[发明专利]一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备

说明书

本公开提供了一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备，该配准方法包括：确定所有定位球在影像设备坐标系中的第一坐标集合；确定所有定位球在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系。本公开通过直接将定位跟踪件置于患者身体上，不需要实现定位跟踪件与人体之间的刚性连接，避免了对人体的损害；且结合相应的配准算法，在传统的刚性变化的基础上，提升了影像设备坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准精度，达到了良好的配准效果。

技术领域

本公开涉及医疗导航领域，特别涉及一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备。

背景技术

医疗领域导航系统的工作流程一般包括医学成像、术前手术路径规划、术中病人图像空间注册、术中定位导航和术后效果评估。其中，术中病人图像空间注册，也称手术注册，是导航中的关键技术之一，其注册精度直接影响到手术最终的治疗结果。

常用的手术导航的注册方式是基于标记点注册，目前基于标记点注册主要由如下三步组成：(1)标记点在图像空间的识别；(2)标记点在手术空间的识别；(3)将图像空间识别的标记点和手术空间识别的标记点进行配准。传统的配准方法是将标记球透过皮肤插在患者的骨头上，这样标记球和人体之间是刚性连接，可直接通过刚性坐标转化即可得到两个不同空间内的转换关系，但是操作起来较为复杂，且对人体有伤害，不适合所有患者使用。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种定位跟踪件、配准方法、存储介质及电子设备，以解决现有技术中标记球与人体刚性连接操作复杂且对人体有损伤的问题。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种定位跟踪件，包括：预设数量的定位球，以及用于放置所有所述定位球的置物板。

本公开实施例还提出一种应用上述定位跟踪件实现的配准方法，包括：确定所有所述定位球在影像设备坐标系中的第一坐标集合；确定所有所述定位球在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系。

进一步，所述确定所述第一点集和所述第二点集之间的配准关系，包括：在所述第一坐标集合中随机选取一个第一定位点，并在所述第二坐标集合中确定与所述第一定位点距离最近的第二定位点；根据所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定第一旋转矩阵和第一平移矩阵；基于所述第一旋转矩阵、所述第一平移矩阵、所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定本次结果误差；检测所述本次结果误差与上一次结果误差之间的差值是否小于预设阈值；在所述差值小于所述预设阈值的情况下，确定所述第一旋转矩阵和所述第一平移矩阵为所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系；在所述差值大于或等于所述预设阈值的情况下，在所述第一坐标集合中重新选取一个点作为第一定位点，并进行下一次计算。

进一步，所述根据所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定第一旋转矩阵和第一平移矩阵，包括：确定所述第一坐标集合的第一质心坐标和所述第二坐标集合的第二质心坐标；根据所述第一质心坐标和所述第一定位点的坐标确定第一去质心坐标，根据所述第二质心坐标和所述第二定位点的坐标确定第二去质心坐标；根据所述第一去质心坐标和所述第二去质心坐标确定协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行奇异值分解，得到分解矩阵；根据所述分解矩阵确定所述第一旋转矩阵；根据所述第一旋转矩阵确定所述第一平移矩阵。

进一步，所述根据所述第一旋转矩阵确定所述第一平移矩阵，包括：基于所述第一旋转矩阵、所述第一质心坐标和所述第二质心坐标确定所述第一平移矩阵。

进一步，在本次计算为第一次计算时，所述检测所述本次结果误差与上一次结果误差之间的差值是否小于预设阈值，包括：检测所述本次结果误差与初始误差之间的差值是否小于预设阈值。

进一步，所述检测所述本次结果误差与初始误差之间的差值是否小于预设阈值之前，还包括：根据初始旋转矩阵、初始平移矩阵、所述第一定位点的坐标和所述第二定位点的坐标确定所述初始误差。