[发明专利]磁跟踪系统与成像装置的配准

说明书

本发明题为“磁跟踪系统与成像装置的配准”。本发明公开了描述的实施方案包括处理器，该处理器在探头被放置在受检者的身体上的相应位置处时接收来自所述探头的信号，并且从所述信号导出与所述相应位置对应的点集。然后该处理器通过以下方式将点集与身体的三维图像配准：针对所述点中的每个点，识别所述图像的一个或多个体素，所述一个或多个体素的相应表面法线被取向在所述探头保持在所述点对应的所述位置处的取向的给定角度内；以及计算将所述点中的每个点与针对所述点所识别的所述体素中选择的一个体素对齐的转换。随后，该处理器基于所述配准在用于获取所述图像的成像装置的坐标系中跟踪胞内抗体工具的位置。

技术领域

本发明涉及医疗装置以及相关联的软件的领域，并且具体地讲，涉及医学规程的背景内的坐标系的自动配准。

背景技术

迭代最近点(ICP)算法通常被用来将两个点集或点“云”彼此配准。使用ICP，“源云”被转换成与“参考云”最佳匹配，使得两朵云之间的距离的量度最小化。在其最基本的具体实施中，ICP算法迭代地执行以下一系列步骤直至针对收敛的某些条件得到满足：

1)针对源云内的每个点，发现参考云中对应的点(其可被称为“最近邻”)。

2)计算使两个点云之间的总距离最小化的转换，该总距离为源点与对应参考点之间的相应距离(例如，计算为平方欧氏距离)的总和。

3)使用所计算出的转换来转换源云。

以引用方式并入本文的Rusu、Radu Bogdan等人的“Aligning point cloud viewsusing persistent feature histograms”(2008IEEE/RSJ智能机器人与系统国际会议，IEEE，2008)针对将点云数据视图对齐到一致的全球模型中的问题而调查永久点特征直方图的用途。给定噪点云的集合，所呈现的算法估计局部描述每个点的几何结构的一组稳固的16D特征。通过分析在不同标度下的特征的持久性，该算法提取最好地表征给定点云的最佳集合。所得的持续性特征被用于初始对齐算法来估计大约将输入数据集配准的刚性转换。该算法通过将数据集转换成其收敛槽来为迭代配准算法诸如ICP(迭代最近点)提供好的起始点。

发明内容

根据本发明的一些实施方案，提供了包括电接口和处理器的一种系统。当探头被放置在受检者的身体上的相应位置处时，该处理器被配置成经由该电接口接收来自该探头的多个信号。该处理器还被配置成由所述信号导出与所述相应位置对应的点集。该处理器还被配置成通过以下方式将点集与受检者的身体的三维图像配准：针对所述点中的每个点，识别所述图像的一个或多个体素，所述一个或多个体素的相应表面法线被取向在所述探头保持在所述点对应的所述位置处的取向的给定角度内；以及计算将所述点中的每个点与针对所述点识别的所述体素中选择的一个体素对齐的转换。随后，基于所述配准，该处理器还被配置成在用于获取所述图像的成像装置的坐标系中跟踪胞内抗体工具的位置。

在一些实施方案中，所述处理器被配置成初始以第一精度水平来将所述点集与所述图像对齐，并且所计算出的转换以大于所述第一精度水平的第二精度水平将所述点集与所述图像对齐。

在一些实施方案中，所述处理器被配置成通过迭代地执行所述识别和所述计算来将所述点集与所述图像配准。

在一些实施方案中，所述处理器被配置成通过使用迭代最近点(ICP)算法来迭代地执行所述识别和所述计算。

在一些实施方案中，该给定角度小于50度。

在一些实施方案中，所述转换使所述点集与所述体素中相应的选择的体素之间的距离度量最小化。

在一些实施方案中，所述距离度量基于(i)所述体素中所述选择的体素的相应的表面法线与(ii)所述探头保持的相应的取向之间的相应角度。

在一些实施方案中，所述处理器还被配置成从所述信号导出所述探头保持在所述位置中的每个位置处的取向。