通过C型区域取点的人脸点云配准方法及装置，能够对采集到的数据进行训练，实现与真实患者的位置匹配，实现对手术器械在手术区域的精准定位。方法包括：(1)采用NDI Polaris系列的产品，开启该产品；(2)将带有跟踪小球的跟踪工具尖端接触到患者皮肤表面以达到跟踪的点均为患者皮肤上的实际位置的目的；(3)开始收集点云数据，手持跟踪工具在患者头部画C型；(4)判断收集点个数是否达到指定数量，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；(5)结束收集，开始进行匹配，采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，保存相对位置关系转换矩阵；(6)结束。(6)结束。(6)结束。
【技术实现步骤摘要】
通过C型区域取点的人脸点云配准方法及装置
[0001]本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种通过C型区域取点的人脸点云配准方法，以及通过C型区域取点的人脸点云配准装置，主要用于手术导航领域。
技术介绍
[0002]目前的医院在进行耳鼻喉或颅底外科相关科室的手术中，大部分采用手术导航工具主要为内窥镜，内窥镜的功能主要为帮助医生看到患者颅底周围器官的组织结构，观察并放大病灶位置和实施手术，并且使用内窥镜可以使患者从体外进行手术的面积和尺寸最大限度的减小，减少了病人的麻醉，属于目前医疗行业大范围应用的微创技术。
[0003]以内窥镜引导下进行的神经外科手术为例，医生可以在不开颅的情况下治疗位于颅底部垂体腺瘤等，在鼻腔内操作的微创手术，突破了传统的手术禁区，使十分复杂的病变在不损坏局部正常解剖结构的前提下得到治疗，但只采用内窥镜的方式无法观测到皮下组织如血管，视神经等器官的分布情况，而在颅底外科手术当中，医生最为担心的就是在手术过程中“误触”这些对人体十分重要且受损后不可恢复的组织器官，为避免这种现象的发生，目前较为新兴的方法是借助光学或电磁跟踪设备对手术器械在患者体内的位置进行实时跟踪，并且根据患者术前CT数据对患者的手术部位及周围通过计算机视觉技术进行三维重建，使皮下重要组织器官也能立体完整的展现在屏幕中，医生在移动手术器械时，通过设计一种三维可视化系统将手术器械尖端与皮下组织在屏幕中显示出来，辅助医生进行相关手术的进行，且术前需要对患者实际位置与三维虚拟空间中患者三维重建的模型进行匹配，而匹配的精准度尤为重要，这反映着手术器械与重要组织器官的实际位置关系，匹配的误差过大则可能危及到患者健康，甚至生命安全。因此，一种合理且安全的匹配方法十分重要。
技术实现思路
[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供了一种通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其能够对采集到的数据进行训练，实现与真实患者的位置匹配，实现对手术器械在手术区域的精准定位。
[0005]本专利技术的技术方案是：这种通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其包括以下步骤：
[0006](1)采用NDI Polaris系列的产品，开启该产品；
[0007](2)将带有跟踪小球的跟踪工具尖端接触到患者皮肤表面以达到跟踪的点均为患者皮肤上的实际位置的目的；
[0008](3)开始收集点云数据，手持跟踪工具在患者头部画C型；
[0009](4)判断收集点个数是否达到指定数量，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；
[0010](5)结束收集，开始进行匹配，采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，保存相对位置关系转换矩阵；
[0011](6)结束。
[0012]本专利技术采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，该方法相对于传统方法，不需要点云之间有较大的重叠区域才能匹配成功，适用于重叠区域较小的两帧点云图即可进行配准，并且该方法能够应对复杂的点云配准任务。在实际取点过程中，为方便数据采集，需要将跟踪到的小球位置信息通过跟踪工具的尺寸将收集点位置数据转换成跟踪工具尖端位置，即跟踪工具接触患者皮肤的尖端，由于跟踪工具为刚体结构，仅需要固定的旋转矩阵即可完成转换。考虑到在实际耳鼻喉科或颅底外科手术中，需要对患者鼻腔道进行插管、消毒等操作，会造成患者鼻子部分形变，这将影响与三维模型的匹配效果，因此采用一种C型取点区域进行采集数据点，主要区域为患者额头区域及眼周区域，这些部位在上述手术中一般不做处理，不会有形变的影响。因此，本方法能够对采集到的数据进行训练，实现与真实患者的位置匹配，实现对手术器械在手术区域的精准定位。
[0013]还提供了通过C型区域取点的人脸点云配准装置，其包括：
[0014]产品模块，其配置来采用NDI Polaris系列的产品，开启该产品；
[0015]跟踪模块，其配置来将带有跟踪小球的跟踪工具尖端接触到患者皮肤表面以达到跟踪的点均为患者皮肤上的实际位置的目的；
[0016]收集模块，其配置来开始收集点云数据，手持跟踪工具在患者头部画C型；
[0017]判断模块，其配置来判断收集点个数是否达到指定数量，是则执行匹配模块，否则执行收集模块；
