靶点跟踪方法及可读存储介质技术

本发明专利技术公开了一种靶点跟踪方法及可读存储介质。该靶点跟踪方法包括以下步骤：基于受试者头部的医学影像图像获得头皮点云，并基于受试者的第一数据帧面部图像获得第一数据帧面部点云；基于第一配准方法将头皮点云与第一数据帧面部点云配准，以获得头皮点云与第一数据帧面部点云之间的第一空间变换关系；基于受试者的第二数据帧面部图像获得第二数据帧面部点云；基于第二配准方法将第一数据帧面部点云与第二数据帧面部点云配准，以获得第一数据帧面部点云与所述第二数据帧面部点云之间的第二空间变换关系；基于靶点的初始位置信息、第一和第二空间变换关系获得第二数据帧面部图像中靶点的位置信息；基于实时的空间变换关系获得靶点实时位置信息。系获得靶点实时位置信息。系获得靶点实时位置信息。

【技术实现步骤摘要】
靶点跟踪方法及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及医学图像处理领域，特别涉及一种靶点跟踪方法及可读存储介质。

技术介绍

[0002]靶点导航是一种手术辅助系统，基于CT、MRI等术前影像数据重建病灶情况，术中使用超声、电磁、光学等跟踪系统实现对现实靶点精确追踪，实时显示手术器械与现实靶点相对位置，从而辅助进行手术。
[0003]通常使用受试者的术前影像通过图像重建得到目标点云。目标点云与光学摄像机产生的点云互为异源点云，异源点云之间的配准较同源点云配准存在密度差、部分重叠、噪声和异常值大等难点，往往导致配准速度慢、精度低等问题。在靶点系统中不断进行异源点云配准，容易导致靶点定位出现偏差且实时性较差。同时由于在系统中光学摄像头的扫描范围有限，只有部分面部表面点云参与配准，造成了更大的配准误差。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术提供了一种靶点跟踪方法及可读存储介质。所述技术方法如下：
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种靶点跟踪方法，所述靶点跟踪方法包括以下步骤：
[0006]基于受试者头部的医学影像图像获得头皮点云，并基于受试者的第一数据帧面部图像获得第一数据帧面部点云；
[0007]基于第一配准方法将所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云配准，以获得所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云之间的第一空间变换关系；
[0008]基于受试者的第二数据帧面部图像获得第二数据帧面部点云；
[0009]基于第二配准方法将所述第一数据帧面部点云与所述第二数据帧面部点云配准，以获得所述第一数据帧面部点云与所述第二数据帧面部点云之间的第二空间变换关系；
[0010]基于靶点的初始位置信息、所述第一空间变换关系和所述第二空间变换关系获得第二数据帧面部图像中靶点的位置信息；
[0011]基于前一帧的面部点云与当前帧的面部点云之间的实时的空间变换关系，获得靶点的实时位置信息。
[0012]进一步地，基于受试者的当前帧的面部图像获得当前帧的面部点云的方法包括以下步骤：
[0013]基于所述受试者的当前帧的面部图像通过点云图像重建获得当前帧的重建面部点云；
[0014]基于所述当前帧的重建面部点云通过降采样获得所述当前帧的面部点云。
[0015]具体地，所述降采样的方法包括以下步骤：
[0016]将所述当前帧的重建面部点云所在空间体素栅格化；
[0017]判断每个体素栅格中是否包含有所述当前帧的重建面部点云中的点，当当前体素栅格中包含有当前帧的重建面部点云中的点，则从所述当前帧的重建面部点云中选取距离所述当前体素栅格中心点最近的点为采样点；
[0018]遍历所述当前帧的重建面部点云获得采样点集合，所述采样点集合为所述当前帧的面部点云。
[0019]优选地，判断每个体素栅格中是否包含有所述当前帧的重建面部点云中的点的方法为判断点的坐标是否在当前体素栅格的坐标范围内，当所述点的坐标在所述坐标范围内时，则确定当前体素栅格包含有所述点。
[0020]进一步地，基于第一配准方法将所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云配准的方法包括以下步骤：
[0021]基于所述头皮点云和所述第一数据帧面部点云进行点云预处理，获得预处理后的头皮点云和预处理后的第一数据帧面部点云；
[0022]基于预处理后的头皮点云和预处理后的第一数据帧面部点云通过第一配准方法将所述头皮点云的曲面特征和所述第一数据帧面部点云的曲面特征配准，获得所述第一空间变换关系。
[0023]具体地，所述点云预处理的方法包括以下步骤：
[0024]基于所述头皮点云和所述第一数据帧面部点云降采样以获得降采样后的头皮点云和降采样后的第一数据帧面部点云；
[0025]基于所述降采样后的头皮点云和所述降采样后的第一数据帧面部点云进行滤波处理，以获得预处理后的头皮点云和预处理后的第一数据帧面部点云。
[0026]优选地，所述滤波处理方法为统计异常值离群点去除法或半径离群点去除法。
[0027]具体地，所述第一配准方法包括以下步骤：
