[发明专利]一种确定内腔图像分支点和分支段的方法

说明书

本发明一种确定内腔图像分支点和分支段的方法属于医学、三维立体成像、数字图像处理等技术领域；该方法首先根据分支点为三或四个血管结合点的特性，以每个单像素血管特征点为圆心做圆，然后判断圆周点集是否同时满足两个条件，在满足的情况下，若干相邻的单像素血管特征点构成准分支点邻域，以其亚像素中心作为分支点，最后确定分支点邻域后，以分支点邻域为起点沿相邻像素检测分支段，若遇到另一个分支点邻域则为完整分支段，否则为半分支段；本发明方法不仅能够避免中断点被误判为分支点的问题，而且能够避免内腔中的少量其他微小特征也被误判为分支点的问题。

技术领域

本发明一种确定内腔图像分支点和分支段的方法属于医学、三维立体成像、数字图像处理等技术领域。

背景技术

相对于传统开腔手术，微创手术具有创口小、痛感轻、愈合快等优势，迎合了现代人的审美观念，因此日益受到广泛欢迎，应用在部分腹腔和颅腔手术中。微创手术目前主要的观察方式是内腔镜。内腔镜借助于多个针孔摄像机、氙灯光源拍摄充气膨胀后的内腔图像，呈现在显示器上供医生观察。目前最先进的内腔镜可获得很高质量的内腔图像，进而由内腔图像衍生出手术设备定位技术，准确度可达1mm。但是，内腔镜并未满足医生的观察需求，如图1所示：①内腔图像呈现在显示器上，医生需不断地在手术部位和显示器之间移动视线，因此影响医生手术操作的连贯性，且容易疲劳。②单个内腔镜观察局部，若医生需要大范围观察，则多个内腔镜同时介入人体，这既增加了患者的负担也增加了内腔镜线缆、发射/接收器、介入套管等的复杂与笨重程度；③有时需要助手辅助手持和移动多个内腔镜配合医生观察，给医生的手术操作带来不便。

针对上述不足，一些研究者基于增强现实技术提出了患者体表投影法，即利用投影机将内腔镜拍摄的图像投射在患者体表，以在需要时辅助医生判断，形成虚拟的表皮透明效果，如图2和图3所示。这些解决方案并未满足于简单投影，而是进一步探索利用方位追踪装置定位医生头部位置，据此调整投影机在患者体表投射图像的部位。

上述解决方案尚处于尝试阶段，仍存在可完善之处：①目前采用的方位追踪技术需在医生头部佩戴发射装置或标志物，增加了医生负担；②内腔图像为二维图像，并未反映内腔的多视角三维形貌；③患者体表并非平面，在其表面投影成像产生畸变，因此需根据患者体表的三维形貌校正投射图像，以便在患者体表观察到未畸变的内腔图像。

发明内容

针对上述可完善之处，申请人设计了一种微创手术中体表投影虚拟透明观察内腔方法，包括医生视角追踪方法，内腔三维建模方法和患者体表投影图像序列生成方法三方面内容。本发明体表投影虚拟透明观察内腔方法应用于微创手术的体表投影虚拟透明观察内腔系统中，拟针对非二次曲面的患者体表，结合医生视角和内腔三维模型，生成体表投影内腔图像，以得到更真实的虚拟腹腔透明效果；最终实现在不影响医生及手术环境的前提下，满足普通微创手术中医生对内腔辅助观察的需求。在本申请中，具体公开了一种确定内腔图像分支点和分支段的方法，该技术方案将作为核心技术用于微创手术中体表投影虚拟透明观察内腔方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种确定内腔图像分支点和分支段的方法，包括以下步骤：

步骤b131、根据分支点为三或四个血管结合点的特性，以每个单像素血管特征点Ri为圆心做半径为d的圆，其中，d根据摄像机分辨率和摄像机与目标距离来设定；

步骤b132、判断圆周点集C_i是否同时满足以下两个条件：

条件一、C_i中灰度接近R_i的点(|I(C_i)-I(R_i)|t_i)为交点，其数量为3或4，其中t_i根据R_i的灰度设定；

条件二、交点之间的点灰度|I(C_i)-I(R_i)|t_i；

如果：