便携式医用Χ光机图像拼接技术研究

       图像拼接技术一直是计算机视觉、图像处理和计算机图形学的研究热点[1]。 它可以用来建立大视角的高分辨率图像，在虚拟现实领域、医学图像处理领域、遥感技术领域中均有广泛应用[2-3]。 目前骨科临床常用的 X 线透视设备仅能提供视野局限的图像，因此在诊断和治疗过程中，医师需要从一系列透视图像中重构出完整结构的全景图像[4-5]，将具有部分重合的图像进行无缝拼接，从而得到超宽视角的图像。 这里介绍的便携式医用 X 光机是一套新型的数字 X 线成像系统，主要用于医院骨科、口腔科等部门。 本文在总结前人在医学图像拼接领域的研究成果和研究现状的基础上，给出图像拼接的流程以及对便携式医用 X 光机采集的图像进行拼接所采用的适当算法及仿真的过程。

　　1便携式医用X光机系统

　　1.1系统的成像原理

　　整个系统的工作原理是：X 线源发出的 X 射线通过人体的检测部位时，由于各部分对 X 线的吸收不同，在转换屏上形成被检体的 X 线图像，并转换成可见光图像;可见光激发光电阴极产生相应的电子图像，经微通道板加速后，激发输出荧光屏，使电子图像转换成亮度增强的可见光图像。 从X 线像增强器输出的人体图像经光锥传至 CCD 相机 ，实现光电转换，转变成视频信号。 经计算机处理后，通过计算机的显示器得到高质量、高清晰度的数字图像，人眼可以直接观察。图 1 为便携式医用 X 光机系统结构图。

　　1.2系统组成及主要器件介绍

　　该仪器结构如图 2 所示。 系统主要由 X 线管、X 线像增强器、CCD 相机、光锥等组成，其中有些器件还进行了必要的改造[6-8]。

　　这里选用的 X 线发生源是由西安光机所研发生产的，X线管的电器控制采用先进的脉冲调宽技术。 X 线图像增强器是一个 X 线光—电—光转换系统。 其作用是将不可见的 X线图像转换成可见光图像，并使图像亮度增强。 这里选用的是双近贴式光纤面板输出屏的 X 线像增强器。 选用的摄像头为 35 万像素的 CMOS 感光器件，此种摄像头结构简单，试验效果好。 相关参数及性能测量结果如下：1) CMOS 图像传感器靶面尺寸为：3.6 mm×4.8 mm;2) 样机 CCD 尺寸、 靶面尺寸：6.4 mm×4.5 mm;像素：(H)752 ×(V)586。

　　光锥作为光学中继元件， 把 X 线像增强器和 CCD 相机相结合作为物体透射信息的载体。 它需要加工成圆—方的结构类型， 其大端直径取决于像增强器有效输出屏的直径，小端尺寸取决于 CCD 有效靶面的尺寸大小。 其具体的性能参数如下[9]:1)光锥大端直径:48.2 mm;2)光锥小端尺寸:6.4 mm×4.8 mm;3)锥比度为 6:1;4)光锥的高度:66.5 mm;5)大端单丝直径：13 μm;6)小端单丝直径:1.8 μm。