平板C臂校准方法、装置、存储介质及电子设备制造方法及图纸

本申请提供一种平板C臂校准方法、装置、存储介质及电子设备。所述平板C臂校准方法包括：获取目标图像；根据所述目标图像对所述标志球进行分组，以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系；获取各所述组别包含的所述标志球的二维坐标构成的交比作为各所述组别对应的第二交比；根据所述第一交比和所述第二交比确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系；根据所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系获取所述平板C臂的校准参数。所述平板C臂校准方法能够自动完成对平板C臂的校准。臂的校准。臂的校准。

【技术实现步骤摘要】
平板C臂校准方法、装置、存储介质及电子设备


[0001]本申请属于医学图像处理
，涉及一种校准方法，特别是涉及一种平板C臂校准方法、装置、存储介质及电子设备。

技术介绍

[0002]平板C臂是一种术中成像设备，在外科临床手术中发挥着重要的作用，常应用于骨科、心血管外科、泌尿外科、消化内科等科室。以骨科为例，平板C臂可被用于内固定手术、关节置换手术、胸腰椎压缩性骨折椎体成形术等复杂骨科手术的术前定位、术中透视观察以及术后恢复查看，在计算机辅助外科与外科手术导航中起着至关重要的作用。在使用前，平板C臂需要进行校准，以保证手术精度。因此，如何提供一种平板C臂校准方法已成为相关技术人员亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种平板C臂校准方法、装置、存储介质及电子设备，用于实现对平板C臂的校准。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种平板C臂校准方法，所述平板C臂校准方法包括：获取目标图像，所述目标图像由平板C臂对校准工具拍摄得到，所述校准工具包括互不平行的若干条棱边，各所述棱边均包含多个标志球，各所述棱边对应的第一交比各不相同，其中所述棱边对应的所述第一交比是指所述棱边包含的所述标志球的三维坐标构成的交比；根据所述目标图像对所述标志球进行分组，以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系；获取各所述组别包含的所述标志球的二维坐标构成的交比作为各所述组别对应的第二交比；根据所述第一交比和所述第二交比确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系；根据所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系获取所述平板C臂的校准参数。
[0005]在第一方面的一种实现方式中，根据所述目标图像对所述标志球进行分组以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系包括：根据所述目标图像获取所述标志球的二维坐标；根据所述标志球的二维坐标进行聚类分组，以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系。
[0006]在第一方面的一种实现方式中，根据所述第一交比和所述第二交比确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系包括：根据所述第一交比和所述第二交比确定所述组别与所述棱边之间的匹配关系；根据所述组别与所述棱边之间的匹配关系确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系。
[0007]在第一方面的一种实现方式中，对于一所述组别，若该组别对应的所述第二交比与一所述棱边对应的第一交比相同，则确定该组别与该棱边之间具有匹配关系。
[0008]在第一方面的一种实现方式中，所述校准参数包括内参矩阵和/或外参矩阵。
[0009]在第一方面的一种实现方式中，根据所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹
配关系获取所述平板C臂的校准参数包括：根据所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系构建超定齐次方程组；获取所述超定齐次方程组的求解结果并对其进行非线性优化；根据所述超定齐次方程组的求解结果获取所述内参矩阵和/或所述外参矩阵。
[0010]在第一方面的一种实现方式中，所述标志球为金属标志球，各所述棱边均包含4个所述金属标志球。
[0011]第二方面，本申请实施例提供一种平板C臂校准装置，所述平板C臂校准装置包括：图像获取模块，用于获取目标图像，所述目标图像由平板C臂对校准工具拍摄得到，所述校准工具包括互不平行的若干条棱边，各所述棱边均包含多个标志球，各所述棱边对应的第一交比各不相同，其中所述棱边对应的所述第一交比是指所述棱边包含的所述标志球的三维坐标构成的交比；标志球分组模块，用于根据所述目标图像对所述标志球进行分组，以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系；交比获取模块，用于获取各所述组别包含的所述标志球的二维坐标构成的交比作为各所述组别对应的第二交比；匹配关系获取模块，用于根据所述第一交比和所述第二交比确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系；校准参数获取模块，用于根据所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系获取所述平板C臂的校准参数。
[0012]第三方面，本申请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本申请第一方面中任一项所述的平板C臂校准方法。
[0013]第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储有一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行本申请第一方面中任一项所述的平板C臂校准方法。
