[发明专利]腹部外科介入手术的图像导航配准系统及相关装置

权利要求书

1.一种腹部外科介入手术的图像导航配准系统，其特征在于，基于包括参照体、相机跟踪手柄和配准物的图像导航系统实现，所述参照体、相机跟踪手柄和所述配准物均包括多个能被导航相机检测到的光学球；所述配准物还包括多个按预设顺序排列的球形结构，所述球形结构由能被所述导航相机检测到的材料制成；所述相机跟踪手柄还包括相机跟踪手柄支架和设置于所述相机跟踪手柄支架上的深度相机；所述腹部外科介入手术的图像导航配准系统包括：

数据获取模块，用于在患者处于第一呼吸态时，利用导航相机获取包含患者体内待测目标和所述配准物的位置信息的图像数据；

术前配准模块，用于将所述参照体固定于预设位置处，以使所述导航相机能够同时检测到所述配准物、参照体和所述待测目标，并利用所述参照体、配准物、导航相机以及所述图像数据，将物理空间与术前图像空间进行配准，并记录所述物理空间与术前图像空间的配准结果；

边缘检测模块，用于对所述图像数据进行边缘检测，以获得患者处于第一呼吸态时的术前腹部表面图像；

点集获取模块，用于将所述相机跟踪手柄设置于患者的腹部上方，利用所述深度相机检测患者处于多个不同呼吸态时的腹部表面图像，每个呼吸态时的腹部表面图像对应于一个腹部特征点集；

第一预处理模块，用于利用深度相机对处于不同呼吸态时的腹部表面图像进行预处理，以去除所述腹部表面图像中不是位于所述待测目标腹部上方的数据点，获得多个术中特征点集；

第二预处理模块，用于利用深度相机对术前腹部表面图像进行预处理，以去除所述术前腹部表面图像中不是位于所述待测目标腹部上方的数据点，并利用所述深度相机对预处理后的术前腹部表面图像进行采样，以获得术前腹部特征点集；

参考系转换模块，用于根据所述物理空间与术前图像空间的配准结果，将术中特征点集的参考系变换为术中图像空间；

术中配准模块，用于在所述术中图像空间中，对所述术中特征点集和多个所述腹部特征点集进行可变形配准。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘检测模块具体用于，利用预设的Canny边缘检测算子，对所述图像数据进行边缘检测，以获得患者处于第一呼吸态时的术前腹部表面图像；

所述预设的Canny边缘检测算子为基于自适应平滑滤波的Canny边缘检测算子。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述边缘检测模块利用预设的Canny边缘检测算子，对所述图像数据进行边缘检测，以获得患者处于第一呼吸态时的术前腹部表面图像具体用于，对所述图像数据依次进行高斯平滑滤波、梯度计算和非极性抑制，获取中间图像；

对所述中间图像做双门限检测，以获得患者处于第一呼吸态时的术前腹部表面图像。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

图像修正模块，用于判断所述术前腹部表面图像的大小与所述深度相机的视野范围的误差是否小于预设阈值，如果否，则对所述术前腹部表面图像进行分割，保留位于所述待测目标腹部上方区域的部分作为新的术前腹部表面图像；如果是，则触发所述第二预处理模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参考系转换模块具体用于，根据所述物理空间与术前图像空间的配准结果，依据预设变换关系，将术中特征点集的参考系变换为术中图像空间；

所述预设变换关系为：T_DOI,OI＝T_DOI,A·T_A,OC·T_OC,R·T_R,OI；其中，T_DOI,A表示所述深度相机到所述相机跟踪手柄上的光学球之间的转换关系，T_A,OC表示所述相机跟踪手柄上的光学球到所述深度相机之间的转换关系，T_OC,R表示导航相机到参照体之间的转换关系，T_R,OI表示所述物理空间与术前图像空间的配准结果。