[发明专利]标记球定位方法及其应用

权利要求书

1.标记球定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在人体病灶处安装至少三个共面不共线的实际标记球，采集含有前述实际标记球的影像；

(2)提取影像中所有球体作为疑似标记球，并分别求出各球体的质心；

(3)实际标记球组成设计坐标系下的实际点集，选择与实际标记球个数相同的疑似标记球构成若干待匹配点集，将每一所述待匹配点集依次与所述实际点集进行匹配与否的判断；若匹配，则将该待匹配点集作为候选点集；否则，将其剔除；直至完成所有待匹配点集与实际点集之间的匹配判断，得到所有候选点集；

(4)将步骤(3)得到的候选点集与实际点集进行配准，选取投影误差最小的候选点集对应的标记球组合作为最终标记球组合。

2.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述实际标记球表层材料为丙烯腈-丁二烯共聚物。

3.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述实际标记球直径为11～13mm。

4.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为：

(21)在影像坐标系中，沿平行于球体横断面进行切片，使用霍夫变换检测所有切片中的圆并进行圆聚类得到若干组圆组合，每个圆组合定义一个疑似标记球；

(22)求取每个疑似标记球的质心的坐标。

5.根据权利要求4所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(21)的圆聚类为：将检测到的所有圆中的某一个设为种子圆，遍历其他所有检测到的圆，并计算每个圆的圆心与种子圆的圆心之间的欧氏距离，若欧式距离小于设定阈值，则将其对应的圆与该种子圆归为一类，直至该种子圆遍历完所有圆后，得到某一疑似标记球的圆组合；重复上述聚类过程，得到所有疑似标记球的圆组合。

6.根据权利要求4所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(22)求取每个疑似标记球的质心的坐标的步骤为：

通过步骤(21)得到的每一个疑似标记球的圆组合中的所有圆的圆心在平行于横断面的同一个二维坐标系下的坐标满足高斯分布：μ是所有样本的平均值，σ是所有样本的标准差；正态分布n～N(μ,σ)的置信区间是[μ-λσ,μ+λσ]，其中λ根据置信水平而定；据此求得球体质心的x、y坐标为置信区间内样本的平均值，z坐标为圆聚类得到的每个圆组合内所有圆的z坐标中间值。

7.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述待匹配点集通过随机选择与实际标记球个数相同疑似标记球组成。

8.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述待匹配点集的选取方法为：先随机选择一个疑似标记球，然后选取与该疑似标记球之间的位置关系与实际点集中各实际标记球之间相对位置关系相同的其他疑似标记球组成待匹配点集。

9.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述待匹配点集与所述实际点集之间的匹配与否采用如下标准进行判断：

a.待匹配点集中任意两点之间的实际欧式距离与实际点集中对应两点之间的真实欧式距离的偏差是否小于第一阈值；

b.待匹配点集中的任意三个点之间的两条连线之间的夹角与实际点集中对应两条连线之间的实际夹角的偏差是否小于第二阈值；

c.待匹配点集所在平面的平面度与实际点集所在平面的实际平面度之间的偏差是否小于第三阈值；

当a、b、c的偏差均在对应阈值范围之内时，判定该待匹配点集与实际点集匹配，否则判定为不匹配。

10.根据权利要求1所述的标记球定位方法，其特征在于：所述步骤(4)中，候选点集与实际点集的配准采用刚体配准方法，求出影像坐标系与设计坐标系的旋转变换矩阵R和平移变换矩阵T。