。通過調(diào)整掃描儀參數(shù)，系統(tǒng)可被配置成i全釋掃描過程中的患者移動， W產(chǎn)生更清楚或更好的對象圖像。在一個實施例中，嘴插入物或護嘴被配置成使上齒露出， 可被配置成插入的對象的嘴中W使檢測器在掃描過程中產(chǎn)生上齒的圖像。在一實施例中， 嘴插入物或護嘴不需要針對對象的具體嘴型而定制。在一個實施例中，嘴插入物或護嘴是 "一種尺寸適用全部"的嘴插入物或護嘴，其被配置成將上唇移動至向上位置W使上齒在掃 描過程中露出。
[0061] 在一個實施例中，系統(tǒng)可被配置成識別對象的特征。例如，系統(tǒng)可被配置成檢測與 對象上的特定點的距離或?qū)ο蟮谋砻婕y理或者被投影到對象上的圖像?；趯ο蟮奶卣鞯?檢測，系統(tǒng)可被配置成追蹤由檢測器產(chǎn)生的后繼圖像中的特征的移動。在一個實施例中，系 統(tǒng)可被配置成適用前述界標追蹤技術(shù)中的任意技術(shù)的組合來追蹤對象移動。基于被追蹤的 對象移動，系統(tǒng)可被配置成利用數(shù)據(jù)W產(chǎn)生用于調(diào)整掃描儀參數(shù)的指令，從而產(chǎn)生更好的 圖像。
[0062] 在一個實施例中，由系統(tǒng)確定的檢測運動可能是對象的估計運動，因為系統(tǒng)只能 在對象圖像被檢測到時檢測對象的位置。一般來說，對象連續(xù)地移動，并因此在由檢測器產(chǎn) 生的圖像被分析的時間之后，可能已移動。
[0063] 在一個實施例中，系統(tǒng)可被配置成估計檢測運動的準確性。例如，系統(tǒng)可被配置成 追蹤對象眉毛的移動。如果系統(tǒng)在第一圖像中檢測到眉毛的位置并隨后系統(tǒng)無法在第二后 繼圖像中檢測到眉毛的位置，則系統(tǒng)可被配置成不信任第二圖像，因為基于第一和第二圖 像產(chǎn)生的任何運動追蹤數(shù)據(jù)可能是不準確的。在一個實施例中，系統(tǒng)可被配置成假設(shè)眉毛 在第二圖像中被截去或者眉毛的追蹤已丟失，并因此第二圖像對于確定或追蹤運動而言是 不可靠的圖像。
[0064] 在一個實施例中，運動追蹤系統(tǒng)利用一個或多個檢測器（例如相機）來連續(xù)地記 錄感興趣對象的部分或全部視圖。檢測器處理接口連續(xù)地分析來自檢測器的患者移動數(shù) 據(jù)，W估計感興趣對象的運動。檢測器處理接口可被配置成或者單獨地或者組合地使用多 種濾波器或技術(shù)來分析和追蹤運動，包括自動界標追蹤、Ξ維表面建模、距離估計或其它類 似技術(shù)。 陽〇化]在一個實施例中，檢測器處理接口可被配置成對使用多種技術(shù)或濾波器已被確定 的檢測估計運動求平均。檢測器處理接口可被配置成利用權(quán)重平均來結(jié)合使用多種技術(shù)或 濾波器已被確定的檢測估計運動。在一個實施例中，檢測器處理接口可被配置成選擇被確 定為最準確的檢測估計運動值。在一個實施例中，可通過歷史準確性，或通過是否已滿足闊 值變化，或通過對象的當前尺寸或?qū)Ρ榷鹊葋泶_定準確性。
[0066] 在一個實施例中，運動追蹤系統(tǒng)相對于運動追蹤系統(tǒng)基準或坐標系追蹤對象運 動，并隨后將位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備基準或坐標系。生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的坐標 系內(nèi)的位置數(shù)據(jù)則由生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備使用W實時地更新掃描參數(shù)，由此導(dǎo)致沒有或更少 運動偽像和/或分辨率提高的圖像。
