一种DR融合成像系统及方法与流程

一种dr融合成像系统及方法
技术领域
1.本发明涉及x射线成像领域，尤其涉及一种dr融合成像系统及方法。


背景技术：

2.物质分解是当前x射线成像领域的研究热点之一，利用物质分解能实现物质的定量分析、提高dr图像的质量、提高早期缺陷检测的能力，在医学成像、安全检查、无损检测等领域具有重要的应用价值。双能ct和多能ct具有物质分解的能力。双能ct利用两种不同能谱的x射线对待检测目标进行扫描成像，与传统的单一能谱下的传统ct成像技术相比，双能ct能够利用两种衰减信息实现基材料分解；多能ct利用光子计数探测器实现对多个能段光子的探测，与双能ct相比，可实现更多基材料的分解，具有更重要的应用价值。
3.dr成像系统具有成本低、使用方便灵活等优点，在医学成像、安全检查、无损检测等领域已得到广泛应用，然而受数字x射线dr成像原理的限制，目前尚未见能实现物质分解的dr成像系统及方法。


技术实现要素：

4.本公开所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种具有物质分解能力的dr融合成像系统，并能基于物质分解实现dr图像增强。
5.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
6.根据本公开的一个方面，提供了一种dr融合成像系统，包括信息采集装置和信息处理装置；所述信息采集装置包括dr成像机构、表面几何采集机构和可见光成像机构，所述dr成像机构配置成生成被检测对象的dr图像，所述表面几何采集机构配置成生成被检测对象的三维表面几何模型，所述可见光成像机构配置成生成被检测对象的可见光图像；所述信息处理装置与信息采集装置数据连通，并配置成获取所述表面几何采集机构提供的被检测对象的可见光图像和三维表面几何模型以及dr成像机构提供的dr图像，并进一步配置成基于所述三维表面几何模型与dr图像生成与dr图像匹配的深度图像，并进一步配置成基于所述深度图像和dr图像生成基材料分解图像。
7.在所述的dr融合成像系统中，其中，所述表面几何采集机构配置成主动式表面几何采集机构来生成三维表面几何模型。
8.在所述的dr融合成像系统中，其中，所述dr成像机构配置成接收所述三维表面几何模型并据其对准直器形状进行调整并发射x射线照射被检测对象并探测穿透被检测对象的x射线以生成dr图像。
9.所述dr融合成像系统为用于包括生物体和物品的成像系统，所述被检测对象包括生物体和物品。
10.所述的dr融合成像系统还包括语音提示装置，该语音提示装置与信息处理装置数据连通，其用于提示被检测对象的姿态是否正确，当被检测对象是人时提示其身份是否正确。
11.在所述的dr融合成像系统中，其中，所述信息采集装置还包括证件信息采集机构，该证件信息采集机构与信息处理装置数据连通，当被检测对象是人体时，该证件信息采集机构采集被检测人员的证件信息，所述信息处理装置进一步配置成基于所述被检测人员的证件信息和所述可见光图像和/或三维表面几何模型验证所述被检测人员的身份。
12.在所述的dr融合成像系统中，其中，所述信息处理装置进一步配置成根据所述被检测对象的可见光图像和三维表面几何模型识别被检测对象的位姿，当被检测对象为人体时进一步进行身份验证，如果身份验证未通过则不启动dr成像，并通过语音提示装置进行语言提示，如果位姿不符合检测要求则修正被检测对象的位姿然后再启动dr成像；当被检测对象为物品或其他生物体时，如果位姿不符合检测要求则修正被检测对象的位姿然后再启动dr成像。
13.在所述的dr融合成像系统中，其中，所述信息处理装置进一步配置成基于所述基材料分解图像生成dr增强图像。
14.在所述的dr融合成像系统中，该系统还包括图像显示装置，图像显示装置与信息处理装置数据连通，所述图像显示装置能够显示三维表面几何模型和/或可见光图像和/或dr图像和/或深度图像和/或基材料分解图像和/或dr增强图像。
