需要非常頻繁地被重新校準(理想地針對每個單獨的患者治療過程)以確保用于處理所捕獲的圖像并產(chǎn)生計算機模型的參數(shù)準確地反映立體攝像機的當前相對位置。對高準確度和有規(guī)律的重新校準的需要在患者監(jiān)控系統(tǒng)的情況(其中患者從一定距離被觀看)下更為迫切，因為在攝像機的方位中的非常小的變化可能對模型的準確度有相當大的影響。由于這個敏感度，非常有規(guī)律的校準對患者監(jiān)控系統(tǒng)特別重要，特別是其中攝像機可能意外地被碰撞或改變方位，例如在易于受到地震的區(qū)域中，例如加利福尼亞州或日本，小的地震震動可引起系統(tǒng)的圖像捕獲設(shè)備/攝像機的移動，導(dǎo)致在患者定位和治療中的誤差。然而，在以期望頻率進行這樣的校準的場合，這對患者治療效率有不利的影響。

因此提高效率是合乎需要的，可以以該效率對與放射治療裝置一起使用的患者監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)校準過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供校準患者監(jiān)控系統(tǒng)的方法。

最初，患者監(jiān)控系統(tǒng)的圖像檢測器用于得到包括在各種方位和位置處的校準對象的圖像的一組校準圖像。這些所得到的校準圖像然后被存儲并處理以計算定義圖像檢測器的位置和方位的攝像機參數(shù)和識別圖像檢測器的內(nèi)部特征的參數(shù)(例如透鏡失真、焦距、高寬比等)。

隨后，通過使用圖像檢測器以得到校準對象的額外圖像來重新校準患者監(jiān)控系統(tǒng)。這個額外圖像和所存儲的攝像機參數(shù)然后用于檢測在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的任何表觀變化。如果檢測到在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的變化，則使用圖像檢測器得到另一組校準圖像并使用另一組校準圖像來重新計算圖像檢測器的攝像機參數(shù)。如果沒有檢測到在圖像檢測器內(nèi)部的參數(shù)中的表觀變化，則通過使用所存儲的一組校準圖像和由圖像檢測器得到的校準對象的額外圖像重新計算圖像檢測器的攝像機參數(shù)來實現(xiàn)患者監(jiān)控系統(tǒng)的重新校準。

上面所述的過程提供用于快速確認患者監(jiān)控系統(tǒng)的準確度的手段，其因此促成了校準過程的提高的效率。這是因為不是基于多個圖像來執(zhí)行系統(tǒng)的完整重新校準，而是只得到單個額外圖像，且使用這個單個新圖像和來自原始校準的以前存儲的圖像來重新計算攝像機校正參數(shù)。這減小執(zhí)行重新校準過程所必需的工作量并因此有助于使用治療裝置來維持吞吐量。

如果圖像檢測器的內(nèi)部特征被調(diào)整，則系統(tǒng)將不再是準確的，除非內(nèi)部參數(shù)被更新。如果在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的任何變化(不論是實際的或表觀的)可被檢測到，則這將指示完全的重新校準需要被進行。相反，如果與內(nèi)部特征有關(guān)的攝像機參數(shù)可被確認為準確的，則可基于在用攝像機拍攝的圖像中的已知尺寸的校準對象的外觀并使用當前的內(nèi)部參數(shù)來確定圖像檢測器的相對位置和方位的準確的攝像機參數(shù)。

可以用多種方式來實現(xiàn)檢測在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的變化。

在一些實施方式中，檢測在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的變化可包括比較使用所存儲的校準圖像確定的所存儲的攝像機參數(shù)和使用所存儲的校準圖像和額外圖像確定的攝像機參數(shù)，以及確定識別圖像檢測器的內(nèi)部特征的任何參數(shù)是否相差多于閾值量。

可選地，在其它實施方式中，檢測在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的表觀變化可包括利用所存儲的攝像機參數(shù)來處理額外圖像以確定校準對象相對于圖像檢測器的位置和方位，利用所存儲的攝像機參數(shù)和所確定的校準板的位置和方位來確定校準對象的預(yù)期外觀到圖像檢測器的圖像平面上的反向投影；以及比較在由圖像捕獲檢測器捕獲的額外圖像內(nèi)的校準對象的外觀與校準對象的預(yù)期外觀的反向投影。