[0067] 在一些實施例中，生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的坐標系中的位置數(shù)據(jù)被分析W確定存在或 被追蹤的運動的大小。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解，前面內(nèi)容可使用任何其它可能的坐標系 代替生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的坐標系來實現(xiàn)。如果運動的量或大小超出預(yù)定闊值，則生物醫(yī)學(xué) 成像設(shè)備的坐標系內(nèi)的位置數(shù)據(jù)由生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)備使用W實時地更新掃描參數(shù)，由此導(dǎo) 致沒有或更少運動偽像和/或分辨率提高的圖像。 陽068] 圖1是示出一個實施例的運動追蹤系統(tǒng)100的示意圖。運動追蹤系統(tǒng)100包括一 個或多個檢測器102、檢測器處理接口 104、掃描儀控制器106和掃描儀108。在一個實施 例中，一個或多個檢測器102大體上定位在掃描儀108的內(nèi)部體積中（本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員 將理解，一個或多個檢測器可被定位在其它位置，例如掃描儀體積之外）并被定位成每個 檢測器具有從中觀察對象110的不同視點或檢測描述對象的至少一個特征或量的信息。例 如，可由各種檢測器102檢測到的對象110的特征或量包括但不限于：對象110或?qū)ο?10 的一部分的視覺圖像或描繪；對象110或?qū)ο?10的一部分至檢測器102的距離；對象110 或?qū)ο?10的一部分的表面紋理；對象的凹陷或凸出；對象的開口或孔腔；對象或?qū)ο蟮?一部分的結(jié)構(gòu)輪廓；或者對象的其它解剖學(xué)界標或特征。各實施例可被配置成利用各種數(shù) 目的檢測器102,并且檢測器102可被定位在除了掃描儀內(nèi)部體積W內(nèi)的其它位置，只要檢 測器102的定位允許觀察對象110或檢測描述對象110的至少一個量（例如"患者移動數(shù) 據(jù)"）的信息。
[0069] 在成像掃描過程中，檢測器102被配置成獲取患者移動數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送至檢測器 處理接口 104。檢測器處理接口 104被配置成使用一個或多個追蹤控制器或過濾器來分析 患者移動數(shù)據(jù)并形成追蹤數(shù)據(jù)，所述追蹤數(shù)據(jù)描述檢測器和/或掃描儀基準或坐標系內(nèi)的 感興趣患者/對象的移動或運動。追蹤數(shù)據(jù)從檢測器處理接口 104被送至掃描儀控制器 106。掃描儀控制器106被配置成基于追蹤數(shù)據(jù)中描述的感興趣移動的患者/對象實時地 調(diào)整掃描儀108W使得沒有運動偽像或運動偽像很少的掃描圖像得W形成。例如，掃描儀 控制器106可被配置成實時地調(diào)整掃描儀108的掃描平面、位置和/或取向。
[0070] 在一些實施例中，例如圖9所示的運動追蹤系統(tǒng)900,由檢測器處理接口 104產(chǎn)生 的追蹤數(shù)據(jù)被用來在圖像重構(gòu)或后處理過程中補償運動，而不用于直接地調(diào)整掃描儀108。 在一些實施例中，追蹤數(shù)據(jù)既用于在圖像重構(gòu)過程中補償運動又直接地調(diào)整掃描儀108。
[0071] 運動追蹤系統(tǒng)的各實施例可被配置成使用各種類型的檢測器。在一些實施例中， 檢測器102全部是相機，每個檢測器102被配置成連續(xù)地記錄感興趣對象（在追蹤患者頭 部的情形下例如是患者的臉）的部分或全部視圖。記錄來自各個檢測器有利點的部分或全 部視圖能實現(xiàn)各種追蹤技術(shù)的增加準確性和/或冗余度。在一些實施例中，檢測器102可W是相機、基于激光的傳感器、基于投影的傳感器、雷達傳感器、超聲傳感器、其它遠程傳感 器或其任意組合。
