[发明专利]基于混合匹配策略的皮下静脉三维重建方法

权利要求书

1.一种基于混合匹配策略的皮下静脉三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、近红外静脉血管分割：采用多尺度IUWT小波变换和海森矩阵分析方法，分别实现对双目静脉图像中血管结构的分割，分割过程中得到血管方向图和血管相似性图像；

第二步、血管中心线测量：对血管分割图像采用形态学方法得到血管中心线后，利用血管跟踪算法将中心线进一步划分为血管分支；采用分段样条拟合修正分支位置及方向，并采用距离变换方法估计血管中心线的半径；

第三步、计算候选匹配点集：基于标定的双目摄像头参数和血管分支信息，分别计算左/右视图中分支中心线上一点p的极线与右/左视图中血管分支的交点集合，作为点p的匹配点集；

第四步、计算双目视图间的单应矩阵：分别在血管相似性图像中提取SURF特征点并完成SURF特征点的匹配；利用Ransac方法和SURF匹配特征点计算双目视图间的单应矩阵；

第五步、基于混合约束和分层策略的血管匹配：首先结合匹配点集和视图间单应矩阵信息，通过计算中心线匹配度筛选出部分可唯一确定的中心线点点匹配关系，随后基于这部分血管匹配关系对单应矩阵进行优化，最后采用基于血管段的整体匹配策略实现难匹配点的血管匹配；

第六步、血管三维重建：首先，基于血管中心线点点匹配关系和双目成像系统外参数完成对血管中心线的重建，并对重建中心线进行分段样条拟合，随后，利用图像分割中得到的管径信息渲染血管表面。

2.如权利要求1所述的一种基于混合匹配策略的皮下静脉三维重建方法，其特征在于，所述第五步的具体步骤如下：

[1]基于单应矩阵计算血管中心线上点p’在另一视图中对应的位置p^H和方向v^H；

[2]根据匹配差异度公式求解单应变换点p^H与p’的候选匹配点集Set(p’)中各点的匹配差异度，并按差异度大小排序；

[3]判断差异度最小的候选匹配点是否小于匹配阈值条件1，满足则进入步骤[4]，不满足进入下一点的匹配；

[4]若差异度最小的两个候选匹配点p₁、p₂间的差异度相差不大，则认为局部信息难以判断，延迟匹配并进入下一点的匹配，否则进入步骤[5]；

[5]若满足上述条件，对差异度最小的候选匹配点p₁进行重复步骤[1]、[2]完成反向匹配，若差异度最小的匹配点p₁₁与p’是相同的点，则认为找到了匹配点对p’和p₁，否则判断双向匹配不一致，延迟匹配过程。

3.如权利要求1或2所述的一种基于混合匹配策略的皮下静脉三维重建方法，其特征在于，所述第五步的所述的单应矩阵优化过程将基于血管相似性图像提取的SURF特征匹配点与基于双向点点匹配的血管中心线匹配点进行混合，用于单应矩阵的优化计算。

4.如权利要求1或2所述的一种基于混合匹配策略的皮下静脉三维重建方法，其特征在于，所述第五步中基于血管段的匹配过程利用已匹配的血管信息完成复杂血管局部的血管匹配。