[发明专利]无标志点的内窥镜定位跟踪方法和系统

权利要求书

1.一种无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，包括：

步骤S1，对内窥镜序列图像进行畸变校正；

步骤S2，提取校正的内窥镜序列图像的特征点，并完成相邻帧内窥镜序列图像的特征点的相互匹配；

步骤S3，根据相邻帧内窥镜序列图像已匹配的特征点，估计相邻帧内窥镜序列图像的运动以获得相邻帧内窥镜序列图像之间的运动矩阵；

步骤S4，依据相邻帧内窥镜序列图像之间的运动矩阵，重建匹配的所有特征点的空间位置；

步骤S5，提取术前CT体数据的表面点云信息，并完成表面点云与内窥镜序列图像的重建后的特征点的匹配，获得内窥镜序列图像与术前CT体数据之间的旋转矩阵和平移向量；

步骤S6，根据旋转矩阵和平移向量，得到内窥镜在CT体数据中的相对位姿信息，根据位姿信息将内窥镜实时图像与CT体数据进行融合显示。

2.根据权利要求1所述的无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，在步骤S1，校正前的内窥镜序列图像存在径向畸变、偏心畸变和薄棱镜畸变。

3.根据权利要求1所述的无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，在步骤S2，内窥镜序列图像中的特征点提取具有较高的鲁棒性。

4.根据权利要求1所述的无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，在步骤S3，采用非线性优化方法计算相邻帧内窥镜序列图像之间的运动矩阵。

5.根据权利要求4所述的无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，在步骤S4，根据运动矩阵，采用三角化的方法重建特征点的空间位置。

6.根据权利要求1所述的无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，在步骤S5，根据CT成像原理，术前CT体数据的表面点云信息采用MarchingCube的方法提取得到。

7.根据权利要求1所述的无标志点的内窥镜定位跟踪方法，其特征在于，在步骤S5，采用ICP方法将表面点云与内窥镜序列图像的重建后的特征点进行匹配。

8.一种无标志点的内窥镜定位跟踪系统，其特征在于，包括：

畸变校正模块，其校正内窥镜序列图像中存在的径向畸变、偏心畸变和薄棱镜畸变；

特征点提取模块，其提取校正的内窥镜序列图像的特征点；

特征点匹配模块，其对提出的特征点完成相邻帧内窥镜序列图像的特征点的相互匹配；

运动估计模块，其依据匹配的特征点，估计相邻帧内窥镜序列图像的运动以获得相邻帧内窥镜序列图像之间的运动矩阵；

特征点三维重建模块，其依据相邻帧内窥镜序列图像之间的运动矩阵，重建匹配的所有特征点的空间位置；

点云匹配模块，其提取术前CT体数据的表面点云信息，并完成表面点云与内窥镜序列图像的重建后的特征点的匹配，获得内窥镜序列图像与术前CT体数据之间的旋转矩阵和平移向量；

定位跟踪模块，其根据旋转矩阵和平移向量，得到内窥镜在CT体数据中的相对位姿信息，完成内窥镜的定位跟踪。