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放射治疗一般要经过CT扫描、制定放疗计划、模拟定位、摆位和放疗实施等阶段，准确而快速的摆位是实施精确放疗的前提。摆位按放疗阶段的不同，分为首次摆位和重复摆位。首次摆位即是在病人首次接受放射治疗时调整病人实际治疗位置使其和计划治疗位置相吻合，其精度对放疗实施精度和后续治疗有至关重要的影响；重复摆位是在后续放疗过程中，精确测量病人实时位置和首次摆位位置的偏差，将病人快速恢复至初始治疗位置。目前，国内大多采用激光校准辅助人工摆位技术，劳动强度大且精度难以保证；国外多采用EPID系统辅助摆位，系统成本高昂，不易大量推广使用。
本研究立足现有放疗系统，依据机器视觉和摄影测量原理，建立了完整的基于视频的精确放疗摆位方法体系，研究了有体表标志物和无体表标志物情况下的摆位方法，开发了肿瘤位置动态监测系统，解决了治疗过程中因呼吸运动引起的动态误差难以控制的问题，从而克服了现有摆位系统存在的摆位误差无法精确测量、摆位时间长和成本高等缺点，有效提高了放射治疗的精度和速度。在对病人首次摆位方法研究上，研制了基于体表特殊标志物的精确放疗首次摆位系统，通过制作一种既可以在CCD上成像和识别又可以在CT扫描时清晰成像的特殊标志物，并使用一种将双目视觉测量系统标定到治疗床坐标系的新方法，将摄像机坐标系和治疗床坐标系有机的统一起来，将病人实际治疗位置和计划治疗位置联系起来，实现了基于视频的摆位系统首次摆位功能;在重复摆位误差的测量上，考虑到放疗过程中病人形体变化等因素的影响，提出了基于动态模板匹配计算重复摆位误差的方法；针对病人因呼吸和器官运动等引起的摆位精度难以控制的问题，研制了基于轮廓匹配技术的实时呼吸门控系统，通过对胸腹部轮廓线的实时检测预测肿瘤的相对位置，消除了因病人呼吸和器官运动引起的误差。此外，还深入研究了针对无明显体表特征的病人摆位位置测量方法，提出了基于平行立体视觉模型和虚拟网格技术的体表模型重建方法和基于逆重建思想的摆位误差计算方法。本文研制的双目视觉摆位系统和呼吸轮廓检测系统已经在安徽省立医院通过测试，结果表明测量精度在1毫米以内，速度在30秒以内，满足了精确放疗对摆位系统的要求。