[发明专利]一种基于点云分割的股骨颈配准方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种基于点云分割的股骨颈配准方法，包括将获取到的CT影像将断裂股骨颈进行分割，得到断裂股骨头A和股骨体B两个部位；将股骨头A和股骨体B的点云数据输入到pointnet神经网络中，分割分别得到股骨头相接面a和股骨体断裂相接面b；将分割得到的股骨头相接面a和股骨体断裂相接面b使用迭代程序进行配准，得到旋转矩阵M_{source‑＞target}；将得到的旋转矩阵应用于分割出的股骨头A，得到最终拼接好的股骨模型。本发明采用pointnet点云分割算法和icp点云配准算法，解决了断裂股骨颈的手术规划前的手术配准问题；采用ICP算法进行股骨拼接，从而实现自动将断裂的股骨头和股骨体模型进行复合。

技术领域

本发明涉及股骨颈配准的技术领域，具体地，涉及一种基于点云分割的股骨颈配准方法、系统及介质。

背景技术

在目前股骨颈骨折手术过程中，在手术前医生需要为病人将其断裂股骨体复原到原位，为此需要一个完整股骨模型的参考，所以在术前利用CT获取的图像进行术前手术规划至关重要。

在公开号为CN111383353A的中国发明专利中公开了一种基于高斯混合模型和轮廓描述子的断骨模型配准方法，包括以下步骤：S1：利用高斯混合模型对低曲率点进行聚类；S2：对每个聚类进行椭圆拟合，并根据椭圆参数提取断面点集；S3：根据断面轮廓构造轮廓描述子；S4：利用卷积自编码器对轮廓描述子进行降维，得到几何特征向量；S5：根据几何向量提取匹配点，并筛选得到基准点，然后根据基准点进行断骨模型配准。

上述发明通过结合高斯混合模型和轮廓描述子特征进行配准，虽然可以将断骨进行配准但是由于其依赖于特征提取的特征点，且效果难以做到保证鲁棒性。因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于点云分割的股骨颈配准方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种基于点云分割的股骨颈配准方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将获取到的CT影像将断裂股骨颈进行分割，得到断裂股骨头A和股骨体B两个部位，进行面绘制得到面片数据和点云数据；

步骤S2：将股骨头A和股骨体B的点云数据作为输入，输入到pointnet神经网络中，分割分别得到股骨头相接面a和股骨体断裂相接面b；

步骤S3：将分割得到的股骨头相接面a和股骨体断裂相接面b使用迭代程序进行配准，其中a是source、b是target，得到旋转矩阵M_{source-＞target}；

步骤S4：将得到的旋转矩阵应用于分割出的股骨头A，A′＝*M，得到最终拼接好的股骨模型，其中A′为应用旋转矩阵M后的股骨头。

优选地，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S2.1：pointnet中通过使用三维STN(Spatial Transformation Network)解决获得不同数据的旋转性问题，学习到点云的位姿信息进行后续的分割任务；

步骤S2.2：pointnet中通过使用全局池化层来解决无序性问题，网络对每个点进行一定程度特征提取后通过全局池化层获取到点云整体特征。

优选地，所述步骤S2还包括：

步骤S2.3：在进行使用pointnet程序对股骨颈进行分割之前，需要使用一些已经标注好的点云数据进行训练，得到训练好的pointnet模型后进行点云分割。

优选地，所述步骤S3中的迭代程序主要是通过最小二乘法来进行优化，通过寻找每个点的最近邻匹配点来进行计算误差，获取得到旋转矩阵。

本发明还提供一种基于点云分割的股骨颈配准系统，所述系统包括如下模块：