器官三维模型与术中器官图像的匹配方法及电子设备组成比例

本发明专利技术提供器官三维模型与术中器官图像的匹配方法及电子设备。用于提高器官的三维模型和术中器官图像匹配的准确率。包括：基于病人的电子计算机断层扫描CT图像数据和术中的该病人的体表数据，得到CT图像数据的目标转换矩阵，通过目标转换矩阵对VTK虚拟相机的位置和角度进行调整，并利用调整后的VTK虚拟相机对器官的三维模型进行投影，得到该器官投影后的三维模型，其中，所述器官的三维模型是基于所述器官的三维模型数据得到的，且三维模型数据用于表示器官的参数；响应于用户发送的匹配操作，根据所述匹配操作对投影后的三维模型进行旋转和/或对所述VTK虚拟相机进行平移，以使所述器官投影后的三维模型和术中器官图像进行匹配。行匹配。行匹配。

【技术实现步骤摘要】
器官三维模型与术中器官图像的匹配方法及电子设备


[0001]本专利技术涉及信息处理
，特别涉及一种器官三维模型与术中器官图像的匹配方法及电子设备。

技术介绍

[0002]由于腹腔镜进行肝切除术具有切口小、痛苦小、恢复快、疤痕小等优点，所以快速成为当前手术的发展趋势。但由于腹腔镜缺乏深度感知信息与触觉反馈信息，导致对外科医生提出了更大的挑战。增强现实技术可以将基于术前病人的医学影像重建的器官三维模型与术中器官图像进行融合显示，可使得医生能够直观的看到器官表面以下解剖结构，有效解决深度感知信息与触觉反馈信息缺失的问题。使得外科手术更快速、更精确、更安全。
[0003]现有技术中，将器官三维模型与术中器官图像进行匹配的方法存在较大的误差，导致器官三维模型与术中器官图像匹配的准确率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术示例性的实施方式中提供一种器官三维模型与术中器官图像的匹配方法及电子设备，用于提高器官三维模型与术中器官图像匹配的准确率。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种器官三维模型与术中器官图像的匹配方法，所述方法包括：
[0006]基于病人的电子计算机断层扫描CT图像数据和术中的所述病人的体表数据，得到所述CT图像数据的目标转换矩阵，其中，所述目标转换矩阵用于对可视化工具包VTK虚拟相机进行旋转和平移的；
[0007]通过所述目标转换矩阵对VTK虚拟相机的位置和角度进行调整，并利用调整后的VTK虚拟相机对器官的三维模型进行投影，得到所述器官投影后的三维模型，其中，所述器官的三维模型是基于所述器官的三维模型数据得到的，且所述三维模型数据用于表示器官的参数；
[0008]响应于用户发送的匹配操作，根据所述匹配操作对所述器官投影后的三维模型进行旋转和/或对所述VTK虚拟相机进行平移，以使所述器官投影后的三维模型和术中器官图像进行匹配。
[0009]本实施例中通过基于病人的CT图像数据和术中的病人的体表数据得到的目标转换矩阵对VTK虚拟相机的位置和角度进行调整，并对使用VTK虚拟相机进行投影后的器官的三维模型进行旋转和/或对VTK虚拟相机进行平移，实现器官的三维模型和术中的器官图像进行精确匹配，提高了器官的三维模型和术中器官图像匹配的准确率。
[0010]在一个实施例中，所述基于病人的电子计算机断层扫描CT图像数据和术中的所述病人的体表数据，得到所述CT图像数据的目标转换矩阵，包括：
[0011]在所述CT图像数据和所述体表数据中分别选取多个目标关键点；其中，所述CT图像数据和所述体表数据中选取的目标关键点的数量和标识均相同；
[0012]对所述CT图像数据中各目标关键点的位置坐标和所述体表数据中各目标关键点的位置坐标进行奇异值分解操作，得到初始变换矩阵；
[0013]利用预设算法对所述初始变换矩阵进行转换，得到所述目标转换矩阵。
[0014]本实施例中通过CT图像数据中各目标关键点的位置坐标和所述体表数据中各目标关键点的位置坐标来得到初始变换矩阵，并对该初始变换矩阵进行转换，得到目标转换矩阵，以此使得确定出目标转换矩阵更加准确。
[0015]在一个实施例中，所述根据所述匹配操作对所述器官投影后的三维模型进行旋转和/或对所述VTK虚拟相机进行平移，包括：
[0016]若基于所述匹配操作，得到平移向量，则利用所述平移向量对所述VTK虚拟相机进行移动；
[0017]若基于所述匹配操作，得到旋转矩阵，则利用所述旋转矩阵对所述投影后的三维模型进行旋转；
[0018]若基于所述匹配操作，得到平移向量和旋转矩阵，则用所述平移向量对所述VTK虚拟相机进行移动和利用所述旋转矩阵对所述投影后的三维模型进行旋转。
[0019]本实施例中通过匹配操作中的平移相连和/或旋转矩阵来实现对所述VTK虚拟相机进行移动和/或对所述投影后的三维模型进行旋转。由此，进一步提高了匹配的准确率。
[0020]在一个实施例中，通过以下方式确定所述平移向量：
[0021]若所述匹配操作中包括平移量，则基于所述平移量确定所述平移向量，其中，所述平移量为所述VTK虚拟相机需要移动的移动量，且所述平移量包括横向平移量和纵向平移量；或，
[0022]若所述匹配操作中包括所述投影后的三维模型在显示屏幕中的横向移动量和纵向移动量，则基于所述横向移动量得到横向平移量以及根据所述纵向移动量确定纵向平移量，并通过所述横向平移量和所述纵向平移量得到所述平移向量，其中，所述横向移动量为投影后的三维模型在显示屏幕中横向的移动量，所述纵向移动量为投影后的三维模型在显示屏幕中纵向的移动量。
[0023]本实施例可通过平移量来确定出平移向量或者是通过横向移动量和纵向移动量来确定出平移向量，由此使得用户有更多的选择性，提高了用户的可操作性。
