[发明专利]一种支气管内窥镜三维导航方法

权利要求书

1.一种支气管内窥镜三维导航方法，其特征在于，包括：

S1：读取多模态医学断层影像数据；

S2：将多模态医学断层影像数据生成虚拟三维模型；

S3：计算内窥镜在电磁导航坐标系统中的当前坐标在虚拟三维模型的坐标系统中对应的位置坐标，作为虚拟坐标；获取所述内窥镜在电磁导航系统中的当前实际观察方向在虚拟三维模型的坐标系统中对应的观察方向作为虚拟观察方向；

S4：根据实际位置图像和虚拟位置图像进行比较，调整虚拟坐标的坐标值和虚拟观察方向的方向值；

S5：对内窥镜实时图像边缘进行高斯函数衰减，并与内窥镜的虚拟场景视图融合，实现场景分层渲染。

2.根据权利要求1所述的支气管内窥镜三维导航方法，其特征在于，所述根据实际位置图像和虚拟位置图像进行比较，调整虚拟坐标的坐标值和虚拟观察方向的方向值，调整方法包括：

将多模态医学断层影像分割成被测腔体体素和背景体素，用快速3D距离变化计算每个被测腔体体素到最近背景体素的距离D；

利用距离梯度方向和距离值引入虚拟拉力，进行导航方向的校正，修正虚拟摄像机当前的运动方向，使摄像机远离被测腔体内壁，摄像机接近中心线；

校正导航方向过程中，预先计算导航轨迹控制点；

被测腔体体素集合为F，背景集合为B，采用快速3D距离变换，计算每个体素的3D距离梯度G，根据距离D和距离梯度G，修正虚拟观察方向，使得虚拟摄像机朝着距离最大的方向运动；

计算当前位置的距离梯度方向G，并把当前运动方向投影到当前切平面，得到归一化的切线方向T，其中，为权重，得到修正后的虚拟观察方向的方向值v’。

3.根据权利要求2所述的支气管内窥镜三维导航方法，其特征在于，计算导航轨迹控制点的方法包括：

假设计算得出虚拟摄像机第i个导航轨迹控制点Pi，在第i个导航轨迹控制点Pi的基础上前进一个步长，得到第i+1个导航轨迹控制点Pi+1。

4.根据权利要求2所述的支气管内窥镜三维导航方法，其特征在于，所述3D距离变换的方法包括：

在待匹配图像中选取标记点；

在基准图像中以预设定的顺序选取参考点，建立待匹配图像的标记点和基准图像参考点之间的对应集；

根据对应集，计算得到基准图像和待匹配图像之间的旋转和平移矩阵，实现两幅图像的全仿射匹配。

5.根据权利要求3所述的支气管内窥镜三维导航方法，其特征在于，计算导航轨迹控制点的方法还包括：在任意两个相邻的导航轨迹控制点Pi和Pi+1之间插值得到一段具有至少C¹连续的三次Bezier曲线；该曲线中间部分具有C²连续，导航轨迹控制点两端处确保C¹连续。