【技术实现步骤摘要】
基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法及系统
本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法及系统。
技术介绍
目前，以光学显微镜为基础的显微外科手术，其成像范围局限于表面的二维成像，严重地限制了它的应用。光学相干层析技术，是一种高分辨率、高灵敏度的非接触式三维成像方法，可以对组织内部断层、手术器械进行成像，特别适用于精细手术的导航，使得显微镜集成的OCT手术导航系统得到了飞速发展。同时扫频光学相干层析成像技术的发展，使得三维OCT实时成像在术中应用成为可能。在显微外科手术中，实时观察手术区域的显微图像与OCT图像为医生带来了极大的便利。通过对手术区域不同类型图像的观察，医生可以精确地定位手术靶点部位并尽可能降低手术的生理创伤。但是显微镜集成的SS-OCT手术导航系统仍存在一系列问题，其中最令医生所诟病的就是在手术过程中，医生需要以便观察手术区域的OCT图像，一边将其与手术区域的显微图像进行对应，这需要丰富的手术经验、良好的空间想象力以及长时间的手术导航系统学习，无疑对显微镜集成的...
【技术保护点】
1.一种基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法，其特征在于，该方法先在SS-OCT手术导航系统中引入引导光源对手术区域进行标记，通过引导光源在OCT图像与显微图像产生的激光点对作为基准点对，然后利用单应性矩阵求解基准点对之间的对应关系从而将OCT图像与二维显微图像进行配准，具体包括以下步骤：/n1)获取二维显微图像中的二维基准点与OCT图像中的三维基准点作为基准点对，将二维基准点与三维基准点之间的对应关系描述为：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法，其特征在于，该方法先在SS-OCT手术导航系统中引入引导光源对手术区域进行标记，通过引导光源在OCT图像与显微图像产生的激光点对作为基准点对，然后利用单应性矩阵求解基准点对之间的对应关系从而将OCT图像与二维显微图像进行配准，具体包括以下步骤：
1)获取二维显微图像中的二维基准点与OCT图像中的三维基准点作为基准点对，将二维基准点与三维基准点之间的对应关系描述为：
其中，s为一个任意的比例常数，[uv1]T为像素坐标系中二维基准点坐标，Mint和Mext分别为相机的内、外参数矩阵，[XwYw01]T为世界坐标系中三维基准点坐标；
2)将单应性矩阵描述为：
通过至少6组基准点对的坐标，利用直接线性变换法得到单应性矩阵H的近似解；
3)利用L-M方法对步骤2)得到的单应性矩阵H的近似解进行优化，得到单应性矩阵H的优化解，即得到优化后的单应性矩阵H；
4)通过步骤3)得到优化后的单应性矩阵后，由旋转矩阵的正交性得到下式：
其中hi为单应性矩阵第i列参数所组成的列向量，i＝1，2，3；为了简化计算，定义一个过渡矩阵B，B描述为：
将(4)式带入(3)式并经过变换得到下式：
其中：
b＝[B11，B12，B22，B13，B23，B33]T；
vij＝[hi1hj1，hi1hj2+hi2hj1，hi2hj2，hi3hj1+hi1hj3，hi3hj2+hi2hj3，hi3hj3]T；
hi＝[hi1，hi2，hi3]T；
其中，i＝1，2，3；j＝1，2，3；
通过至少3个单应性矩阵对式(5)进行求解，式(5)此时为超定方程组，通过SVD分解方法对b的最小二乘解进行估计，解得矩阵B；
5)根据步骤4)的结果，利用Cholesky分解方法求出相机的内参数矩阵；
6)通过步骤3)得到优化后的单应性矩阵和步骤5得到的内参数矩阵求解出外参数矩阵；
7)引入畸变系数对步骤3)得到的优化后的单应性矩阵、步骤5)得到的内参数矩阵和步骤6)得到的外参数矩阵进行优化，最终获得图像配准所需得单应性矩阵、相机内参数矩阵以及相机外参数矩阵。
2.根据权利要求1所述的基于SS-OCT手术导航系统的图像配准方法，其特征在于，所述步骤2)中，利用直接线性变换法得到单应性矩阵H的近似解之前先利用八点归一化算法对基准点对的坐标进行处理，经八点归一化算法后由式(1)、式(2)得到下式：
Aih＝0(6)
其中：
h＝[h11′h12′h13′h21′h22′h23′h31′h32′h33′]T；
其中，(X′w，Yw′)、(u′、v′)分别为公式(1)中的坐...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐宁，樊金宇，邢利娜，史国华，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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