三维影像重建精度评价方法技术

本发明专利技术公开了一种三维影像重建精度评价方法，包括步骤：采集包含精度校验器的三维影像，精度校验器内设有若干根据设定规则排布的校验点，其中包括至少三个坐标基准点；提取得到影像坐标系中用于表征各校验点的各候选点的实际坐标，以此得到；根据精度校验器的设计参数得到校验器坐标系中各坐标基准点的坐标，结合各坐标基准点的实际坐标计算得到二者的变换矩阵；根据变换矩阵将各候选点的实际坐标变换至校验器坐标系，并据此与校验器中对应的各校验点进行一一对应，从而得到各候选点在校验器坐标系中的理论坐标；根据各候选点的实际坐标与理论坐标计算得到三维重建精度。本发明专利技术可以有效评估三维影像的重建精度，且精度更高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
三维影像重建精度评价方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种三维影像重建精度评价方法。

技术介绍

[0002]三维影像重建精度是评估医学影像质量的重要指标。导航系统的原理就是影像坐标系与光学导航坐标系进行关联，因而三维影像的重建精度高低直接影像到导航定位的系统精度，因此要求有适合评价三维影像重建精度的评价方法。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对上述不足，本专利技术提出一种三维影像重建精度评价方法，可以有效评估三维影像的重建精度，且精度更高。
[0004]技术方案：
[0005]三维影像重建精度评价方法，包括步骤：
[0006]采集包含精度校验器的三维影像，精度校验器内设有若干根据设定规则排布的校验点，其中包括至少三个坐标基准点；
[0007]提取得到影像坐标系中用于表征各校验点的各候选点的实际坐标，同时得到其中各坐标基准点的实际坐标；
[0008]根据精度校验器的设计参数得到校验器坐标系中各坐标基准点的坐标，结合各坐标基准点的实际坐标计算得到二者的变换矩阵；
[0009]根据变换矩阵将各候选点的实际坐标变换至校验器坐标系，并据此与校验器中对应的各校验点进行一一对应，从而得到各候选点在校验器坐标系中的理论坐标；
[0010]根据各候选点的实际坐标与理论坐标计算得到三维重建精度。
[0011]所述提取得到影像坐标系中各候选点和各坐标基准点的实际坐标具体为：采用自适应阈值分割得到包含各候选点的三维坐标数据，据此计算得到各候选点的质心得到影像坐标系中各候选点的坐标。
[0012]所述计算各候选点的质心得到影像坐标系中各候选点的坐标具体为：
[0013]获取每一候选点的三维坐标数据中的一个体素点作为种子点；
[0014]遍历查找三维坐标数据，计算所有体素点与所有种子点之间的距离，若一体素点与某一种子点之间的距离最近，则将该体素点作为该种子点的附近点进行聚类并将其作为一候选点包含的体素点集合；
[0015]根据某一候选点包含的体素点集合中体素点个数、每个体素点的坐标值及体素灰度值计算得到每个候选点的质心。
[0016]所述获取每一候选点的三维坐标数据中的一个体素点作为种子点具体为：
[0017]遍历查找分割得到包含各候选点的三维坐标数据，将得到的第一个体素点作为第一个种子点并放入种子点集合中；
[0018]遍历三维坐标数据中未遍历的剩余体素点，查找得到与第一个种子点距离最近且
大于设定阈值的体素点作为新的种子点并更新种子点集合；
[0019]遍历其余未遍历体素点，查找得到与种子点集合中距离最近的种子点的距离大于设定阈值的体素点作为新的种子点并更新种子点集合，重复本步操作直至遍历完所有体素点得到最终种子点集合。
[0020]所述设定阈值选择范围设为大于校验点的最大直径且小于两个校验点之间距离的一半。
[0021]根据精度校验器的设计参数得到校验器坐标系中各坐标基准点的坐标，结合各坐标基准点的实际坐标计算得到二者的变换矩阵具体为：
[0022]获取影像中数，根据精度校验器的设计参数得到三个坐标基准点在影像坐标系中的坐标P
i
{p
u
,p
v
,p
w
}；
[0023]根据精度校验器的设计参数得到三个坐标基准点在校验器坐标系中的坐标P
i
'{p
u
',p
v
',p
w
'}，将其与前述得到的三个坐标基准点在影像坐标系中的坐标P
i
{p
u
,p
v
,p
w
}进行最小二乘匹配，求解得到二者之间的最小二乘变换矩阵M，具体为：
[0024]P
i
'{p
u
',p
v
',p
w
'}＝M*P
i
{p
u
,p
v
,p
w
}+δ
[0025]通过求解得到二者的变换矩阵M使得δ为最小值。
[0026]将所述变换至校验器坐标系的各候选点的实际坐标与校验器中对应的各校验点进行一一对应具体为：
[0027]x
i
＝p
i
'.x/d
[0028]y
i
＝p
i
'.y/d
[0029]z
i
＝p
i
'.z/d
[0030]其中，x
i
、y
i
、z
i
分别为x方向索引、y方向索引、z方向索引，p
