[发明专利]基于模板匹配的颅缝早闭手术切割坐标生成系统

权利要求书

1.一种基于模板匹配的颅缝早闭手术切割坐标生成系统，其特征在于，该系统包括：模型重建模块、点云配准模块、坐标生成模块；

所述模型重建模块，配置为获取患者原始颅骨的CT数据并重建三维模型，作为第一模型；

所述点云配准模块，配置为通过点云配准方法计算所述第一模型与各第二模型的配准误差，并构建两两模型之间的旋转矩阵、平移矩阵；所述第二模型为预构建的手术模板库中各模板对应的三维颅骨模型；

所述坐标生成模块，配置为对所述第一模型，根据第三模型与其之间的旋转矩阵、平移矩阵，将所述第三模型对应的颅骨切割的三维坐标进行转换，得到其对应的颅骨切割坐标；所述第三模型为最小配准误差对应的第二模型；

所述预构建的手术模板库为预设的颅缝早闭手术切割的三维坐标与预设的三维颅骨模型的映射关系。

2.根据权利要求1所述的基于模板匹配的颅缝早闭手术切割坐标生成系统，其特征在于，所述颅缝早闭手术方案规划系统还包括判断更新模块：

所述判断更新模块，配置为对所述第一模型对应的颅骨切割坐标中的任一坐标，计算其与所述第一模型各点云的欧式距离，并选取欧式距离最小的点云坐标对其进行更新。

3.根据权利要求1所述的基于模板匹配的颅缝早闭手术切割坐标生成系统，其特征在于，所述坐标生成模块中“将所述第三模型对应的颅骨切割的三维坐标进行转换，得到其对应的切割坐标”，其方法为：

C_i”＝R_m×C_i+T_m

其中，R_m表示两两模型之间的旋转矩阵，T_m表示两两模型之间的平移矩阵，C_i、C_i”分别表示转换前后的三维坐标。

4.根据权利要求1所述的基于模板匹配的颅缝早闭手术切割坐标生成系统，其特征在于，所述手术模板库，其构建方法为：

步骤A10，获取已标注颅缝早闭手术切割坐标的三维颅骨模型；

步骤A20，通过深度相机获取所述已标注颅缝早闭手术切割坐标的三维颅骨模型的二维图像及三维点云数据；

步骤A30，对所述二维图像，通过预训练的Mask R-CNN模型获取其标注的切割目标区域对应的mask边缘信息；

步骤A40，通过2D-3D映射获取mask边缘上以及mask边缘内的各像素点对应的三维坐标，并在所述三维点云数据中进行点云体素的标记；

步骤A50，基于标记后的三维点云数据、所述已标注颅缝早闭手术切割坐标的三维颅骨模型作为模板构建手术模板库。

5.根据权利要求4所述的基于模板匹配的颅缝早闭手术切割坐标生成系统，其特征在于，步骤A30“对所述二维图像，通过预训练的Mask R-CNN模型获取其标注的切割目标区域对应的mask边缘信息”，其方法为：

步骤A31，通过预训练的Mask R-CNN模型获取二维图像标注的切割目标区域对应的包围框，从包围框的左上角像素点按照从左到右的顺序搜索，找到满足性质1的像素点记为该行轮廓起点S，并置灰度值为255；

步骤A32，从S开始向右继续搜索，若当前像素点满足轮廓点定义，则将当前点标记为轮廓点C，灰度值置为255；

步骤A33，继续向右搜索直到当前像素点满足性质2，将当前像素点记为该行轮廓终点E，并置灰度值为255；

步骤A34，从下一行包围框起点开始向右搜索，重复步骤A31-步骤A34，直至达到包围框右下角像素点，得到切割目标区域的mask边缘信息；

性质1：若像素点(i，j-1)的灰度值为0，而像素点(i，j)的灰度值为1，则像素点(i，j)为该行轮廓的左侧起点；

性质2：若像素点(i，j)的灰度值为1，而像素点(i，j+1)的灰度值为0，则像素点(i，j)为该行轮廓的右侧起点。