[发明专利]一种手术图像空间映射装置、设备以及方法

权利要求书

1.一种手术图像空间映射装置，包括若干标记物以及定位传感器，其特征在于：每一所述定位传感器与多个所述标记物刚性连接，通过所述定位传感器能够获得与其刚性连接的每一所述标记物的物理空间坐标。

2.根据权利要求1所述的手术图像空间映射装置，其特征在于：所述手术图像空间映射装置还包括若干安装部，若干安装部固定连接，所述安装部的数量与所述标记物数量相同，每一所述标记物固定于一所述安装部端部。

3.根据权利要求2所述的手术图像空间映射装置，其特征在于：相邻两所述安装部之间相互垂直。

4.根据权利要求1所述的手术图像空间映射装置，其特征在于：所述标记物的数量至少为四个，并且若干所述标记物不共面。

5.根据权利要求1所述的手术图像空间映射装置，其特征在于：任意两标记物之间的距离不相同。

6.根据权利要求5所述的手术图像空间映射装置，其特征在于：最接近的任意两标记物之间的距离之差大于2mm。

7.一种手术图像空间映射设备，包括医学成像设备以及处理器，其特征在于：所述手术图像空间映射设备还包括如权利要求1-6中任意一项所述的手术图像空间映射装置，所述医学成像设备用于获取附带有标记物的人体的图像，以确定所述标记物在图像空间中的中心坐标，所述处理器根据若干所述标记物之间的距离对所述标记物在图像空间中的中心坐标进行排序并求解物理空间到图像空间的转换关系。

8.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的手术图像空间映射装置的手术图像空间映射方法，其特征在于：包括以下步骤

确定所有标记物中心在物理空间中的坐标：将所有标记物在定位传感器空间坐标系S下的坐标组成矩阵P_S，将所有标记物在物理空间坐标系W下的坐标组成矩阵P_W，则P_W＝T_WSP_S，其中T_WS由定位传感器在物理空间W中的六自由度数据得到；

确定所有标记物中心在图像空间中的坐标：由于标记物在图像中为高亮显示，使用阈值分割方法分割出标记物区域，求解每个标记物分割区域在图像空间中的中心坐标，将该坐标作为当前标记物中心在图像空间中的坐标；

对标记物在图像空间中的坐标进行排序：计算P_s中每个点与其他点的距离集合其中为S坐标系下第i个点到第j个点的距离，N为P_s的列数；所有标记物在图像坐标系M下的坐标点组成P_M，其距离集合将M坐标系下所有点的距离集合与S坐标系下所有点的距离集合进行比较，对于M坐标系下第k个点和S坐标系下第i个点，若中的所有元素与中所有元素之差的最小值全部小于预设值，则M坐标系下第k个点的序号为i，由此得到重新排序的M坐标系下的矩阵P′_M；

求解物理空间到图像空间的转换关系：由P′_M＝T_MWP_w可求得物理空间到图像空间的变换矩阵T_MW。

9.根据权利要求8所述的手术图像空间映射方法，其特征在于：在确定所有标记物中心在物理空间中的坐标步骤中，所述定位传感器在物理空间W中的六自由度数据包括三个平移分量和三个角度分量，代表所述定位传感器相对于物理空间坐标系原点的偏移量和姿态。

10.根据权利要求8所述的手术图像空间映射方法，其特征在于：在确定所有标记物中心在图像空间中的坐标步骤中，使用阈值分割方法分割出标记物区域时，调节分割阈值，直到分割出完整标记物区域，分割区域不包含装置上除标记物区域外其他部分。