i
'.x、p
i
'.y、p
i
'.z分别为变换至校验器坐标系下的候选点p
i
'的x坐标、y坐标、z坐标，d表示相邻校验点之间的欧氏距离。
[0031]根据各候选点的实际坐标与理论坐标计算得到三维重建精度具体为：
[0032]得到的各候选点在校验器坐标系中的理论坐标为P
i”{p
1”,p
2”,
…
,p
n”}；
[0033]将其与影像坐标系中各候选点的实际坐标P
i
{p1,p2,
…
,p
n
}进行最小二乘匹配，求解得到二者之间的最小二乘变换矩阵，将二者变换至校验器坐标系下；
[0034]计算在校验器坐标系下各候选点的实际坐标P
i
{p1,p2,
…
,p
n
}与理论坐标P
i”{p
1”,p
2”,
…
,p
n”}中对应点P
k
和P
k”之间欧式距离ε＝|P
k
P
k”|，将计算得到的所有点的距离平均值作为三维影像的重建误差。
[0035]各所述坐标基准点非对称排布，大小各不相同且均大于其他校验点。
[0036]所述精度校验器内设有若干根据设定规则排布的校验点，且以所有校验点中心处的校验点作为第一坐标基准点，与第一坐标基准点具有第一间距的校验点作为第二坐标基准点，以与第一坐标基准点具有第二间距的校验点作为第三坐标基准点；第一间距和第二间距不同。
[0037]有益效果：本专利技术通过自适应阈值来分割各校验点，同时使用加权的校验点质心提取算法来评价三维影像的重建精度，相比于现有技术，评价精度更高。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的重建精度评价的流程图；
[0039]图2为本专利技术的精度校验器的示意图；
[0040]图3为本专利技术的阈值分割结果示意图；
[0041]图4为实际钢珠提取坐标与实际钢珠理论重建坐标位置偏差示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三维影像重建精度评价方法，其特征在于：包括步骤：采集包含精度校验器的三维影像，精度校验器内设有若干根据设定规则排布的校验点，其中包括至少三个坐标基准点；提取得到影像坐标系中用于表征各校验点的各候选点的实际坐标，同时得到其中各坐标基准点的实际坐标；根据精度校验器的设计参数得到校验器坐标系中各坐标基准点的坐标，结合各坐标基准点的实际坐标计算得到二者的变换矩阵；根据变换矩阵将各候选点的实际坐标变换至校验器坐标系，并据此与校验器中对应的各校验点进行一一对应，从而得到各候选点在校验器坐标系中的理论坐标；根据各候选点的实际坐标与理论坐标计算得到三维重建精度。2.根据权利要求1所述的三维影像重建精度评价方法，其特征在于：所述提取得到影像坐标系中各候选点和各坐标基准点的实际坐标具体为：采用自适应阈值分割得到包含各候选点的三维坐标数据，据此计算得到各候选点的质心得到影像坐标系中各候选点的坐标。3.根据权利要求2所述的三维影像重建精度评价方法，其特征在于：所述计算各候选点的质心得到影像坐标系中各候选点的坐标具体为：获取每一候选点的三维坐标数据中的一个体素点作为种子点；遍历查找三维坐标数据，计算所有体素点与所有种子点之间的距离，若一体素点与某一种子点之间的距离最近，则将该体素点作为该种子点的附近点进行聚类并将其作为一候选点包含的体素点集合；根据某一候选点包含的体素点集合中体素点个数、每个体素点的坐标值及体素灰度值计算得到每个候选点的质心。4.根据权利要求3所述的三维影像重建精度评价方法，其特征在于：所述获取每一候选点的三维坐标数据中的一个体素点作为种子点具体为：遍历查找分割得到包含各候选点的三维坐标数据，将得到的第一个体素点作为第一个种子点并放入种子点集合中；遍历三维坐标数据中未遍历的剩余体素点，查找得到与第一个种子点距离最近且大于设定阈值的体素点作为新的种子点并更新种子点集合；遍历其余未遍历体素点，查找得到与种子点集合中距离最近的种子点的距离大于设定阈值的体素点作为新的种子点并更新种子点集合，重复本步操作直至遍历完所有体素点得到最终种子点集合。5.根据权利要求4所述的三维影像重建精度评价方法，其特征在于：所述设定阈值选择范围设为大于校验点的最大直径且小于两个校验点之间距离的一半。6.根据权利要求1所述的三维影像重建精度评价方法，其特征在于：根据精度校验器的设计参数得到校验器坐标系中各坐标基准点的坐标，结合各坐标基准点的实际坐标计算得到二者的变换矩阵具体为：获取影像中数，根据精度校验器的设计参数得到三个坐标基准点在影像坐标系中的坐标P
i
{p
u
,p
v
,p
w
}；根据精度校验器的设计参数得到三个坐标基准点在校验器坐标系中的坐标P
i
'{p
u
',p
v
',p
w
'}，将其与前述得到的三个坐标基准点在影像坐标系中的坐标P
i
{p
u
,p
v

【专利技术属性】
技术研发人员：曹红洋，
申请(专利权)人：南京佗道医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：