[0028]提取预处理后的头皮点云和预处理后的第一数据帧面部点云的所述头皮点云的曲面特征和所述第一数据帧面部点云的曲面特征；
[0029]基于所述头皮点云的曲面特征和所述第一数据帧面部点云的曲面特征获得所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云之间的初步第一空间变换关系；
[0030]优化所述初步第一空间变换关系以获得所述第一空间变换关系。
[0031]具体地，基于第二配准方法将所述前一帧的面部点云与当前帧的面部点云配准的方法包括以下步骤：
[0032]降采样所述前一帧的面部点云和所述当前帧的面部点云；
[0033]将降采样后的前一帧的面部点云和降采样后的当前帧的面部点云进行图像分割；
[0034]提取图像分割后的前一帧的面部点云中的曲面特征和图像分割后的当前帧的面部点云中的曲面特征；
[0035]将前一帧的面部点云中的曲面特征和当前帧的面部点云中的曲面特征配准以获得初步第二空间变换关系；
[0036]优化所述初步第二空间变换关系以获得所述第二空间变换关系。
[0037]根据本专利技术的还一方面，提供了一种可读存储介质，其中，
[0038]所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时以执行上述的靶点跟踪方法。
[0039]根据本专利技术实施例的靶点跟踪方法及可读存储介质具有以下优点中的至少一个：
[0040](1)本专利技术提供的靶点跟踪方法及可读存储介质通过初次异源点云配准，后续同源点云实时配准的方法实现了靶点的实时跟踪；
[0041](2)本专利技术提供的靶点跟踪方法及可读存储介质通过异源点云配准与同源点云配准相结合的方式进行靶点跟踪，在保证了靶点跟踪精度的基础上提高了靶点跟踪速度。
附图说明
[0042]本专利技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0043]图1是根据本专利技术一个实施例的靶点跟踪方法的流程图。
具体实施方式
[0044]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0045]参见图1，其示出了本专利技术的一个实施例的靶点跟踪方法。该靶点跟踪方法包括以下步骤：
[0046]基于受试者头部的医学影像图像获得头皮点云，并基于受试者的第一数据帧面部图像获得第一数据帧面部点云；
[0047]基于第一配准方法将所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云配准，以获得所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云之间的第一空间变换关系；
[0048]基于受试者的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种靶点跟踪方法，所述靶点跟踪方法包括以下步骤：基于受试者头部的医学影像图像获得头皮点云，并基于受试者的第一数据帧面部图像获得第一数据帧面部点云；基于第一配准方法将所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云配准，以获得所述头皮点云与所述第一数据帧面部点云之间的第一空间变换关系；基于受试者的第二数据帧面部图像获得第二数据帧面部点云；基于第二配准方法将所述第一数据帧面部点云与所述第二数据帧面部点云配准，以获得所述第一数据帧面部点云与所述第二数据帧面部点云之间的第二空间变换关系；基于靶点的初始位置信息、所述第一空间变换关系和所述第二空间变换关系获得第二数据帧面部图像中靶点的位置信息；基于前一帧的面部点云与当前帧的面部点云之间的实时的空间变换关系，获得靶点的实时位置信息。2.根据权利要求1所述的靶点跟踪方法，其中，基于受试者的当前帧的面部图像获得当前帧的面部点云的方法包括以下步骤：基于所述受试者的当前帧的面部图像通过点云图像重建获得当前帧的重建面部点云；基于所述当前帧的重建面部点云通过降采样获得所述当前帧的面部点云。3.根据权利要求2所述的靶点跟踪方法，其中，所述降采样的方法包括以下步骤：将所述当前帧的重建面部点云所在空间体素栅格化；判断每个体素栅格中是否包含有所述当前帧的重建面部点云中的点，当当前体素栅格中包含有当前帧的重建面部点云中的点，则从所述当前帧的重建面部点云中选取距离所述当前体素栅格中心点最近的点为采样点；遍历所述当前帧的重建面部点云获得采样点集合，所述采样点集合为所述当前帧的面部点云。4.根据权利要求3所述的靶点跟踪方法，其中，判断每个体素栅格中是否包含有所述当前帧的重建面部点云中的点的方法为判断点的坐标是否在当前体素栅格的坐标范围内，当所述点的坐标在所述坐标范围内时，则确定当前体素栅格包含有所述点。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的靶点跟踪方法，其中，基于第一配准方法将所述头皮点...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴安乐，毕馨方，夏瑞隆，
申请(专利权)人：优脑银河湖南科技有限公司，
类型：发明
国别省市：