[发明专利]一种三维体数据的空间配准方法和装置

权利要求书

1.一种三维体数据的空间配准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取同一物体的第一三维体数据与第二三维体数据；

S2，通过主成分分析法对第一三维体数据和第二三维体数据进行粗配准；

S3，对粗配准后的两个三维体数据分别获取其垂直于第一方向的各切面的质心点，得到各三维体数据在第一方向上的质心点集合，对质心点集合进行直线拟合之后获取方向向量；

S4，求取步骤S3得到的两组方向向量之间的配准旋转变换矩阵；根据两个质心点集合的中心质心点的坐标求取配准平移变换矩阵；

S5，利用所述配准旋转变换矩阵和所述配准平移变换矩阵对第二三维体数据进行坐标变换，完成配准。

2.如权利要求1所述的一种三维体数据的空间配准方法，其特征在于，所述第一三维体数据为原始三维体数据，第二三维体数据为待配准的目标三维体数据，两者的空间像素距离相同、大小相同。

3.如权利要求1所述的一种三维体数据的空间配准方法，其特征在于，步骤S2具体包括：先用主成分分析法对第一三维体数据与第二三维体数据分别处理得到两者的第一主成分方向向量，据此将第一三维体数据与第二三维体数据旋转至与所述第一方向平行。

4.如权利要求3所述的一种三维体数据的空间配准方法，其特征在于，所述第一方向为沿Z轴方向，且步骤S3中按照以下公式获取三维体数据各XY切面的质心点(x,y)：

其中，XY切面上每一个像素点在X方向上的坐标为x_i，Y方向上的坐标为y_i，对应的像素值为p_i。

5.如权利要求4所述的一种三维体数据的空间配准方法，其特征在于，步骤S3中对质心点集合进行直线拟合之前，对集合中的各质心点坐标进行归一化处理。

6.如权利要求5所述的一种三维体数据的空间配准方法，其特征在于，求取两组方向向量之间的配准旋转变换矩阵，包括以下步骤：

S401，通过第一三维体数据质心点集合得到的方向向量(x_o',y_o',z_o')与第二三维体数据质心点集合得到的方向向量(x_t',y_t',z_t')之间的点乘和叉乘得到绕X、Y、Z轴方向的旋转角度θ_x、θ_y、θ_z；

S402，通过绕X、Y、Z轴方向的旋转角度θ_x、θ_y、θ_z，得到X、Y、Z方向旋转矩阵M_x、M_y、M_z；

S403，配准旋转变换矩阵M_r＝M_z*M_y*M_x。