使用所存儲的這組校準圖像和由圖像檢測器得到的校準對象的額外圖像來重新計算圖像檢測器的攝像機參數(shù)可包括利用額外圖像作為與其它圖像比較的基本圖像來計算圖像檢測器的位置和方位以及圖像檢測器的內(nèi)部特征。

在一些實施方式中，校準對象可包括校準板，且額外圖像可包括直接位于患者監(jiān)控系統(tǒng)的測量平面上的校準板的圖像，其中患者監(jiān)控系統(tǒng)的測量平面被定義為對患者監(jiān)控系統(tǒng)定義的全局坐標系的z＝0平面。在這樣的實施方式中，為患者監(jiān)控系統(tǒng)定義的全局坐標系可以是用于產(chǎn)生由系統(tǒng)監(jiān)控的患者的表面的3d絲網(wǎng)模型的坐標系。

在一些實施方式中，用于校準系統(tǒng)的一組校準圖像可包括在圖像檢測器的視場內(nèi)的各種方位和各種位置處的校準對象的至少10個圖像。

該方法可用于校準包括具有多個圖像檢測器的立體攝像機系統(tǒng)的患者監(jiān)控系統(tǒng)，其中每個圖像檢測器以上面所述的方式被校準。

可執(zhí)行校準患者監(jiān)控系統(tǒng)的上面所述的方法，其中重新校準定期地重復(fù)，監(jiān)控系統(tǒng)用于在得到校準對象的圖像和患者監(jiān)控系統(tǒng)的重新校準之間監(jiān)控患者的位置。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施方式，其中：

圖1是患者監(jiān)控器的示意性透視圖；

圖2是圖1的患者監(jiān)控器的攝像機系統(tǒng)的前透視圖；

圖3是圖1的患者監(jiān)控器的計算機系統(tǒng)的示意性方框圖；

圖4是用于在本文所述的方法中使用的校準板的平面圖；

圖5a-d是示出多個不同的圖像失真的結(jié)果的圖4的校準板的圖像的例證性例子；以及

圖6a-b是根據(jù)本發(fā)明的校準方法的流程圖。

具體實施方式

在描述操作與放射治療裝置一起使用的患者監(jiān)控系統(tǒng)的方法之前，將描述患者監(jiān)控系統(tǒng)和放射治療裝置。

圖1是包括由接線(未示出)連接到計算機14的立體攝像機系統(tǒng)10的示例性患者監(jiān)控系統(tǒng)的示意性透視圖。計算機14也連接到治療裝置6，例如用于施加發(fā)射療法的線性加速器。機械床18被提供為治療裝置的部分，患者20在治療期間躺在該部分上。治療裝置16和機械床18布置成使得在計算機14的控制下，機械床18和治療裝置16的相對位置可橫向地、垂直地縱向地和旋轉(zhuǎn)地改變，如在附圖中由相鄰于床的箭頭指示的。

治療裝置16包括主體22，托臺24從主體22延伸。準直儀26設(shè)置在遠離治療裝置16的主體22的托臺24的端部處。為了改變輻射照射患者20的角度，托臺24在計算機14的控制下布置成繞著穿過治療裝置16的主體22的中心的軸旋轉(zhuǎn)。此外，通過旋轉(zhuǎn)在托臺24的端部處的準直儀26也可改變由治療裝置的照射的位置。

在使用中，立體攝像機10獲得躺在機械床18上的患者20的視頻圖像。這些視頻圖像經(jīng)由接線傳遞到計算機14。計算機14然后處理患者20的圖像以產(chǎn)生患者的表面的模型。比較這個模型與在較早的治療療程期間產(chǎn)生的患者的模型。當定位患者時，在當前模型表面和從較早的療程得到的目標模型表面之間的差異被識別出，并且將這些表面對齊所需要的定位指令被確定并被發(fā)送到機械床18。隨后在治療期間，可識別出偏離初始設(shè)置的任何偏差，且如果偏差大于閾值，則計算機14將指令發(fā)送到治療裝置16以使治療暫停，直到患者20可被重新定位為止。

