[发明专利]一种基于定位标识进行空间配准的方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于定位标识进行空间配准的方法及设备，所述方法包括：根据基本图像单元确定分层粒度并基于分层粒度对所获取的三维图像数据进行分层解析，以获得多个单层图像；对所述多个单层图像中的每个进行图像识别以确定多个特征点并构建第一配准矩阵，利用所述第一配准矩阵将定位设备的定位空间与三维图像数据进行配准；获取具有定位标识的机械单元的实时图像数据，利用所述定位设备对所述实时图像数据中的定位标识进行识别；基于所识别的定位标识从所述多个特征点中选择至少一个匹配特征点以构建第二配准矩阵，并利用所述第二配准矩阵将所述定位设备的定位空间与机械单元的实时图像数据进行配准。

技术领域

本发明涉及器械导航领域，并且更具体地，涉及一种基于定位标识进行空间配准的方法及设备。

背景技术

机器人辅助手术技术是集多项现代高科技手段于一体的综合技术。外科医生可以远离手术台操纵机器人进行手术。利用机器人做手术时，医生的双手不碰触患者。一旦切口位置被确定，装有照相机和其他外科工具的机械臂将实施切断、止血及缝合等动作，外科医生只需坐在通常是手术室的控制台上，观测和指导机械臂工作。未来，机器人辅助手术技术能够让医生在地球的一端对另一端的患者实施手术。

空间配准是机器人辅助手术领域中的重要技术。空间配准将图像、跟踪系统和机器人手臂的协调系统对齐，使机器人手臂了解图像上计划的计划位置，并对手术器械进行实时监测。通过实时监测的空间配准来准确地对机器人手臂进行定位，可以发现手术器械可视化是至关重要的。

目前，医生必须将机器人手臂移动到患者特定区域，例如患者身体上的基准标记，以便配准机器人手臂。然而，机器人手臂的重量导致这项任务很难完成。这在一些手术中是不可能的，例如脊柱植入手术。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种基于定位标识进行空间配准的方法及设备。本申请的配准系统可以分为三个部分：(1)定位设备和图像的空间配准；(2)定位设备和机器人手臂的空间配准；(3)以及对机器人手臂的中心点进行定位的视觉修正。

根据本发明的一个方面，提供一种基于定位标识进行空间配准的方法，所述方法包括：

获取与目标对象的目标区域相关联的三维图像数据；

根据基本图像单元确定分层粒度并基于分层粒度对所述三维图像数据进行分层解析，以获得多个单层图像；

对所述多个单层图像中的每个进行图像识别以确定多个特征点；

基于所述多个特征点构建第一配准矩阵，利用所述第一配准矩阵将定位设备的定位空间与三维图像数据进行配准；

获取具有定位标识的机械单元的实时图像数据，利用所述定位设备对所述实时图像数据中的定位标识进行识别；

基于所识别的定位标识从所述多个特征点中选择至少一个匹配特征点；以及

基于所述至少一个特征匹配点构建第二配准矩阵，并利用所述第二配准矩阵将所述定位设备的定位空间与机械单元的实时图像数据进行配准，从而实现机械单元的实时图像数据与所述三维图像数据的空间配准。

其中，在获取与目标对象的目标区域相关联的三维图像数据之前还包括：

在所述目标对象的目标区域设置具有电子计算机断层扫描CT标识的支架并为所述目标对象的目标区域拍摄多个CT断面图像或锥形束CT断面图像。

其中，根据预先设定的医学图像要求确定所拍摄的多个CT断面图像或锥形束CT断面图像中的每个的质量评分。

其中，当质量评分低于标准分数的CT断面图像或锥形束CT断面图像的数量大于高数量阈值时，将多个CT断面图像或锥形束CT断面图像丢弃。