[发明专利]基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法及系统

权利要求书

1.一种基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法，其特征在于，该方法先在SS-OCT手术导航系统中引入引导光源对手术区域进行标记，通过引导光源在OCT图像与显微图像产生的激光点对作为基准点对，然后利用单应性矩阵求解基准点对之间的对应关系从而将OCT图像与二维显微图像进行配准，具体包括以下步骤：

1)获取二维显微图像中的二维基准点与OCT图像中的三维基准点作为基准点对，将二维基准点与三维基准点之间的对应关系描述为：

其中，s为一个任意的比例常数，[u v 1]^T为像素坐标系中二维基准点坐标，M_int和M_ext分别为相机的内、外参数矩阵，[X_w Y_w 0 1]^T为世界坐标系中三维基准点坐标；

2)将单应性矩阵描述为：

通过至少6组基准点对的坐标，利用直接线性变换法得到单应性矩阵H的近似解；

3)利用L-M方法对步骤2)得到的单应性矩阵H的近似解进行优化，得到单应性矩阵H的优化解，即得到优化后的单应性矩阵H；

4)通过步骤3)得到优化后的单应性矩阵后，由旋转矩阵的正交性得到下式：

其中h_i为单应性矩阵第i列参数所组成的列向量，i＝1，2，3；为了简化计算，定义一个过渡矩阵B，B描述为：

将(4)式带入(3)式并经过变换得到下式：

其中：

b＝[B₁₁，B₁₂，B₂₂，B₁₃，B₂₃，B₃₃]^T；

v_ij＝[h_i1h_j1，h_i1h_j2+h_i2h_j1，h_i2h_j2，h_i3h_j1+h_i1h_j3，h_i3h_j2+h_i2h_j3，h_i3h_j3]^T；

h_i＝[h_i1，h_i2，h_i3]^T；

其中，i＝1，2，3；j＝1，2，3；

通过至少3个单应性矩阵对式(5)进行求解，式(5)此时为超定方程组，通过SVD分解方法对b的最小二乘解进行估计，解得矩阵B；

5)根据步骤4)的结果，利用Cholesky分解方法求出相机的内参数矩阵；

6)通过步骤3)得到优化后的单应性矩阵和步骤5得到的内参数矩阵求解出外参数矩阵；

7)引入畸变系数对步骤3)得到的优化后的单应性矩阵、步骤5)得到的内参数矩阵和步骤6)得到的外参数矩阵进行优化，最终获得图像配准所需得单应性矩阵、相机内参数矩阵以及相机外参数矩阵。