目标点定位方法、装置、电子设备及支气管镜系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种目标点定位方法、装置、电子设备及支气管镜系统，该方法包括：通过根据术前待检测体的肺部扫描图像建立虚拟支气管模型，并接受用户在所述虚拟支气管模型上标记的目标点；根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型；对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管模型中的位置信息；根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作，实现了无需术中CT透视的目标点的定位，减少医生和患者暴露在辐射中的时间，进一步保障了医生和患者的身体健康。进一步保障了医生和患者的身体健康。进一步保障了医生和患者的身体健康。

【技术实现步骤摘要】
目标点定位方法、装置、电子设备及支气管镜系统


[0001]本专利技术涉及医学手术导航规划领域，尤其涉及一种目标点定位方法、装置、电子设备及支气管镜系统。

技术介绍

[0002]肺癌的预防与治疗成为人们持续关注的问题，随着医学影像技术的发展，更小的肺小结节可以被发现，而肺结节正是肺癌最早可检测的阶段，较早的诊断并切除恶性的肺结节可提高患者的生存率。
[0003]对肺结节诊断的前提是准确定位肺结节的位置，目前主流方案是在术中进行电子计算机断层扫描（Computed Tomography，简称CT）透视的情况下进行定位，但是这导致医生和患者暴露在CT透视的辐射环境下，危害医生和患者的身体健康。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种目标点定位方法、装置、电子设备及支气管镜系统，以解决术中CT透视导致的医生和患者暴露在辐射环境中，危害身体健康的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种目标点定位方法，包括：根据术前待检测体的肺部扫描图像建立虚拟支气管模型，并接受用户在所述虚拟支气管模型上标记的目标点；根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型；对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管模型中的位置信息；根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作。
[0006]作为本专利技术可选的实施例，所述根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型，包括：根据支气管镜远端设置的单目相机所实时采集的肺部图像建立真实支气管的局部模型；所述对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在所述局部模型中的当前位置信息；所述根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作，包括：根据所述当前位置信息确定支气管镜远端的当前规划路径，并控制支气管镜远端根据所述当前规划路径向目标点方向移动；迭代执行所述根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的当前肺部实时图像建立真实支气管的局部模型的步骤，直至支气管镜远端移动到所述目标点。
[0007]作为本专利技术可选的实施例，所述支气管镜远端依次设置电磁跟踪传感器和单目相机，所述电磁跟踪传感器与所述单目相机固定连接；所述根据支气管镜远端设置的单目相机所实时采集的肺部图像建立真实支气管的局部模型，包括：根据电磁跟踪传感器的运动信息和单目相机所实时采集的肺部图像，基于单目即时建图与定位算法建立真实支气管的局部模型。
[0008]作为本专利技术可选的实施例，所述根据电磁跟踪传感器的运动信息和单目相机所实
时采集的肺部图像，基于单目即时建图与定位算法建立真实支气管的局部模型，包括：从单目相机所实时采集的肺部图像中确定相邻的两个关键帧图像，并对相邻的两个关键帧图像中的特征点进行匹配，获得匹配点；获取电磁跟踪传感器在相邻的两个关键帧图像之间的第一位姿变换信息，并根据所述第一位姿变换信息确定单目相机在相邻的两个关键帧图像之间的第二位姿变换信息；基于三角测量原理对所述匹配点和第二位姿变换信息进行处理，获得匹配点的空间坐标；迭代执行所述从单目相机所实时采集的肺部图像中确定相邻的两个关键帧图像的步骤，直至获得真实支气管的局部模型。
[0009]作为本专利技术可选的实施例，所述对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管模型中的位置信息，包括：基于三维点云非刚体配准算法对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得第三位姿变换信息；根据所述第三位姿变换信息获得目标点在真实支气管模型中的位置信息。