圖2是圖1的患者監(jiān)控系統(tǒng)的立體攝像機系統(tǒng)10的前透視圖。

在這個實施方式中，立體攝像機系統(tǒng)10包括經(jīng)由鉸鏈44連接到托架42的殼體41。托架42使立體攝像機系統(tǒng)10能夠在固定位置上附接到治療室的天花板，同時鉸鏈44允許立體攝像機系統(tǒng)10的方位相對于托架42被定向，使得立體攝像機系統(tǒng)110布置成觀看在機械床18上的患者20。

一對透鏡46安裝在殼體41的前表面48的任一端處。這些透鏡46位于被包含在殼體41內(nèi)的圖像捕獲設(shè)備/攝像機(例如cmos活動像素傳感器或電荷耦合設(shè)備(未示出))的前面。攝像機/圖像檢測器布置在透鏡46后面，以便經(jīng)由透鏡46捕獲患者20的圖像。

散斑投影儀52設(shè)置在兩個透鏡46之間的殼體41的前表面48的中間。散斑投影儀52布置成以紅光的非重復(fù)的散斑圖案照亮患者20，使得當患者20的圖像由兩個圖像檢測器捕獲時，所捕獲的圖像的相應(yīng)部分可被區(qū)分開。為了那個目的，散斑投影儀包括光源(例如led)和膜，隨機散斑圖案打印在該膜上。在使用中，來自光源的光經(jīng)由膜被投影，且作為結(jié)果，由亮和暗區(qū)域組成的圖案被投影到患者20的表面上。當所投影的散斑圖案的圖像由立體攝像機系統(tǒng)10捕獲時，圖像可接著被處理以確定在患者的表面上的一組點的位置，且因此患者的定位可被監(jiān)控。

圖3是圖1的患者監(jiān)控器的計算機14的示意性方框圖。

為了使計算機14處理從立體攝像機系統(tǒng)10接收的圖像，計算機14由在磁盤54上提供的軟件或通過經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)將電信號55接收到多個功能模塊56-64內(nèi)來配置。在這個例子中，功能模塊56-64包括：用于處理從立體攝像機系統(tǒng)10接收的圖像的3d位置確定模塊56、用于處理由3d位置確定模塊56產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成成像計算機表面的3d絲網(wǎng)模型的模型產(chǎn)生模塊58；用于存儲成像表面的3d絲網(wǎng)模型的已產(chǎn)生模型存儲器60；用于存儲以前產(chǎn)生的3d絲網(wǎng)模型的目標模型存儲器62；以及用于確定使已產(chǎn)生模型與目標模型匹配所需的旋轉(zhuǎn)和平移的匹配模塊64。

在使用中，當圖像由立體攝像機系統(tǒng)10得到時，這些圖像由3d位置確定模塊56處理。這個處理使3d位置確定模塊能夠識別在患者20的表面上的圖像對中的相應(yīng)點的3d位置。這以如下方式實現(xiàn)：通過3d位置確定模塊56識別在由立體攝像機系統(tǒng)10得到的圖像對中的相應(yīng)點并接著基于在所得到的圖像對中的相應(yīng)點的相對位置和立體攝像機系統(tǒng)10的每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機的所存儲的攝像機參數(shù)確定那些點的3d位置。

一般地，相應(yīng)點的識別基于大約16x16個像素的圖像片的分析。為了幫助識別和匹配如所描述的相應(yīng)片，立體攝像機系統(tǒng)10包括布置成將隨機或偽隨機散斑圖案投影到正被成像的患者20上的散斑投影儀52，以便可更容易區(qū)分患者20的表面的不同部分。選擇散斑圖案的尺寸，使得不同的圖案在不同的圖像片中將是明顯的。

