一种三维图像处理方法、系统、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维图像处理方法、系统、装置及存储介质，所述方法包括：获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像；通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点；将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性。本发明专利技术在用户进行头部手术前，对用户的三维人体头部图像进行图像处理，完成不依赖于初值的激光点云匹配的手术导航注册，操作简单方便，提高了计算的速度和结果的准确性。

A Three-dimensional Image Processing Method, System, Device and Storage Media

The invention discloses a three-dimensional image processing method, system, device and storage medium. The method includes: acquiring the three-dimensional surface information of the captured three-dimensional human head image, intercepting the surface image of the three-dimensional human head image through image processing, and collecting the scattering of the three-dimensional human head image surface in a preset time by a laser registration tool with a near infrared detector. Points are registered to complete the transformation from the point coordinate system to the image coordinate system. Laser registration tool is used to collect points in specific areas of the face, and the results of rotation and translation transformation matrix change are obtained. The coordinates are displayed in the image space to verify the accuracy of registration. The invention performs image processing on the user's three-dimensional human head image before the user performs head surgery, completes the operation navigation registration which does not depend on the initial value of laser point cloud matching, is simple and convenient to operate, and improves the speed of calculation and the accuracy of results.

【技术实现步骤摘要】
一种三维图像处理方法、系统、装置及存储介质
本专利技术涉及医学图像处理
，尤其涉及一种三维图像处理方法、系统、装置及存储介质。
技术介绍
神经外科类疾病因其致残率和病死率高而成为目前严重危害人类健康的重要疾病之一，在保护脑功能的同时最大范围切除脑肿瘤组织是保持患者生存质量、降低致残率的基础保障，是神经外科追求的目标。因此，具备精准定位的导航系统是神经外科手术成功的关键，导航定位系统、影像图像扫描层厚、跟踪器的精度等系统误差，以及操作人员的偶然误差和术中组织的漂移等，都会使导航精度下降；而术前注册是导航手术中至关重要的步骤，也是影响导航精度的重要环节；术前注册是指在手术前，需要将图像坐标系、头部跟踪器坐标系以及定位系统的坐标系进行变换，统一变换到图像坐标系中。常规的术前注册方式有三种：体表解剖标记注册、头皮标记物注册以及激光扫描注册。国内的很多手术导航产品均采用标记点注册（主要是体表解剖标记注册），精度低，操作复杂；而国外已经率先使用激光扫描注册，且被临床证明快速高效。激光扫描注册采用的方式是非接触型无标记扫描，采集点具有随机性；ICP（迭代最近点）是一种不需要特征分割的精确的配准算法，适用于无标记注册，但是对初值（迭代的初始输入变换矩阵，在迭代运算中，初值是一个常规性的必备概念）的依赖性大。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术上述缺陷，本专利技术提供一种三维图像处理方法、系统、装置及存储介质，在用户进行头部手术前，对拍摄的用户的三维人体头部图像进行图像处理，完成不依赖于初值的激光点云匹配的手术导航注册，无需贴标志点，且不接触皮肤，一步完成配准工作，操作简单方便，提高了计算的速度和结果的准确性，提高了注册精度。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种三维图像处理方法，其中，所述三维图像处理方法包括：获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像；通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点；将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性。所述的三维图像处理方法，其中，所述获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像具体包括：截取三维人体头部图像的表面图像包括：三维人体头部图像中额头、眼睛和鼻子的部分；根据灰度值等值点阈值的设定，获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息；以鼻尖的坐标为中心，垂直于鼻尖的方向为图像的Y轴，从鼻尖往左右两侧为X方向，沿着鼻子向上为Z轴正方向；在X方向选择正负第一距离，Z方向选择向上第二距离，截取三维人体头部图像的表面图像。所述的三维图像处理方法，其中，所述第一距离为70厘米，所述第二距离为110厘米。所述的三维图像处理方法，其中，所述通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点具体包括：通过带有近红外探测器的激光注册工具对截取的表面图像扫描；在预设时间内采集表面图像中突出区域的多个离散点，并获取所有离散点的坐标。所述的三维图像处理方法，其中，所述预设时间为10~16秒。所述的三维图像处理方法，其中，所述将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换具体包括:将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，并判断是否匹配成功；如果匹配成功，则输出相应的变换矩阵和精度，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；如果匹配失败，则重新进行配准。所述的三维图像处理方法，其中，所述通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性具体包括：通过激光注册工具的探测笔接触三维人体头部图像的任意穴位，采集并记录接触点的空间坐标，得到变换矩阵变化结果；将坐标显示在图像空间中，通过图像中位置的显示和实际穴位的对比，进一步验证配准的准确性。一种三维图像处理系统，其中，所述三维图像处理系统包括：信息获取模块，用于获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像；散点采集模块，用于通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点；配准转换模块，用于将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；坐标显示模块，用于通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性。所述的三维图像处理系统，其中，所述信息获取模块具体包括：获取单元，用于根据灰度值等值点阈值的设定，获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息；设置单元，用于以鼻尖的坐标为中心，垂直于鼻尖的方向为图像的Y轴，从鼻尖往左右两侧为X方向，沿着鼻子向上为Z轴正方向；选择单元，用于在X方向选择正负第一距离，Z方向选择向上第二距离，截取三维人体头部图像的表面图像。所述的三维图像处理系统，其中，所述散点采集模块具体包括：扫描单元，用于通过带有近红外探测器的激光注册工具对截取的表面图像扫描；采集单元，用于在预设时间内采集表面图像中突出区域的多个离散点，并获取所有离散点的坐标。所述的三维图像处理系统，其中，所述配准转换模块具体包括：配准单元，用于将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，并判断是否匹配成功；转换单元，用于如果匹配成功，则输出相应的变换矩阵和精度，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；重配单元，用于如果匹配失败，则重新进行配准。所述的三维图像处理系统，其中，所述坐标显示模块具体包括：采集记录单元，用于通过激光注册工具的探测笔接触三维人体头部图像的任意穴位，采集并记录接触点的空间坐标，得到变换矩阵变化结果；对比验证单元，用于将坐标显示在图像空间中，通过图像中位置的显示和实际穴位的对比，进一步验证配准的准确性。一种三维图像处理装置，其中，包括如上所述的三维图像处理系统，还包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的三维图像处理程序，所述三维图像处理程序被所述处理器执行时实现如上所述的三维图像处理方法的步骤。一种存储介质，其中，所述存储介质存储有三维图像处理程序，所述三维图像处理程序被处理器执行时实现如上所述三维图像处理方法的步骤。本专利技术公开了一种三维图像处理方法、系统、装置及存储介质，所述方法包括：获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像；通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点；将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性。本专利技术在用户进行头部手术前，对用户的三维人体头部图像进行图像处理，完成不依赖于初值的激光点云匹配的手术导航注册，无需贴标志点，且不接触皮肤，一步完成配准工作，操作简单方便，提高了计算的速度和结果的准确性，并提高了注册精度。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维图像处理方法，其特征在于，所述三维图像处理方法包括：获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像；通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点；将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性。