15.根据本公开的另一个方面，提供了一种基于dr融合成像方法，其使用上述dr融合成像系统进行成像和处理，该方法包括以下步骤：
16.步骤1：被检测对象进入指定检测区域并调整好位姿等待检测，当被检测对象为人体时，其证件被置于证件信息采集单元上；
17.步骤2：表面几何采集机构生成三维表面几何模型发送给信息处理装置；可见光成像机构生成被检测对象的可见光图像，并将其发送给信息处理装置；当被检测对象为人体时，证件信息采集单元获取被检测人员的证件信息发送给信息处理装置；
18.步骤3：当被检测对象为人体时进行被检测人员的身份验证：信息处理装置对所述可见光图像和三维表面几何模型进行处理，并与被检测人员的证件信息进行比对和核查，将身份验证结果发送给图像显示装置和语音装置；
19.步骤4：信息处理装置对所述可见光图像和三维表面几何模型进行处理，对被检测对象的位姿进行识别与判定；
20.步骤5：dr成像机构接收所述三维表面几何模型并据其对dr成像机构中的准直器形状进行调整，然后发射x射线照射被检测对象并探测穿透被检测对象的x射线生成dr图像；
21.步骤6：信息处理装置对所述三维表面几何模型与dr图像进行配准得到与dr图像匹配的深度图像；
22.步骤7：信息处理装置利用所述深度图像和dr图像进行物质分解得到基材料分解图像；
23.步骤8：信息处理装置利用所述基材料分解图像对所述部dr图像进行增强生成dr增强图像；
24.步骤9：图像显示装置显示被检测对象的三维表面几何模型和/或可见光图像和/或dr图像和/或深度图像和/或基材料分解图像和/或dr增强图像。
25.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
26.本发明融合表面几何采集、可见光成像、dr成像及信息处理与分析方法，具有物质分解的能力，能获得基材料分解图像，并能有效提高dr图像质量，提高早期缺陷的检测能力，还能有效避免dr成像的额外辐射，减少dr成像的辐射剂量。
附图说明
27.图1为根据本公开一个实施例的dr融合成像系统的示意图，其示出了dr融合成像系统的各部分以及其连接关系；
28.图2为根据本公开一个实施例的人体dr融合成像方法的流程图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
30.在以下的实施例中，以被检测对象为人体的dr融合成像系统为例阐述本发明，但这不应被理解为对本发明的限制。
31.本公开dr融合成像系统的一个实施例如图1所示，它被实施为一种针对人体检测的dr融合成像系统，该系统包括信息采集装置、信息处理装置20、图像显示装置31和32、以及语音提示装置41和42。
32.所述信息采集装置包括：dr成像机构11，其能够生成被检测对象的dr图像；表面几何采集机构12，其能够生成被检测对象的三维表面几何模型；可见光成像机构13，其能够生成被检测对象的可见光图像；还包括证件信息采集机构14，其能够获取被检测人员包括头部照片在内的身份信息。dr成像机构11可以配置成接收所述三维表面几何模型并据其对准直器形状进行调整并发射x射线照射被检测对象并探测穿透检测对象的x射线以生成dr图像。dr成像机构11可以例如是dr人体成像仪11。表面几何采集机构12可以例如是深度相机12。深度相机12可以安装在dr成像机构11上，也可以设置在能够采集到人体表面几何模型的任何位置。可见光成像机构13可以例如是广角相机13。广角相机13例如可以安装在dr成像机构11上，也可以安装在表面几何采集机构12上，也可以设置在能够采集到人体图像的任何位置。
33.所述信息处理装置20与信息采集装置数据连通。具体地，信息处理装置20能够获得上述dr图像、三维表面几何模型、可见光图像和被检测人员的身份信息。信息处理装置20也可以向信息采集装置发送信息，例如，指示信息采集装置开始采集dr图像和/或三维表面几何模型和/或可见光图像。