由3d位置確定模塊56產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)然后傳遞到模型產(chǎn)生模塊58，其處理位置數(shù)據(jù)以產(chǎn)生由立體攝像機10成像的患者20的表面的3d絲網(wǎng)模型。在這個實施方式中，3d模型包括三角形絲網(wǎng)模型，其中模型的頂點對應(yīng)于由3d位置確定模塊56確定的3d位置。當這樣的模型已經(jīng)被確定時，它存儲在已產(chǎn)生模型存儲器60中。

當患者20的表面的絲網(wǎng)模型已經(jīng)被存儲時，匹配模塊64然后被調(diào)用以確定在基于由立體攝像機10得到的當前圖像的已產(chǎn)生模型和存儲在目標模型存儲器62中的患者的以前產(chǎn)生的模型表面之間的匹配的平移和旋轉(zhuǎn)。所確定的平移和旋轉(zhuǎn)然后作為指令被發(fā)送到機械床18以使床相對于治療裝置16將患者20定位在與當他們以前被治療時所在的相同位置上。

隨后，立體攝像機10可繼續(xù)監(jiān)控患者20，且位置的任何變化可通過產(chǎn)生另外的模型表面并比較那些所產(chǎn)生的表面與存儲在目標模型存儲器62中的目標模型而被識別出。如果確定患者移出位置，則治療裝置16可暫停且患者20被重新定位，從而避免照射患者20的錯誤部分。

為了以盡可能大的準確度構(gòu)造患者的表面的模型，需要校準患者監(jiān)控系統(tǒng)/立體攝像機系統(tǒng)，使得匹配圖像的部分可轉(zhuǎn)換成3d位置的確定。這涉及確定圖像捕獲設(shè)備的相對定位。此外，系統(tǒng)的校準必須校正由透鏡46或由圖像捕獲設(shè)備引入的任何圖像失真。

校準計算機視覺系統(tǒng)的常規(guī)方法涉及捕獲每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機的一組校準圖像，其包括具有已知尺寸并具有在圖像捕獲設(shè)備/攝像機的視場內(nèi)的各種方位和各種位置處的校準標記的已知布置的校準對象的多個圖像。這樣的校準對象一般采取校準板的形式，且圖4示出包括由平坦剛性材料(例如鋁或鋼)制成的70x70cm板的示例性校準板100，其上提供圖案，該圖案顯示了在板的表面上的已知位置處的標記/圓圈101a的34x32矩陣。此外在這個例子中，朝著校準板的中心是相鄰于四個圓圈的四個較小的標記101b，該四個圓圈的中心一起識別已知尺寸的正方形的四個角，以及還有由在板100的中心處會合的一對虛線形成的十字102。

作為另一例子，mvtecsoftwaregmbh提供預(yù)期與它們的halcon機器視覺軟件包一起使用的在一系列尺寸的校準板，且這些校準板包括標記/圓圈的7x7矩陣。

圖5a-d示出圖4的校準板的一組圖像。圖5a示出如從一個角度觀看的校準板100的圖像的例子。圖5b示出校準板100的圖像的例子，其中存在鏡頭筒徑向失真，圖5c示出校準板100的圖像的例子，其中存在枕形徑向失真，以及圖5d示出校準板100的圖像的例子，其中存在離心失真。

如果具有已知尺寸并具有已知的一組標記的校準板100由每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機得到，則定義系統(tǒng)的圖像捕獲設(shè)備/攝像機的相對位置和方位的參數(shù)可被得到，定義每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機的內(nèi)部特征的參數(shù)(例如焦距、徑向失真系數(shù)、切向失真系數(shù)等)也可被得到。因此例如在圖5a的情況中，如果校準板100的各種標記的尺寸和位置是已知的，則可確定板和得到如在圖5中所示的圖像的攝像機的相對方位。如果仿射變換應(yīng)用于這樣的圖像以移除由于從斜角觀看校準板100而產(chǎn)生的失真，則校準板100的視圖應(yīng)對應(yīng)于圖4所示的平面視圖。在標記的任一陣列由于從圖像捕獲設(shè)備/攝像機的內(nèi)部特征產(chǎn)生的失真而不對應(yīng)于圖4的平面視圖的程度上(例如在圖5b-d中所示的)，則這些失真可被識別出，以便可在處理圖像以基于所捕獲的圖像產(chǎn)生3d模型之前做出對這些失真的適當校正。