[0010]作为本专利技术可选的实施例，所述方法还包括：建立虚拟支气管模型对应的第一坐标系，以获得所述虚拟支气管模型上包括目标点在内的各点所对应的第一点云；建立支气管镜远端对应的第二坐标系，以获得所述真实支气管模型上各点对应的第二点云，其中，所述第二坐标系原点位于单目相机的光心处；所述基于三维点云非刚体配准算法对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得第三位姿变换信息，根据所述第三位姿变换信息获得目标点在真实支气管模型中的位置信息，包括：基于三维点云非刚体配准算法对第一点云和第二点云进行配准，获得第三位姿变换信息，根据所述第三位姿变换信息确定目标点在第二坐标系下的位置信息。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供一种目标点定位装置，包括：第一构建模块，用于根据术前待检测体的肺部扫描图像建立虚拟支气管模型，并接受用户在所述虚拟支气管模型上标记的目标点；第二构建模块，用于根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型；模型配准模块，用于对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管模型中的位置信息；规划控制模块，用于根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作。
[0012]第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一项所述的目标点定位方法的步骤。
[0013]第四方面，本专利技术实施例提供一种支气管镜系统，包括支气管镜和控制设备；其中，所述支气管镜远端依次设置电磁跟踪传感器和单目相机，所述电磁跟踪传感器和单目相机固定连接；所述控制设备用于实现第一方面任一项所述的目标点定位方法的步骤。
[0014]第五方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的目标点定位方法的步骤。
[0015]本专利技术实施例提供的目标点定位方法、装置、电子设备及支气管镜系统，该方法包括：根据术前待检测体的肺部扫描图像建立虚拟支气管模型，并接受用户在所述虚拟支气管模型上标记的目标点；根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型；对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管
模型中的位置信息；根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作；即本专利技术的实施例首先根据术前的CT图像建立虚拟支气管并标定病灶位置，然后在术中根据支气管镜远端安装的微型相机捕捉的肺部图像建立真实支气管，并将其与虚拟支气管进行配准，以获得真实支气管中的病灶位置，从而实现了无需术中CT透视的目标点的定位，减少医生和患者暴露在辐射中的时间，进一步保障了医生和患者的身体健康。
附图说明
[0016]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种目标点定位方法，其特征在于，包括：根据术前待检测体的肺部扫描图像建立虚拟支气管模型，并接受用户在所述虚拟支气管模型上标记的目标点；根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型；对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管模型中的位置信息；根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的肺部图像建立真实支气管模型，包括：根据支气管镜远端设置的单目相机所实时采集的肺部图像建立真实支气管的局部模型；所述对所述虚拟支气管模型和真实支气管模型进行配准，获得目标点在真实支气管模型中的位置信息，包括：对所述虚拟支气管模型和所述真实支气管的局部模型进行配准，获得目标点在所述局部模型中的当前位置信息；所述根据所述位置信息确定支气管镜远端的规划路径，并控制支气管镜远端根据所述规划路径移动到所述目标点进行操作，包括：根据所述当前位置信息确定支气管镜远端的当前规划路径，并控制支气管镜远端根据所述当前规划路径向目标点方向移动；迭代执行所述根据支气管镜远端设置的单目相机所采集的当前肺部实时图像建立真实支气管的局部模型的步骤，直至支气管镜远端移动到所述目标点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支气管镜远端依次设置电磁跟踪传感器和单目相机，所述电磁跟踪传感器与所述单目相机固定连接；所述根据支气管镜远端设置的单目相机所实时采集的肺部图像建立真实支气管的局部模型，包括：根据电磁跟踪传感器的运动信息和单目相机所实时采集的肺部图像，基于单目即时建图与定位算法建立真实支气管的局部模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据电磁跟踪传感器的运动信息和单目相机所实时采集的肺部图像，基于单目即时建图与定位算法建立真实支气管的局部模型，包括：从单目相机所实时采集的肺部图像中确定相邻的两个关键帧图像，并对相邻的两个关键帧图像中的特征点进行匹配，获得匹配点；获取电磁跟踪传感器在相邻的两个关键帧图像之间的第一位姿变换信息，并根据所述第一位姿变换信息确定单目相机在相邻的两个关键帧图像之间的第二位姿变换信息；基于三角测量原理对所述匹配点和第二位姿变换信息进行处理，获得匹配点的空间坐标；迭代执行所述从单目相机所实时采集的肺部图像中确定相邻的两个关键帧图像的步骤，直至获得真实支气管的局部模型。5.根据权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：边桂彬，李桢，任晗，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：