34.所述信息处理装置20还与图像显示装置31和32数据连通。工作人员端图像显示装置31设置在工作室，设备端图像显示装置32设置在设备间，以供工作人员查看检测信息和图像。
35.所述信息处理装置20还与语音提示装置41和42数据连通。工作人员端语音提示装置41设置在工作室，设备端语音提示装置42设置在设备间，以供例如语音提示或如工作人员与被检测人员进行交流使用。
36.信息处理装置20能够配置成，基于所述可见光图像和三维人体表面几何模型识别被检测人员的位姿，如果位姿不符合检测要求则修正被检测人员的位姿然后再启动dr成像。
37.信息处理装置20能够配置成，基于所述被检测人员的证件信息和所述可见光图像和/或三维表面几何模型验证所述被检测人员的身份，如果身份验证未通过则不启动dr成像，并进行语言提示。
38.信息处理装置20能够配置成，基于所述三维表面几何模型与dr图像生成与dr图像匹配的深度图像。
39.信息处理装置20能够配置成，基于所述深度图像和dr图像生成基材料分解图像。
40.信息处理装置20能够配置成，基于所述基材料分解图像生成dr增强图像。
41.本公开还提供一种dr融合成像方法，该方法使用上述的dr融合成像系统进行成像。在下面的描述中，将具体说明所述方法的实施方式，其中使用了上述dr融合成像系统附图1标记，但应当理解，这些附图标记的使用并不具备限制作用，而仅仅是为了方便对技术方案的理解。换句话说，下面的方法并不仅限于使用前述的dr融合成像系统及其部件来执行。
42.图2给出的方法既能实现物质分解又能够对dr图像进行增强，同时能够对被检测人员进行姿态识别和身份验证，还能够对dr成像仪11的准直器进行自动调整，该方法包括如下步骤：
43.步骤1：被检测人员将其证件置于证件信息采集单元14上，进入指定检测区域并调整好位姿等待检测；
44.步骤2：深度相机12生成人体表皮几何模型发送给信息处理装置20；广角相机13生成被检测对象的可见光图像，并将其发送给信息处理装置20；证件信息采集单元14获取被检测人员包括头部照片在内的电子信息发送给信息处理装置20；
45.步骤3：信息处理装置20对所述可见光图像和人体表皮几何模型进行处理，并与被检测人员的证件信息进行比对和核查，并通过工作室端图像显示装置31输出被检查人员的身份信息，并通过语音装置41和42进行语言提示；
46.步骤4：信息处理装置20对所述可见光图像和人体表皮几何模型进行处理，对被检测人员的位姿进行识别与判定，(1)若被检查人员位姿符合检测要求，进入步骤5；(2)若被检查人员位姿不符合检测要求，则将位姿信息传送至图像显示装置31和32以及语音提示装置41和42，提示被检查人员修正姿态，待被检查人员调整姿态后重新扫描，重复步骤4；
47.步骤5：dr人体成像仪11接收所述人体表皮几何模型并据其对dr人体成像仪11中的准直器形状进行调整，然后发射x射线照射被检测人员并探测穿透检测人员的x射线生成dr图像；
48.步骤6：信息处理装置20对所述人体表面几何模型与dr图像进行配准得到与dr图像匹配的深度图像；
49.步骤7：信息处理装置20利用所述深度图像和dr图像进行物质分解得到基材料分解图像，其中，一种基材料组合方案为选择骨组织和软组织作为两种基材料；
50.步骤8：信息处理装置20利用所述基材料分解图像对所述dr图像进行增强生成dr增强图像；
51.步骤9：图像显示装置41和/或图像显示装置42显示被检测人员的身份信息和/或人体表皮几何模型和/或可见光图像和/或dr图像和/或深度图像和/或基材料分解图像和/或dr增强图像。
52.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
53.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。