一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备技术

本公开提供了一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备，该配准方法包括：确定所有定位球在影像设备坐标系中的第一坐标集合；确定所有定位球在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系。本公开通过直接将定位跟踪件置于患者身体上，不需要实现定位跟踪件与人体之间的刚性连接，避免了对人体的损害；且结合相应的配准算法，在传统的刚性变化的基础上，提升了影像设备坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准精度，达到了良好的配准效果。

【技术实现步骤摘要】
一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备
本公开涉及医疗导航领域，特别涉及一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备。
技术介绍
医疗领域导航系统的工作流程一般包括医学成像、术前手术路径规划、术中病人图像空间注册、术中定位导航和术后效果评估。其中，术中病人图像空间注册，也称手术注册，是导航中的关键技术之一，其注册精度直接影响到手术最终的治疗结果。常用的手术导航的注册方式是基于标记点注册，目前基于标记点注册主要由如下三步组成：(1)标记点在图像空间的识别；(2)标记点在手术空间的识别；(3)将图像空间识别的标记点和手术空间识别的标记点进行配准。传统的配准方法是将标记球透过皮肤插在患者的骨头上，这样标记球和人体之间是刚性连接，可直接通过刚性坐标转化即可得到两个不同空间内的转换关系，但是操作起来较为复杂，且对人体有伤害，不适合所有患者使用。
技术实现思路
本公开实施例的目的在于提供一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备，以解决现有技术中标记球与人体刚性连接操作复杂且对人体有损伤的问题。为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种定位跟踪件，包括：预设数量的定位球，以及用于放置所有所述定位球的置物板。本公开实施例还提出一种应用上述定位跟踪件实现的配准方法，包括：确定所有所述定位球在影像设备坐标系中的第一坐标集合；确定所有所述定位球在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系。进一步，所述确定所述第一点集和所述第二点集之间的配准关系，包括：在所述第一坐标集合中随机选取一个第一定位点，并在所述第二坐标集合中确定与所述第一定位点距离最近的第二定位点；根据所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定第一旋转矩阵和第一平移矩阵；基于所述第一旋转矩阵、所述第一平移矩阵、所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定本次结果误差；检测所述本次结果误差与上一次结果误差之间的差值是否小于预设阈值；在所述差值小于所述预设阈值的情况下，确定所述第一旋转矩阵和所述第一平移矩阵为所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系；在所述差值大于或等于所述预设阈值的情况下，在所述第一坐标集合中重新选取一个点作为第一定位点，并进行下一次计算。进一步，所述根据所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定第一旋转矩阵和第一平移矩阵，包括：确定所述第一坐标集合的第一质心坐标和所述第二坐标集合的第二质心坐标；根据所述第一质心坐标和所述第一定位点的坐标确定第一去质心坐标，根据所述第二质心坐标和所述第二定位点的坐标确定第二去质心坐标；根据所述第一去质心坐标和所述第二去质心坐标确定协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行奇异值分解，得到分解矩阵；根据所述分解矩阵确定所述第一旋转矩阵；根据所述第一旋转矩阵确定所述第一平移矩阵。进一步，所述根据所述第一旋转矩阵确定所述第一平移矩阵，包括：基于所述第一旋转矩阵、所述第一质心坐标和所述第二质心坐标确定所述第一平移矩阵。进一步，在本次计算为第一次计算时，所述检测所述本次结果误差与上一次结果误差之间的差值是否小于预设阈值，包括：检测所述本次结果误差与初始误差之间的差值是否小于预设阈值。进一步，所述检测所述本次结果误差与初始误差之间的差值是否小于预设阈值之前，还包括：根据初始旋转矩阵、初始平移矩阵、所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定所述初始误差。进一步，所述根据初始旋转矩阵、初始平移矩阵、所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定所述初始误差之前，还包括：根据所述第一坐标集合和所述第二坐标集合确定所述初始旋转矩阵和所述初始平移矩阵。本公开实施例还提出一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项技术方案中所述方法的步骤。本公开实施例还提出一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述任一项技术方案中所述方法的步骤。本公开实施例的有益效果在于：通过直接将定位跟踪件置于患者身体上，不需要实现定位跟踪件与人体之间的刚性连接，避免了对人体的损害；且结合相应的配准算法，在传统的刚性变化的基础上，提升了影像设备坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准精度，达到了良好的配准效果。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本公开第一实施例中定位跟踪件的示意图；图2示出本公开第一实施例中定位球的示意图；图3示出本公开第一实施例中定位跟踪件的影像示意图；图4示出本公开第二实施例中配准方法的流程图；图5示出本公开第二实施例中第一坐标集合和第二坐标集合之间配准关系的确定流程示意图；图6示出本公开第四实施例中电子设备的结构示意图。具体实施方式此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。本公开的第一实施例提供了一种定位跟踪件，主要包括置物板10和预设数量的定位球20，为了提升光后续配准过程中的配准精度，定位球20的数量不宜设置过少，本实施例中以在置物板10上设置100个光学跟踪球为例，如图1所示，上述100个定位球20按照预设方式排列放置在置物板10上，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定位跟踪件，其特征在于，包括：/n预设数量的定位球，以及用于放置所有所述定位球的置物板。/n

【技术特征摘要】
1.一种定位跟踪件，其特征在于，包括：
预设数量的定位球，以及用于放置所有所述定位球的置物板。


2.一种应用权利要求1所述的定位跟踪件实现的配准方法，其特征在于，包括：
确定所有所述定位球在影像设备坐标系中的第一坐标集合；
确定所有所述定位球在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；
确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系。


3.根据权利要求2所述的配准方法，其特征在于，所述确定所述第一点集和所述第二点集之间的配准关系，包括：
在所述第一坐标集合中随机选取一个第一定位点，并在所述第二坐标集合中确定与所述第一定位点距离最近的第二定位点；
根据所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定第一旋转矩阵和第一平移矩阵；
基于所述第一旋转矩阵、所述第一平移矩阵、所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定本次结果误差；
检测所述本次结果误差与上一次结果误差之间的差值是否小于预设阈值；
在所述差值小于所述预设阈值的情况下，确定所述第一旋转矩阵和所述第一平移矩阵为所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系；
在所述差值大于或等于所述预设阈值的情况下，在所述第一坐标集合中重新选取一个点作为第一定位点，并进行下一次计算。


4.根据权利要求3所述的配准方法，其特征在于，所述根据所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定第一旋转矩阵和第一平移矩阵，包括：
确定所述第一坐标集合的第一质心坐标和所述第二坐标集合的第二质心坐标；
根据所述第一质心坐标和所述第一定位点的坐标确定第一去质心坐标，根据所述第二质心坐标和所述第二定位点的坐标确定第二去质心坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂丽萍，曾祥丹，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11