[发明专利]示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置

说明书

本发明公开了一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置。该方法包括：以不同的图像分割阈值对术中三维图像进行分割，每一次分割均获取符合识别条件的疑似示踪球，选择与实际示踪球个数相同的疑似示踪球组成若干待配准点集，与实际示踪球进行刚性配准，选择均方误差最小的待配准点集作为候选点集；选择均方误差最小的候选点集为最终定位点集；输出最终定位点集所有点的坐标和对应的坐标变换矩阵，若无候选点集或最终定位点集的均方误差大于实际示踪球的半径，则输出未识别到示踪器。本发明通过迭代的方式自动对三维图像中的示踪器进行定位，能够最大程度地排除金属伪影的影响，提高了定位的精准度，同时减少了手术的时长。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置。

背景技术

机器人进行三维图像导航手术时，需要利用光学追踪设备(例如NDI)和术中三维放射影像(例如CBCT)进行定位，建立三维图像和手术空间的坐标映射关系。定位过程需要在患者身上安装示踪器。示踪器的一端安装有反光小球以便光学追踪设备定位，建立示踪器和手术空间的位置关系；示踪器的另一端安有n个钢珠(通常n＝4)，使其在三维放射影像中能被观察和精确定位到，以建立示踪器和三维图像的位置关系，进而计算三维图像和手术空间的位置关系用于手术导航。因此，高效准确地识别三维图像中示踪器钢珠的位置是影响手术时长和手术质量的关键。

现有的方法主要为纯手动的定位方法和半自动的定位方法；纯手动的定位方法通过调整图像显示的灰度值窗宽窗位，尽可能排除图像中其他结构以及金属伪影的影响观察到n个钢珠，然后人工调整三个垂直方向上的层切位置并进行位置点选，交互式地对钢珠进行定位；半自动的定位方法首先通过上述方式对钢珠进行粗略定位，然后在选取的点周围建立方形的包围盒作为感兴趣区域，再计算区域内的重心作为钢珠的球心，完成定位。

现有的方法依赖人工调整图像显示的窗宽窗位并在三维图像的切片上进行点选来定位钢珠，或是先由人工进行粗略定位，再在图像的局部区域内自动计算球心位置，这些依赖人工的方法会增加定位操作的时长，进而增加整个手术的用时；此外，现有的方法对每个钢珠点分别进行定位，没有利用钢珠点彼此间的位置关系这一先验信息，容易受到CBCT图像中金属伪影的影响，限制了钢珠定位的精度，最终影响手术机器人辅助手术的精度。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置，实现自动对三维图像中的示踪器进行定位，提高了定位的精准度，同时减少了定位操作的时长，进而减少了手术的时长。

为实现上述目的，本发明提出了一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置。

根据本发明的第一方面，提出了一种示踪器的识别定位方法，包括：

S1、获取包含示踪器的所有示踪球的影像的术中三维图像和所有所述示踪球在实际坐标系下的三维坐标、个数及半径；

S2、以设定的图像分割阈值对所述术中三维图像进行分割，识别出所有符合设定的识别条件的连通区域作为疑似示踪球；

S3、所有所述示踪球组成所述实际坐标系下的实际点集，选择与所述示踪球个数相同的所述疑似示踪球组成若干待配准点集，与所述实际点集进行刚性配准，选择均方误差最小的所述待配准点集作为候选点集；

S4、调整设定的所述图像分割阈值，循环执行所述S2和所述S3；

S5、遍历所有所述候选点集，选取均方误差最小的所述候选点集为最终定位点集；

S6、输出所述最终定位点集中所有所述疑似示踪球的坐标和对应的坐标变换矩阵。