[0014]本申请实施例提供的平板C臂校准方法，能够根据校准工具的目标图像自动获取平板C臂的校准参数，从而实现对平板C臂的校准。该过程基本无需人工参与，也无需用户执行标志球中心定位、匹配标志球对应关系等操作，具有较高的效率和准确度。
[0015]此外，本申请一些实施例提供的平板C臂校准方法，利用交比不变性的原理来实现对平板C臂的校准。因此，该方法能够精准快速地匹配标志球，并能够在标志球遮挡、标志球缺失等意外情况时感知哪些标志球的信息无法获取。根据信息缺失程度，该平板C臂校准方法可以利用获取到的有限信息进行校准计算，也可以对用户进行提醒，自动判断根据当前目标图像进行校准是否可靠、是否需要重新采集图像，大大提升了复杂场景下的校准算法的自动化水平和鲁棒性程度。
附图说明
[0016]图1显示为本申请实施例提供的平板C臂校准方法的一种应用场景示意图。
[0017]图2显示为本申请实施例提供的平板C臂校准方法的流程图。
[0018]图3显示为本申请实施例中对标志球进行分组的流程图。
[0019]图4显示为本申请实施例中获取坐标匹配关系的流程图。
[0020]图5显示为本申请实施例中获取内参矩阵和/或外参矩阵的流程图。
[0021]图6显示为本申请实施例提供的平板C臂校准装置的结构示意图。
[0022]图7显示为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
[0023]元件标号说明
[0024]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
平板C臂校准装置
[0025]61
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图像获取模块
[0026]62
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标志球分组模块
[0027]63
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交比获取模块
[0028]64
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匹配关系获取模块
[0029]65
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校准参数获取模块
[0030]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电子设备
[0031]71
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存储器
[0032]72
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处理器
[0033]73
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显示器
[0034]S21～S25
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步骤
[0035]S31～S32
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步骤
[0036]S41～S42
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步骤
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平板C臂校准方法，其特征在于，所述平板C臂校准方法包括：获取目标图像，所述目标图像由平板C臂对校准工具拍摄得到，所述校准工具包括互不平行的若干条棱边，各所述棱边均包含多个标志球，各所述棱边对应的第一交比各不相同，其中所述棱边对应的所述第一交比是指所述棱边包含的所述标志球的三维坐标构成的交比；根据所述目标图像对所述标志球进行分组，以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系；获取各所述组别包含的所述标志球的二维坐标构成的交比作为各所述组别对应的第二交比；根据所述第一交比和所述第二交比确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系；根据所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系获取所述平板C臂的校准参数。2.根据权利要求1所述的平板C臂校准方法，其特征在于，根据所述目标图像对所述标志球进行分组以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系包括：根据所述目标图像获取所述标志球的二维坐标；根据所述标志球的二维坐标进行聚类分组，以使各组别包含的所述标志球实质上具有共线关系。3.根据权利要求1所述的平板C臂校准方法，其特征在于，根据所述第一交比和所述第二交比确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系包括：根据所述第一交比和所述第二交比确定所述组别与所述棱边之间的匹配关系；根据所述组别与所述棱边之间的匹配关系确定所述标志球的二维坐标与三维坐标之间的匹配关系。4.根据权利要求3所述的平板C臂校准方法，其特征在于，对于一所述组别，若该组别对应的所述第二交比与一所述棱边对应的第一交比相同，则确定该组别与该棱边之间具有匹配关系。5.根据权利要求1所述的平板C臂校准方法，其特征在于，所述校准参数包括内参矩阵和/或外参矩阵。6.根据权利要求5所述的平板C臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国焱，孙闻远，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：