[0024]在一个实施例中，所述基于所述横向移动量得到横向平移量，包括：
[0025]将所述横向移动量与指定阈值相乘，得到第一中间值，并将所述第一中间值与显示屏幕的长度相除，得到第二中间值，基于所述第二中间值确定所述横向平移量；
[0026]所述根据所述纵向移动量确定纵向平移量，包括：
[0027]将所述纵向移动量与所述指定阈值相乘，得到第三中间值，并将所述第三中间值与所述显示屏幕的宽度相除，得到第四中间值，根据所述第四中间值确定所述纵向平移量。
[0028]本实施例中通过横向移动量以及屏幕的长度得到横向平移量，并通过纵向移动量与所述屏幕的宽度得到纵向平移量，提高横向平移量和纵向平移量的准确率。
[0029]在一个实施例中，通过以下方式得到所述旋转矩阵：
[0030]若所述匹配操作中包括旋转量，则基于所述旋转量确定所述旋转矩阵，其中，所述旋转量包括横向旋转量、纵向旋转量和竖向旋转量；或，
[0031]若所述匹配操作中包括所述投影后的三维模型在显示屏幕中的横向移动量、纵向
移动量和纵向旋转量，则基于所述横向移动量得到横向旋转量以及根据所述纵向移动量确定竖向旋转量，并基于所述横向旋转量、所述纵向旋转量和所述竖向旋转量得到所述旋转矩阵。
[0032]本实施例通过旋转量或者是移动量来确定出旋转矩阵，由此使得用户有更多的选择性，提高了用户的可操作性。
[0033]本专利技术第二方面提供一种电子设备，包括存储单元和处理器，其中：
[0034]所述存储单元，被配置为存储病人的电子计算机断层扫描CT图像数据；
[0035]所述处理器，被配置为：
[0036]基于病人的所述电子计算机断层扫描CT图像数据和术中的所述病人的体表数据，得到所述CT图像数据的目标转换矩阵，其中，所述目标转换矩阵用于对可视化工具包VTK虚拟相机进行旋转和平移的；
[0037]通过所述目标转换矩阵对VTK虚拟相机的位置和角度进行调整，并利用调整后的VTK虚拟相机对器官的三维模型进行投影，得到所述器官投影后的三维模型，其中，所述器官的三维模型是基于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种器官三维模型与术中器官图像的匹配方法，其特征在于，所述方法包括：基于病人的电子计算机断层扫描CT图像数据和术中的所述病人的体表数据，得到所述CT图像数据的目标转换矩阵，其中，所述目标转换矩阵用于对可视化工具包VTK虚拟相机进行旋转和平移的；通过所述目标转换矩阵对VTK虚拟相机的位置和角度进行调整，并利用调整后的VTK虚拟相机对器官的三维模型进行投影，得到所述器官投影后的三维模型，其中，所述器官的三维模型是基于所述器官的三维模型数据得到的，且所述三维模型数据用于表示器官的参数；响应于用户发送的匹配操作，根据所述匹配操作对所述器官投影后的三维模型进行旋转和/或对所述VTK虚拟相机进行平移，以使所述器官投影后的三维模型和术中器官图像进行匹配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于病人的电子计算机断层扫描CT图像数据和术中的所述病人的体表数据，得到所述CT图像数据的目标转换矩阵，包括：在所述CT图像数据和所述体表数据中分别选取多个目标关键点；其中，所述CT图像数据和所述体表数据中选取的目标关键点的数量和标识均相同；对所述CT图像数据中各目标关键点的位置坐标和所述体表数据中各目标关键点的位置坐标进行奇异值分解操作，得到初始变换矩阵；利用预设算法对所述初始变换矩阵进行转换，得到所述目标转换矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述匹配操作对所述器官投影后的三维模型进行旋转和/或对所述VTK虚拟相机进行平移，包括：若基于所述匹配操作，得到平移向量，则利用所述平移向量对所述VTK虚拟相机进行移动；若基于所述匹配操作，得到旋转矩阵，则利用所述旋转矩阵对所述投影后的三维模型进行旋转；若基于所述匹配操作，得到平移向量和旋转矩阵，则用所述平移向量对所述VTK虚拟相机进行移动和利用所述旋转矩阵对所述投影后的三维模型进行旋转。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定所述平移向量：若所述匹配操作中包括平移量，则基于所述平移量确定所述平移向量，其中，所述平移量为所述VTK虚拟相机需要移动的移动量，且所述平移量包括横向平移量和纵向平移量；或，若所述匹配操作中包括所述投影后的三维模型在显示屏幕中的横向移动量和纵向移动量，则基于所述横向移动量得到横向平移量以及根据所述纵向移动量确定纵向平移量，并通过所述横向平移量和所述纵向平移量得到所述平移向量，其中，所述横向移动量为投影后的三维模型在显示屏幕中横向的移动量，所述纵向移动量为投影后的三维模型在显示屏幕中纵向的移动量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述横向移动量得到横向平移量，包括：将所述横向移动量与指定阈值相乘，得到第一中间值，并将所述第一中间值与显示屏幕的长度相除，得到第二中间值，基于所述第二中间值确定所述横向平移量；
所述根据所述纵向移动量确定纵向平移量，包括：将所述纵向移动量与所述指定阈值相乘，得到第三中间值，并将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭元甫，吴乙荣，李南哲，段小明，陈永健，
申请(专利权)人：青岛海信医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：