[发明专利]标记球定位方法及其应用

说明书

本发明公开了标记球定位方法及其应用，包括步骤：(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)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，并依次与实际标记球组成的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；得到所有候选点集；(4)将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。本发明采用非金属的标记物避免了金属标记物对CT影像带来伪影造成的配准误差以及钢珠和示踪器的制造和测量误差造成的配准误差。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种标记球定位方法及其应用。

背景技术

肺癌是对人生命和健康威胁最大的癌症之一，肺部活检是肺部肿瘤诊断的金标准，肺部活检手术需要具有丰富临床经验的医生取出病灶进行病理分析。手术导航系统主要原理就是将CT影像空间的影像坐标系和人体空间的设计坐标系进行配准，从而实现将手术器械实时显示在影像空间内。影像坐标系和设计坐标系的配准，需要在人体放置钢珠和示踪器进行定位、配准。而钢体结构在加工和测量时存在误差，且将钢珠和示踪器进行配准时也会产生误差，另外，钢珠作为金属标记物，会对CT影像带来伪影，最终导致影像坐标系和设计坐标系之间存在较大的配准误差。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出了一种标记球定位方法及其应用，采用非金属的标记物代替现有技术中的钢球和示踪球来对设计坐标系和影像坐标系进行配准，避免了金属标记物对CT影像带来伪影造成的配准误差以及钢珠和示踪器的制造和测量误差造成的配准误差。

技术方案：

标记球定位方法，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。

所述实际标记球材料为丙烯腈-丁二烯共聚物。

所述标记球直径为11～13mm。

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。

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。

所述步骤(22)求取每个疑似标记球的质心的坐标的步骤为：