[0072] 參見圖1和圖2,來自一個或多個檢測器102的患者移動數(shù)據(jù)（例如圖像、距離測 量等）被送至檢測器處理接口 104,在那里，一個或多個追蹤控制器或過濾器分析數(shù)據(jù)W估 計感興趣對象的移動。如圖2所示，或者分離的或者組合的若干可能的追蹤控制器或過濾 器202可被配置成追蹤感興趣對象。一個實施例的追蹤控制器或過濾器202,例如圖2所示 的追蹤控制器1，被配置成在對象移動過程中追蹤解剖學(xué)特征或"界標"的位置和取向，并使 用該信息推導(dǎo)出感興趣對象（例如患者的頭部）的移動。例如，當追蹤對象的頭部時，如果 對象雙眼的位置和對象鼻尖的位置在檢測器坐標內(nèi)是已知的，則可借助Ξ角法或其它方法 推導(dǎo)出對象頭部的Ξ個平移和Ξ個轉(zhuǎn)動。一般來說，運種追蹤控制器或過濾器202的準確 性可通過追蹤更多數(shù)量的解剖學(xué)特征而提高。例如，如果除了鼻尖和眼睛還追蹤對象的鼻 孔和/或鼻梁的位置，則對象頭部的追蹤一般可W更準確。也可通過利用更多數(shù)量的檢測 器102和/或定位檢測器102W從多個角度觀察對象的頭部而提高追蹤準確性。此外，在 一些實施例中，單個追蹤控制器或過濾器可被配置成提供少于所有六個自由度的數(shù)據(jù)，即 少于Ξ個平移和Ξ個轉(zhuǎn)動，在運種情形下可使用來自一個或多個其它追蹤控制器或過濾器 的信息來補足對所有六個自由度的追蹤。
[0073] 追蹤控制器或過濾器202的另一實施例，例如圖2所示的追蹤控制器2,被配置成 創(chuàng)建感興趣對象（例如對象的頭部）的Ξ維表面模型，并當對象移動時基于Ξ維表面模型 的變化計算運動追蹤信息。Ξ維表面模型追蹤控制器或過濾器可被配置成利用多種類型的 檢測器102和建模方法。例如，控制器或過濾器被配置成基于由檢測器檢測或由掃描儀檢 測的對象的表面紋理來創(chuàng)建表面模型。在一個實施例中，控制器或濾波器被配置成基于感 興趣對象的明和/或暗的改變而創(chuàng)建表面模型。
[0074] 追蹤控制器或過濾器202的一些實施例，例如圖2所示的追蹤控制器3,被配置成 使用感興趣對象（或感興趣對象的一個或多個部分）與一個或多個檢測器102的距離的估 計。則可通過組合來自多個檢測器102的距離估計和/或通過監(jiān)視來自各檢測器102的距 離估計的改變來估計或推導(dǎo)感興趣對象的位置。一些距離估計控制器實施例被配置成例如 采用距離成像、立體Ξ角測量、干設(shè)測量等等。
[00巧]追蹤控制器或過濾器202的其它實施例，例如圖2所示的追蹤控制器4,被配置成 追蹤已知圖案中的變化，例如投影到感興趣對象上的規(guī)則網(wǎng)格。投影儀從一個或多個投影 位置將一個或多個圖案投影到感興趣對象上，并且一個或多個檢測器102檢測被投影到感 興趣對象上的圖案的圖像。追蹤控制器或過濾器202被配置成分析對象110移動時投影的 變形和/或變化，W推導(dǎo)出對感興趣對象的位置的估計。 陽076]追蹤控制器或過濾器202的一些實施例被配置成追蹤從懸浮在或包含在被施加 至對象皮膚的復(fù)合物中的反射性和/或吸收性微粒反射的光。復(fù)合物可W是例如漿糊、乳 霜、膠水、臨時紋身、墨水等等。復(fù)合物可W被涂畫、涂抹、繪制、涂刷或W其它方式施加至對 象的皮膚。反射性微?？杀慌渲贸僧攲ο笠苿踊蜣D(zhuǎn)動施加有復(fù)合物的皮膚區(qū)域時沿不同方 向反射光。例如，反射性微粒可W是W已知方式折射光的棱鏡、閃光微粒等等。吸收性微粒 也可被配置成當對象移動或轉(zhuǎn)動施加有復(fù)合物的皮膚區(qū)域時沿不同方向吸收光。例如，吸 收性微?？蒞是W已知方式吸光的暗球體等等。追蹤控制器或過濾器202的運個實施例被 配置成分析由檢測器102檢測到的圖像W追蹤來自各種反射性和/或吸收性微粒的光反射 和/或變更，W確定感興趣對象的移動。在一些實施例中，追蹤控制器或過濾器202被配置 成追蹤環(huán)境光的反射和/或吸收。在一些實施例中，追蹤控制器或過濾器202被配置成追 蹤輔助光源的反射和/或吸收，所述輔助光源總體指向反射性和/或吸收性微粒。