圖6a和6b是示出根據(jù)本發(fā)明的校準和操作監(jiān)控系統(tǒng)/立體攝像機系統(tǒng)的改進的過程的流程圖。

最初，患者監(jiān)控系統(tǒng)/立體攝像機系統(tǒng)經(jīng)歷完全校準，如圖6a所示，以建立系統(tǒng)的每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機的攝像機參數(shù)。

在圖6a中，在圖像捕獲設(shè)備/攝像機的這個完全校準的第一步驟(s601)中，圖像捕獲設(shè)備/攝像機用于得到并存儲圖像捕獲設(shè)備/攝像機的一組校準圖像，其包括具有在圖像捕獲設(shè)備/攝像機的視場內(nèi)的各種方位和各種位置處的校準標記的已知布置的校準板的多個圖像。

這組校準圖像包括在正被校準的圖像捕獲設(shè)備/攝像機的視場內(nèi)的不同位置和方位處的校準板的多個圖像(例如10到15個不同的圖像)。這些圖像之一被指定為校準過程的基本圖像，且在基本圖像中的校準板的表面用于定義為系統(tǒng)定義的全局坐標系的平面z＝0。

然后使用關(guān)于在校準板上的標記的預(yù)期位置的信息來處理校準板的這組校準圖像，包括基本圖像，以確定捕獲這組校準圖像的圖像捕獲設(shè)備/攝像機的攝像機參數(shù)，且這些攝像機參數(shù)然后被存儲(s6-2)。

對每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機進行圖6a所示的完全校準過程，直到為系統(tǒng)的所有圖像捕獲設(shè)備/攝像機計算并存儲攝像機參數(shù)為止。使用常規(guī)技術(shù)來完成每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機的攝像機參數(shù)的這個確定。

作為例子，可處理在一組內(nèi)的每個校準圖像以提取在校準板上的標記的圖像內(nèi)的坐標?？山又容^這些坐標與在坐標系中的標記的預(yù)期位置以確定識別攝像機的相對位置和方位的參數(shù)以及在攝像機本身內(nèi)部的參數(shù)(例如透鏡失真、焦距、高寬比等)，如在特此通過引用被并入的rogertsai的“aversatilecameracalibrationtechniqueforhigh-accuracy3dmachinevisionmetrologyusingofftheshelftvcamerasandlenses”(ieeejournalofroboticsandautomation,vol.ra-3,no.4,1987年8月)中詳細描述的。作為另一例子，來自mvtecsoftwaregmbh的halcon機器視覺軟件包實現(xiàn)用于從一組校準圖像確定攝像機的一組攝像機參數(shù)的可選技術(shù)，如在由mvtecsoftwaregmbh發(fā)布的“solutionguideiii-c–3dvision”中所述的。

所存儲的攝像機參數(shù)可接著由患者監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控患者時使用以處理由圖像捕獲設(shè)備/攝像機捕獲的圖像(例如以從圖像移除失真并基于在圖像中的相對匹配的位置和用于捕獲圖像的攝像機的相對位置和方位將在不同圖像的部分之間的匹配轉(zhuǎn)換成3d表面測量)。

在完全校準完成之后的某個時間，發(fā)起重新校準。重新校準的這樣的發(fā)起可以是手動行動，其中重新校準由系統(tǒng)操作員在一天的開始或甚至在患者之間發(fā)起。

