[发明专利]骨盆配准的方法、装置、计算机可读存储介质和处理器

说明书

本申请提供了一种骨盆配准的方法、装置、计算机可读存储介质和处理器，该方法包括：根据M个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型和一次配准矩阵；根据N个第二标记点对一次配准模型与实际骨盆进行配准，得到二次配准模型和二次配准矩阵；删除第一配准误差大于误差阈值的第二标记点，并确定剩余的第二标记点为第三标记点；根据多个第三标记点对一次配准模型与实际骨盆进行配准，得到三次配准模型和三次配准矩阵；确定第一配准误差的平均值和第二配准误差的平均值中较小的对应的配准矩阵为优化配准矩阵；确定优化配准矩阵对应的配准模型为优化配准模型。该方法解决了现有技术中骨盆配准的误差大的问题。

技术领域

本申请涉及骨盆配准技术领域 ，具体而言，涉及一种骨盆配准的方法、装置、计算机可读存储介质和处理器。

背景技术

医疗手术机器人视觉导航通常用于需要高度准确性和精准性的应用中，在骨科关节置换手术以及其他机器人辅助或完全自主的手术程序中，特别是在髋关节置换手术中，骨盆配准注册，是影响手术精准性较大的环节之一。将术中患者实际骨骼与对应的虚拟或计算机骨模型配准，以使实际的物理的骨头位姿与虚拟骨模型相关联，骨头位姿包括骨头的位置与旋转取向。这样，可以根据在虚拟骨模型上术前规划，来实际精准指导术中医师对患者生理骨的实际操作，降低手术风险。由于骨盆的复杂几何形状，特别是髋臼的球型凹陷结构，骨盆的三维术中点云配准是具有挑战性的。尽管本领域中存在用于配准患者骨盆的某些方法，但是本领域中需要在减少配准时间的同时保障提升配准精度的配准方法。

传统常用的迭代最近点算法 ICP，由于算法本身特性和目标函数的约束，算法常易因噪声数据和不良点对信息影响而陷入局部优化解，丢失优化解。使得在术中复杂工况环境下，采点质量不佳的点集配准结果易得到较大偏差，配准失败不仅为术中高压环境下的操作医师带来较大的心理负担，同时也会为系统引导精准手术操作带来隐患，从而导致手术失败甚至事故的发生。

因此，消除或降低噪声和不良点对数据对配准算法的影响，以及尽可能使 ICP 计算时跳出局部优化，求取优化解，对面向术中骨盆配准的迭代最近点 ICP 算法进行优化是本领域所需要的。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种骨盆配准的方法、装置、计算机可读存储介质和处理器，以解决现有技术中骨盆配准的误差大的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种骨盆配准的方法，所述方法包括：一次配准步骤，根据M个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型和一次配准矩阵，所述第一标记点为所述骨盆的任意一点，至少三个所述第一标记点不位于同一条直线，M≥3；二次配准步骤，根据N个第二标记点对所述一次配准模型与实际骨盆进行配准，得到二次配准模型和二次配准矩阵，所述第二标记点为所述骨盆的任意一点，NM；删点步骤，删除第一配准误差大于误差阈值的所述第二标记点，并确定剩余的所述第二标记点为第三标记点，所述第一配准误差为第一距离与第二距离的均方根误差，所述第一距离为所述第二标记点与预定点的距离，所述第二距离为所述第二标记点在所述二次配准模型的对应点与所述预定点在所述二次配准模型的对应点的距离；三次配准步骤，根据多个所述第三标记点对所述一次配准模型与实际骨盆进行配准，得到三次配准模型和三次配准矩阵；第一确定步骤，根据所述第一配准误差的平均值和第二配准误差的平均值确定优化配准矩阵，所述优化配准矩阵为所述第一配准误差的平均值和第二配准误差的平均值中较小的对应的配准矩阵，所述第二配准误差为所述第一距离与第三距离的均方根误差，所述第三距离为所述第二标记点在所述三次配准模型的对应点与所述预定点在所述三次配准模型的对应点的距离；第二确定步骤，确定所述优化配准矩阵对应的配准模型为优化配准模型。