【技术特征摘要】
1.一种三维图像处理方法，其特征在于，所述三维图像处理方法包括：获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像；通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点；将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性。2.根据权利要求1所述的三维图像处理方法，其特征在于，所述获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息，经图像处理截取三维人体头部图像的表面图像具体包括：截取三维人体头部图像的表面图像包括：三维人体头部图像中额头、眼睛和鼻子的部分；根据灰度值等值点阈值的设定，获取已拍摄的三维人体头部图像中的三维表面信息；以鼻尖的坐标为中心，垂直于鼻尖的方向为图像的Y轴，从鼻尖往左右两侧为X方向，沿着鼻子向上为Z轴正方向；在X方向选择正负第一距离，Z方向选择向上第二距离，截取三维人体头部图像的表面图像。3.根据权利要求2所述的三维图像处理方法，其特征在于，所述通过带有近红外探测器的激光注册工具在预设时间内采集三维人体头部图像表面的散点具体包括：通过带有近红外探测器的激光注册工具对截取的表面图像扫描；在预设时间内采集表面图像中突出区域的多个离散点，并获取所有离散点的坐标。4.根据权利要求3所述的三维图像处理方法，其特征在于，所述将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换具体包括:将获取到的面部图像信息点和采集点进行配准，并判断是否匹配成功；如果匹配成功，则输出相应的变换矩阵和精度，完成采集点坐标系到图像坐标系的转换；如果匹配失败，则重新进行配准。5.根据权利要求4所述的三维图像处理方法，其特征在于，所述通过激光注册工具采集面部特定区域的点，得到旋转平移变换矩阵变化结果，将坐标显示在图像空间中验证配准的准确性具体包括：通过激光注册工具的探测笔接触三维人体头部图像的任意穴位，采集并记录接触点的空间坐标，得到变换矩阵变化结果；将坐标显示在图像空间中，通过图像中位置的显示和实际穴位的对比，进一步验证配准的准确性。6.一种三维图像处理系统，其特征在于，所述三维图像处理系统包括：信息获取模块，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国花，王卫平，陈晨，
申请(专利权)人：深圳安科高技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44