【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像，具体涉及一种目标配准跟踪方法、目标配准跟踪系统及手术导航系统。
技术介绍
1、近年来，增强现实技术取得越来越多的突破，极大的推动了数字医疗领域的发展和应用。将患者术前扫描的mr/ct图像叠加到患者身上不仅可以让医生更加直观的浏览患者的解剖结构，还能更加精准的呈现术前规划路径。精确的虚实配准是增强现实应用手术场景的重要环节，可以有效提高手术的精度，缩短手术时间，也将极大减少患者的术中损伤，加快患者术后恢复。增强现实显示技术结合外科手术正成为了数字医疗上的一种新趋势。
2、由于手术场景的特殊性，目前大部分的方法都是基于检测标记物进行辅助配准和追踪。但是额外标记物的存在不仅让手术过程稍显繁琐，必须确保标记物从术前一直附着在患者待配准部位上，并且标记物的放置也不能出现移位、弯曲等情况，条件比较苛刻。另外，由于高精度深度拍摄装置高昂的价格，很多增强现实设备上并没有采用深度拍摄装置或者采用深度拍摄装置精度并不是很高。因此，实现准确方便的低纹理目标的高精度全息图像配准在增强现实医疗领域仍然是重要且具有挑战性的工作。
3、目前缺乏简便有效的解决方案解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种目标配准跟踪方法、目标配准跟踪系统及手术导航系统，基于图像扫描进行全息图像与目标的无标记物配准。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种目标配准跟踪方法，所述方法包括：配准阶段，具体包括：根据监测对象的医学图像，建立所述监测对象的采样模型
3、可选的，所述根据所述监测对象的光学图像，建立所述监测对象的立体模型点云，具体包括：围绕所述监测对象旋转一周并拍摄多张照片，并根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云。
4、可选的，在根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云前，根据拍摄到的每一张照片，获取每一张照片中所述监测对象的边界框。
5、可选的，在根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云前，根据任意两个相邻获得的照片，获取两张照片中所述监测对象之间的稠密匹配关系。
6、可选的，调整照片拍摄的时间间隔和\或每次拍摄的所述拍摄装置的位姿，以使任意两个相邻获得的照片的拍摄视角在一预设角度范围内。
7、可选的，所述将所述采样模型点云与所述立体模型点云进行配准，具体包括：根据所述采样模型点云和所述立体模型点云的点特征直方图，建立所述采样模型点云和所述立体模型点云之间的匹配参数；根据所述匹配参数，对所述采样模型点云和所述立体模型点云进行icp配准。
8、为实现上述目的，本专利技术还提供一种目标配准跟踪系统，应用于上述任一所述的目标配准跟踪方法，包括：拍摄装置，用于获取所述监测对象的光学图像和\或获取所述监测对象的当前视角图像；第一生成模块，用于建立所述监测对象的采样模型点云和\或所述监测对象的立体模型点云；计算模块，用于根据所述当前视角图像和所述配准步骤中的所述锚定图像，获取所述当前视角图像与所述锚定图像之间的位姿关系；第二生成模块，用于根据所述位姿关系，生成与所述当前视角图像匹配的所述采样模型点云的图像。
9、为实现上述目的，本专利技术还提供一种手术导航系统，其特征在于，包括：存储器，存储有计算机程序；光学相机，用于获取监测对象的光学图像；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行：获取所述监测对象的当前视角图像；根据所述当前视角图像和至少一帧锚定图像，获取所述当前视角图像与所述锚定图像之间的位姿关系，所述当前视角图像和所述锚定图像均为所述光学相机拍摄得到，且所述锚定图像先于所述当前视角图像拍摄；配准所述监测对象的采样模型点云和所述监测对象的立体模型点云，所述采样模型点云根据所述监测对象的医学图像建立，所述立体模型点云根据所述锚定图像建立；根据所述位姿关系，生成与所述当前视角图像匹配的所述采样模型点云的图像以用于生成手术导航信息；显示器，与所述处理器和所述存储器通信相连，用于显示与所述当前视角图像匹配的所述采样模型点云的图像。
10、可选的，所述显示器包括ar眼镜。
11、可选的，所述监测对象的采样模型点云和所述监测对象的立体模型点云的配准过程循环执行多次，直至所述监测对象的采样模型点云和所述监测对象的立体模型点云之间的误差达到设定阈值。
12、为实现上述目的，本专利技术还提供一种可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述目标配准跟踪方法。
13、本专利技术提供的目标配准跟踪方法、目标配准跟踪系统及手术导航系统具有如下有益效果：