[0077]在一些實施例中，可獨立地或與其它追蹤控制器或過濾器（包括無標記物追蹤控 制器或過濾器）和利用運動追蹤的標記物的模塊組合地使用各個實施例（包括前述的和使 用各種其它技術(shù)的實施例）的追蹤控制器或過濾器202。根據(jù)組合接口，例如圖2所示的 追蹤組合接口 204,可被配置成接受來自多種追蹤控制器或過濾器202的位置或移動估計 并或者選擇其中一個估計W發(fā)送至掃描儀控制器106或者將一個或多個估計組合W形成 單個或聯(lián)合的更準確估計W發(fā)送至掃描儀控制器106。在一些實施例中，由追蹤組合接口 204接收的位置或移動估計各自描述六個自由度（例如Ξ個平移和Ξ個轉(zhuǎn)動）。在一些實 施例中，由追蹤組合接口 204接收的位置或移動估計各自描述少于六個自由度。在一些實 施例中，由追蹤組合接口接收的位置或移動估計中的一些描述六個自由度，而其它位置或 移動估計描述少于六個自由度。追蹤組合接口 204可被配置成組合來自追蹤控制器或過濾 器202的估計，例如圖7所示和下面更詳細描述的那樣。在一些實施例中，追蹤組合接口可 被配置成如果運動差異或所追蹤的運動的量或大小不超出預(yù)定闊值則不將任何運動更新 發(fā)送至掃描儀控制器。 陽078] 圖2是描繪運動追蹤系統(tǒng)200的一個實施例的框圖。運動追蹤系統(tǒng)200包括一個 或多個檢測器102、檢測器處理接口 104、掃描儀控制器106W及掃描儀108。檢測器處理接 口進一步包括若干追蹤控制器或過濾器202W及追蹤組合接口 204。在運動追蹤系統(tǒng)200 中，一個或多個檢測器102將患者移動數(shù)據(jù)（例如相機圖像、距離估計、信號等）發(fā)送至檢 測器處理接口 104,并且若干追蹤控制器或過濾器202中的每一個使用患者移動數(shù)據(jù)（或患 者移動數(shù)據(jù)的一部分）W產(chǎn)生患者/感興趣對象的移動估計（例如描述所有六個自由度或 少于六個自由度）。追蹤組合接口 204被配置成接收每個追蹤控制器的單獨估計并將他們 組合（或選擇其中一個）W形成包括單個或聯(lián)合的移動估計的追蹤數(shù)據(jù)，從而將追蹤數(shù)據(jù) 發(fā)送至掃描儀控制器。追蹤組合接口 204也例如被配置成不將任何運動更新發(fā)送至掃描儀 控制器106W保持最近的運動數(shù)據(jù)，如果運動差異或追蹤運動的量或大小不超出預(yù)定闊值 的話。掃描儀控制器106被配置成基于從檢測器處理接口 104接收的追蹤數(shù)據(jù)實時地更新 掃描儀108的一個或多個參數(shù)。
[0079]如前所述，運動追蹤系統(tǒng)200的每個追蹤控制器或過濾器202可被配置成使用不 同的技術(shù)（例如解剖學(xué)界標追蹤、Ξ維表面模型追蹤、距離追蹤等）追蹤運動。在一些實施 例中，追蹤控制器或過濾器202中的全部或一些可被配置成使用相同的技術(shù)，但具有不同 的配置。例如，檢測器處理接口104可包括利用解剖學(xué)界標追蹤的多個追蹤控制器或過濾 器202,其中每個追蹤控制器或過濾器202被配置成追蹤不同的解剖學(xué)界標或一組解剖學(xué) 界標。另外，在一些實施例中，追蹤控制器或過濾器202可被配置成利用一種W上的追蹤技 術(shù)。例如，追蹤模塊202可被配置成利用解剖學(xué)界標追蹤和Ξ維表面模型追蹤兩者，但基于 兩種方法的組合將一個聯(lián)合的追蹤估計發(fā)送至追蹤組合接口204 W與另一追蹤控制器或 過濾器202的估計組合。
[0080] 圖2所示的運動追蹤系統(tǒng)的實施例可能是有利的，因為總得來說運動追蹤系統(tǒng)的 準確性可通過W多種方式（例如利用多種追蹤控制器或過濾器）追蹤運動并隨后組合從各 種方法推導(dǎo)出的數(shù)據(jù)而提高。使用多個追蹤控制器或過濾器202(例如大于或等于2個） 的另一優(yōu)勢是數(shù)據(jù)和測量的冗余W提高追蹤數(shù)據(jù)的健壯性。例如，當患者處于某些位置時， 一些追蹤控制器或過濾器202能夠產(chǎn)生比其它控制器或過濾器更準確的估計。因此，可在 一個時間使用最準確的一個或多個追蹤控制器，并隨后在另一時間使用不同的控制器或多 個控制器的子集，從而對于特定時間點或?qū)ο笤谔囟〞r間點的特定位置形成最準確的總體 定位估計。
