[发明专利]基于四面体结构的标记点配准方法

说明书

本发明实施例涉及手术导航技术领域，公开了一种基于四面体结构的标记点配准方法，包括：获取图像空间数据集及目标空间数据集；选取图像空间数据集中的四个标记点构成图像空间四面体模型，并从目标空间数据集中选取对应的四个标记点构成目标空间四面体模型；根据图像空间四面体模型和目标空间四面体模型，确定图像空间数据集相对于目标空间数据集的缩放比例；将图像空间标记点进行缩放；计算各图像空间标记点与各目标空间标记点之间的对应关系；对图像空间四面体模型及目标空间四面体模型进行刚性变换，确定转换矩阵，以根据转换矩阵将各个图像空间标记点与各个目标空间标记点进行配准。本发明实施例实现了有效提高了配准精度和速度的有益效果。

技术领域

本发明实施例涉及手术导航技术领域，具体涉及一种基于四面体结构的标记点配准方法、配准装置、配准设备、手术导航系统及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，手术服务型机器人是智慧医疗的重要应用发展方向，而手术导航辅助系统作为外科手术机器人的重要组成部分在手术过程中起着至关重要的作用，基本上所有的手术导航辅助系统都需要一种三维空间配准算法来实现图像坐标与实际三维空间之间的转换，而配准的精度是影响手术机器人精度的关键所在。

然而，现有手术机器人导航系统对于配准算法中的匹配点顺序要求高，且配准精度低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种基于四面体结构的标记点配准方法，用于解决现有技术中存在的标记点配准顺序要求高且配准精度低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于四面体结构的标记点配准方法，所述方法包括：

分别获取图像空间数据集及目标空间数据集，其中，所述图像空间数据集包括三维虚拟图像空间的图像空间标记点信息，所述目标空间数据集包括患者手术目标空间的目标空间标记点信息；

选取所述图像空间数据集中的四个标记点作为顶点构成图像空间四面体模型，并从所述目标空间数据集中选取对应的四个标记点作为顶点构成目标空间四面体模型；

根据所述图像空间四面体模型和所述目标空间四面体模型，确定所述图像空间数据集相对于所述目标空间数据集的缩放比例；

根据所述缩放比例，将所述图像空间数据集中的图像空间标记点进行缩放，得到缩放后的图像空间数据集；

分别根据所述缩放后的图像空间数据集中的图像空间标记点信息及所述目标空间标记点信息计算所述缩放后的图像空间数据集中各图像空间标记点与所述目标空间数据集中各目标空间标记点之间的相关度，以确定所述缩放后的图像空间数据集中各图像空间标记点之间的顺序、各目标空间标记点之间的顺序、所述缩放后的图像空间数据集中各图像空间标记点与所述目标空间数据集中各目标空间标记点之间的对应关系；

根据各图像空间标记点之间的顺序、各目标空间标记点之间的顺序、所述缩放后的图像空间数据集中各图像空间标记点与所述目标空间数据集中各目标空间标记点之间的对应关系，对所述图像空间四面体模型及所述目标空间四面体模型进行刚性变换，确定所述图像空间标记点相对于图像空间坐标系的图像平移矩阵、图像旋转矩阵及所述目标空间标记点相对于目标空间坐标系的目标平移矩阵、目标旋转矩阵；

根据所述对应关系、所述缩放比例、所述图像平移矩阵、所述图像旋转矩阵、所述目标平移矩阵及所述目标旋转矩阵确定转换矩阵，以根据所述转换矩阵将所述图像空间数据集中各个图像空间标记点与所述目标空间数据集中对应的各个目标空间标记点进行配准，得到配准后的图像空间数据集。

在一种可选的方式中，据所述对应关系、所述缩放比例、所述图像平移矩阵、所述图像旋转矩阵、所述目标平移矩阵及所述目标旋转矩阵确定转换矩阵后，进一步包括：

获取各个所述图像空间标记点经过转换矩阵转换后，变换后的图像空间上的图像空间标记点与目标空间标记点的误差范围；