14、本专利技术提供一种目标配准跟踪方法，所述方法包括：配准阶段，具体包括：根据监测对象的医学图像，建立所述监测对象的采样模型点云；根据所述监测对象的光学图像，建立所述监测对象的立体模型点云；将所述采样模型点云与所述立体模型点云进行配准；跟踪阶段，具体包括：获取所述监测对象的当前视角图像；根据所述当前视角图像和所述配准步骤中的所述监测对象的光学图像中的至少一帧的锚定图像，获取所述当前视角图像与所述锚定图像之间的位姿关系；根据所述位姿关系，生成与所述当前视角图像匹配的所述采样模型点云的图像。如此设置，本专利技术实现完全基于图像扫描进行全息图像与目标的无标记物配准，实现更加直观的浏览患者的解剖结构，还能更加精准的呈现术前规划路径。
15、本专利技术还提供一种目标配准跟踪系统，由于所述目标配准跟踪系统应用于上述任一所述的目标配准跟踪方法，因此所述目标配准跟踪系统能够实现完全基于图像扫描进行全息图像与目标的无标记物配准，实现更加直观的浏览患者的解剖结构，还能更加精准的呈现术前规划路径。
16、本专利技术还提供一种手术导航系统，由于所述手术导航系统应用于上述任一所述的目标配准跟踪方法，因此所述手术导航系统能够实现完全基于图像扫描进行全息图像与目标的无标记物配准，实现更加直观的浏览患者的解剖结构，还能更加精准的呈现术前规划路径。
17、本专利技术还提供一种可读存储介质，由于所述可读存储介质用于执行上述任一所述的目标配准跟踪方法，因此所述可读存储介质能够实现完全基于图像扫描进行全息图像与目标的无标记物配准，实现更加直观的浏览患者的解剖结构，还能更加精准的呈现术前规划路径。
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1.一种目标配准跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，所述根据所述监测对象的光学图像，建立所述监测对象的立体模型点云，具体包括：
3.如权利要求2所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，在根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云前，根据拍摄到的每一张照片，获取每一张照片中所述监测对象的边界框。
4.如权利要求2所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，在根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云前，根据任意两个相邻获得的照片，获取两张照片中所述监测对象之间的稠密匹配关系。
5.如权利要求2所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，调整照片拍摄的时间间隔和\或每次拍摄的位姿，以使任意两个相邻获得的照片的拍摄视角在一预设角度范围内。
6.如权利要求1所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，所述将所述采样模型点云与所述立体模型点云进行配准，具体包括：
7.一种目标配准跟踪系统，其特征在于，应用于如权利要求1至6中任一所述的目标配准跟踪方法，包括：
8.一种手术导
9.如权利要求8所述的手术导航系统，其特征在于，所述显示器包括AR眼镜。
10.如权利要求8所述的手术导航系统，其特征在于，所述监测对象的采样模型点云和所述监测对象的立体模型点云的配准过程循环执行多次，直至所述监测对象的采样模型点云和所述监测对象的立体模型点云之间的误差达到设定阈值。
...【技术特征摘要】
1.一种目标配准跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，所述根据所述监测对象的光学图像，建立所述监测对象的立体模型点云，具体包括：
3.如权利要求2所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，在根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云前，根据拍摄到的每一张照片，获取每一张照片中所述监测对象的边界框。
4.如权利要求2所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，在根据多张所述照片建立所述监测对象的立体模型点云前，根据任意两个相邻获得的照片，获取两张照片中所述监测对象之间的稠密匹配关系。
5.如权利要求2所述的目标配准跟踪方法，其特征在于，调整照片拍摄的时间间隔和\或每次拍摄...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁皓博，张馨月，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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