[0018]匹配模块，其配置来结束收集，开始进行匹配，采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，保存相对位置关系转换矩阵。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术的通过C型区域取点的人脸点云配准方法的流程图。
具体实施方式
[0020]如图1所示，这种通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其包括以下步骤：
[0021](1)采用NDI Polaris系列的产品(主要以NDI公司的产品作为示例介绍，NDI是加拿大一家致力于光学测量研究的企业，其中NDI Polaris系列的产品可以满足绝大部分场景的测量需求，因此本专利技术采用该公司产品作为示例进行描述)，开启该产品；
[0022](2)将带有跟踪小球的跟踪工具尖端接触到患者皮肤表面以达到跟踪的点均为患者皮肤上的实际位置的目的；
[0023](3)开始收集点云数据，手持跟踪工具在患者头部画C型；
[0024](4)判断收集点个数是否达到指定数量，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；
[0025](5)结束收集，开始进行匹配，采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，保存相对位置关系转换矩阵；
[0026](6)结束。
[0027]本专利技术采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，该方法相对于传统方法，不需要点云之间有较大的重叠区域才能匹配成功，适用于重叠区域较小的两帧点云图即可进行配准，并且该方法能够应对复杂的点云配准任务。在实际取点过程中，为方便数据采集，需要
将跟踪到的小球位置信息通过跟踪工具的尺寸将收集点位置数据转换成跟踪工具尖端位置，即跟踪工具接触患者皮肤的尖端，由于跟踪工具为刚体结构，仅需要固定的旋转矩阵即可完成转换。考虑到在实际耳鼻喉科或颅底外科手术中，需要对患者鼻腔道进行插管、消毒等操作，会造成患者鼻子部分形变，这将影响与三维模型的匹配效果，因此采用一种C型取点区域进行采集数据点，主要区域为患者额头区域及眼周区域，这些部位在上述手术中一般不做处理，不会有形变的影响。因此，本方法能够对采集到的数据进行训练，实现与真实患者的位置匹配，实现对手术器械在手术区域的精准定位。
[0028]优选地，所述步骤(1)中，产品为一台双目视觉跟踪设备，该设备在一定范围内发射红外光线，并根据红外光反射回设备摄像头的强度进行分析，识别出跟踪对象，跟踪工具为一个带有光学跟踪小球的探针，光学跟踪小球为一种被特殊涂料包裹的小球，特殊涂料对红外线的反射能力极强，使光学跟踪设备发射出的红外线尽可能的全反射回去，使跟踪设备更容易识别出小球的位置以达到跟踪的目的。
[0029]优选地，在所述步骤(2)中，在收集点期间，一旦跟踪工具的尖端离开皮肤表面，停止跟踪及收集数据，并重新开始本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)采用NDIPolaris系列的产品，开启该产品；(2)将带有跟踪小球的跟踪工具尖端接触到患者皮肤表面以达到跟踪的点均为患者皮肤上的实际位置的目的；(3)开始收集点云数据，手持跟踪工具在患者头部画C型；(4)判断收集点个数是否达到指定数量，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；(5)结束收集，开始进行匹配，采用4PCS四点全等集配准方法进行匹配，保存相对位置关系转换矩阵；(6)结束。2.根据权利要求1所述的通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其特征在于：所述步骤(1)中，产品为一台双目视觉跟踪设备，该设备在一定范围内发射红外光线，并根据红外光反射回设备摄像头的强度进行分析，识别出跟踪对象，跟踪工具为一个带有光学跟踪小球的探针，光学跟踪小球为一种被特殊涂料包裹的小球，特殊涂料对红外线的反射能力极强，使光学跟踪设备发射出的红外线尽可能的全反射回去，使跟踪设备更容易识别出小球的位置以达到跟踪的目的。3.根据权利要求2所述的通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，在收集点期间，一旦跟踪工具的尖端离开皮肤表面，停止跟踪及收集数据，并重新开始。4.根据权利要求3所述的通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其特征在于：所述步骤(3)中，跟踪工具尖端在绿色区域内反复匀速的移动，并且尖端覆盖该区域内每个位置。5.根据权利要求4所述的通过C型区域取点的人脸点云配准方法，其特征在于：所述步骤(3)中，C型区域为患者额头区域及眼周区域。6.通过C型区域取点的人脸点云...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，孟庆尧，
申请(专利权)人：艾瑞迈迪医疗科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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