圖6b是示出這個重新校準過程的流程圖，在該過程期間，系統(tǒng)的每個圖像捕獲設(shè)備/攝像機經(jīng)歷一定程度的重新校準。

在重新校準過程的第一步驟中，經(jīng)歷重新校準的圖像捕獲設(shè)備/攝像機用于得到校準板的額外圖像(s6-3)，校準板優(yōu)選地放置在一個位置處或靠近一個位置以定義為系統(tǒng)定義的全局坐標系的平面z＝0?？赏ㄟ^將校準板100放置在機械床18的表面上并定位板使得板100的中心位于治療裝置16的等中心處，來實現(xiàn)校準板100在期望位置處的放置。在很多情況中，可以使用激光來加亮等中心的位置(如常常在常規(guī)放射治療裝置中使用的)并定位和對齊板100和在板100上的十字102與激光的投影平面來促成板的準確放置。這個額外的圖像然后用于實現(xiàn)校準檢查以確認圖像捕獲設(shè)備/攝像機的所存儲的內(nèi)部攝像機參數(shù)(即與攝像機的內(nèi)部特征有關(guān)的攝像機參數(shù))是否仍然是有效的/準確的(s6-4)，如果例如攝像機被碰撞或以其他方式移出位置則可能不是這種情況。

存在很多可能的方法，校準圖像可用于通過這些方法來確認圖像捕獲設(shè)備/攝像機的所存儲的內(nèi)部攝像機參數(shù)是否仍然是有效的/準確的。

作為例子，為了檢查以前存儲的攝像機參數(shù)的準確度，可使用識別圖像檢測器的位置和方位的以前存儲的攝像機參數(shù)以及內(nèi)部攝像機特征，來處理額外的圖像以確定校準板相對于圖像檢測器的位置和方位。可接著使用校準板的所確定的位置和方位和所存儲的攝像機參數(shù)來實現(xiàn)在校準板上的標記到圖像平面上的反向投影?？山又ㄟ^比較在由圖像捕獲設(shè)備/攝像機捕獲的額外圖像內(nèi)的校準板上的標記的外觀與在反向投影中的校準對象的外觀來確定特定的圖像捕獲設(shè)備/攝像機的所存儲的內(nèi)部攝像機參數(shù)的準確度。這個比較然后將揭露在圖像檢測器的內(nèi)部特征中的任何變化。反向投影利用描述校準對象和在校準對象上的標記的位置的數(shù)據(jù)。

作為備選方案，可通過使用額外圖像和來自在初始校準計算中使用的這組校準圖像的以前存儲的圖像重新計算這些攝像機參數(shù)來確定與攝像機的內(nèi)部方面有關(guān)的以前存儲的攝像機參數(shù)(例如透鏡失真、焦距、高寬比等)的準確度。可接著比較與圖像捕獲設(shè)備/攝像機的內(nèi)部方面有關(guān)的重新計算的攝像機參數(shù)與在初始完全校準過程期間為圖像捕獲設(shè)備/攝像機計算的與這些內(nèi)部方面有關(guān)的相應(yīng)的所存儲的攝像機參數(shù)，以確定是否有在重新計算的參數(shù)和所存儲的參數(shù)之間的實質(zhì)性差異以及因此與攝像機的內(nèi)部方面有關(guān)的所存儲的攝像機參數(shù)是否仍然是準確的。

例如，這將涉及計算在與攝像機的內(nèi)部方面有關(guān)的每個重新計算的攝像機參數(shù)的值和相應(yīng)的所存儲的內(nèi)部攝像機參數(shù)的值之間的差異，以及確定這些差異中的任一個是否超過相應(yīng)的閾值。

如果確定從最后一次完全校準產(chǎn)生的與攝像機的內(nèi)部特征有關(guān)的所存儲的攝像機參數(shù)仍然是足夠準確的(即在攝像機參數(shù)中的檢測到的變化或在校準板上的標記的成像位置和投影位置之間的差異相差小于閾值量)，則圖像捕獲設(shè)備/攝像機可部分地被重新校準，而不必進行將需要完全新的一組校準圖像的完全校準過程。這可通過用最新捕獲的圖像代替以前存儲的基本圖像(s6-8)并接著使用現(xiàn)在包括最新捕獲的圖像的所存儲的校準圖像重新計算攝像機參數(shù)來實現(xiàn)(s6-9)。