[0081] 檢測器102中的冗余也是有利的。例如，一些追蹤控制器或過濾器202可能只需 要一個或兩個檢測器102,即使追蹤系統(tǒng)（例如圖1所示的追蹤系統(tǒng)）具有兩個W上的檢測 器。然而，在某些情形下，患者的運動可能阻擋一個或多個檢測器102,使其無法看到感興趣 對象。例如，如果患者將他或她的頭向左轉(zhuǎn)，則患者右側(cè)的檢測器102不再能夠看到例如患 者的左耳。在具有冗余檢測器102的系統(tǒng)中，追蹤控制器或過濾器202可被配置成：例如當 患者的頭部向左轉(zhuǎn)時使用患者左側(cè)的檢測器102,但當患者的頭部向右轉(zhuǎn)時使用右側(cè)上的 檢測器102。
[0082] 檢測器102和/或追蹤控制器或過濾器202中的冗余例如使得解剖學(xué)特征或界標 相對于一個檢測器102被阻擋不會導(dǎo)致追蹤數(shù)據(jù)的總體損失，因為其它檢測器102和/或 追蹤控制器或過濾器202可被配置成仍然具有足夠的數(shù)據(jù)W允許繼續(xù)追蹤。
[0083] 運動追蹤系統(tǒng)的一些實施例利用追蹤組合控制器或過濾器204的冗余。例如，檢 測器處理接口 104可包括多個追蹤控制器或過濾器202,其中第一追蹤組合控制器或過濾 器204被配置成組合來自一半追蹤控制器或過濾器202的位置/移動數(shù)據(jù)，而第二追蹤組 合接口 204被配置成組合來自另一半追蹤控制器或過濾器202的位置/移動數(shù)據(jù)。第Ξ追 蹤組合接口 204被配置成組合來自第一和第二追蹤組合接口 204的位置/移動數(shù)據(jù)。該配 置在各種情況下是有利的，例如當?shù)诙恚┮话氲淖粉櫩刂破骰蜻^濾器202已知僅間歇 地產(chǎn)生準確數(shù)據(jù)時。第Ξ追蹤組合接口 204則可被配置成：當?shù)诙粉櫧M合接口 204指示 其位置/移動數(shù)據(jù)是準確的，則僅將來自第二追蹤組合接口 204的數(shù)據(jù)考慮在內(nèi)。運種配 置也可能有利于使具有相似特征的追蹤控制器或過濾器202分組到一起。例如，一個追蹤 組合接口 204可被配置成將所有基于視覺圖像的追蹤控制器或過濾器202的估計組合，同 時另一追蹤組合接口 204可被配置成使用基于非圖像的追蹤（例如基于距離的追蹤）來組 合追蹤控制器或過濾器204的估計。
[0084] 圖3是繪出運動追蹤系統(tǒng)300的實施例的框圖。運動追蹤系統(tǒng)300包括解剖配置 模塊302,其被配置成允許對檢測器處理接口 104中使用的各種追蹤控制器或過濾器202的 配置做出改變。例如，解剖配置模塊302可基于被追蹤的對象的特定解剖區(qū)域來配置追蹤 控制器或過濾器202。如果例如正在掃描對象的腦部，則利用解剖學(xué)界標追蹤的追蹤控制器 或過濾器202可被配置成追蹤對象的眼睛、鼻孔等。但如果例如正在掃描對象的膝蓋，則利 用解剖學(xué)界標追蹤的追蹤控制器或過濾器202可被配置成例如追蹤膝蓋和膝蓋骨之上和 之下的區(qū)域。
[00化]解剖配置模塊302可被配置成基于各種因素調(diào)整追蹤控制器或過濾器202,所述 各種因素例如是被掃描的解剖區(qū)域或器官、患者的年齡或性別，或甚至對于某些解剖學(xué)特 征例如在手術(shù)后不能被觀察的情況（例如眼睛或臉的另一部分可能被遮?。┳龀鲅a償。
[0086] 在一些實施例中，運動追蹤系統(tǒng)300的操作者將數(shù)據(jù)提供至解剖配置模塊302W 允許其配置各種追蹤控制器或過濾器202。例如，操作者可使用計算機接口W指示掃描儀 108