可實現(xiàn)這個重新校準而不必得到完全新的一組校準圖像，好像確定與攝像機的內(nèi)部方面有關(guān)的攝像機參數(shù)仍然是足夠準確的一樣(即沒有一個攝像機內(nèi)部特征看起來明顯改變)，所存儲的圖像可連同新基本圖像一起重新用于校準系統(tǒng)。這甚至是如果攝像機在得到原始組的攝像機圖像(s6-3)和新的額外圖像(s6-3)之間的時間段中被碰撞離開位置時的情況。這是因為可通過使用新圖像作為用于確定攝像機的當前位置和方位的基礎(chǔ)來考慮圖像捕獲設(shè)備/攝像機的任何移動。

如果確定圖像檢測器的內(nèi)部特征看起來明顯改變，則完全重新校準將是需要的。例如，這可能是因為攝像機的某個內(nèi)部方面被有意或無意地調(diào)節(jié)。當這出現(xiàn)時，系統(tǒng)因此確定這個圖像捕獲設(shè)備/攝像機的完全重新校準是需要的(s6-10)并將這指示給操作員。過程因此繼續(xù)進行以實現(xiàn)完全重新校準(即返回到步驟s6-1)，需要使用完全新的一組校準圖像的重新校準。

當發(fā)起重新校準時，圖6b所示的過程重復(fù)，直到為系統(tǒng)的所有圖像捕獲設(shè)備/攝像機重新計算并存儲攝像機參數(shù)為止。系統(tǒng)然后等待下一重新校準檢查的發(fā)起。

在校準過程的上面所述的實施方式中，患者監(jiān)控系統(tǒng)的初始完全校準、校準檢查和完全和部分重新校準被描述為利用以校準板100的形式的校準對象的圖像。雖然可使用相同的校準對象或至少相同設(shè)計的校準對象來實現(xiàn)這些步驟中的每個，但對于每個步驟利用校準對象的不同形式/設(shè)計也同樣是可能的，只要校準對象的形式/設(shè)計足以允許校準對象的3d位置和方位被確定并且系統(tǒng)具有描述每個校準對象的數(shù)據(jù)。例如，當?shù)玫接糜诔跏纪耆实倪@組校準對象時可使用第一校準對象，當?shù)玫接糜谛蕶z查的額外圖像時可接著使用第二校準對象(這個第二校準對象的額外圖像也用于部分重新校準)，以及當?shù)玫接糜谕耆匦滦实牧硪唤M校準圖像時可接著使用第三校準對象。

在特別有利的實施方式中，第一校準對象用于實現(xiàn)初始完全校準，而第二校準對象用于實現(xiàn)校準檢查和任何部分重新校準。如果完全重新校準是需要的，接著重新使用第一校準對象。這種方法可接著利用比第二校準對象更昂貴的第一校準對象，第一校準對象當是不頻繁的完全校準所需要的時通過患者監(jiān)控系統(tǒng)的制造商/供應(yīng)商變得暫時可得到，以及第二校準對象被供應(yīng)到患者監(jiān)控系統(tǒng)的最終用戶用于更常規(guī)的部分重新校準。

雖然參考附圖所述的本發(fā)明的實施方式包括計算機裝置和在計算機裝置中執(zhí)行的過程，本發(fā)明也擴展到適合于實施本發(fā)明的計算機程序，特別是在載體上或中的計算機程序。程序可以在源或?qū)ο蟠a的形式中或在適合于在根據(jù)本發(fā)明的過程的實現(xiàn)中使用的任何其它形式中。載體可以是能夠攜帶程序的任何實體或設(shè)備。

例如，載體可包括存儲介質(zhì)，例如rom，例如cdrom或半導(dǎo)體rom或磁性記錄介質(zhì)，例如軟盤或硬盤。此外，載體可以是可傳輸載體，例如可經(jīng)由電纜或光纜或通過無線電或其它手段傳送的電或光信號。當程序體現(xiàn)在可直接由電纜或其它設(shè)備或裝置傳送的信號中時，載體可由這樣的電纜或其它設(shè)備或裝置構(gòu)成?？蛇x地，載體可以是其中嵌入了程序的集成電路，該集成電路適合于執(zhí)行相關(guān)過程或在相關(guān)過程的執(zhí)行中使用。