本发明专利技术公开了一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置。该方法包括：以不同的图像分割阈值对术中三维图像进行分割，每一次分割均获取符合识别条件的疑似示踪球，选择与实际示踪球个数相同的疑似示踪球组成若干待配准点集，与实际示踪球进行刚性配准，选择均方误差最小的待配准点集作为候选点集；选择均方误差最小的候选点集为最终定位点集；输出最终定位点集所有点的坐标和对应的坐标变换矩阵，若无候选点集或最终定位点集的均方误差大于实际示踪球的半径，则输出未识别到示踪器。本发明专利技术通过迭代的方式自动对三维图像中的示踪器进行定位，能够最大程度地排除金属伪影的影响，提高了定位的精准度，同时减少了手术的时长。的时长。的时长。
【技术实现步骤摘要】
示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置
[0001]本专利技术属于图像处理
，更具体地，涉及一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置。
技术介绍
[0002]机器人进行三维图像导航手术时，需要利用光学追踪设备(例如NDI)和术中三维放射影像(例如CBCT)进行定位，建立三维图像和手术空间的坐标映射关系。定位过程需要在患者身上安装示踪器。示踪器的一端安装有反光小球以便光学追踪设备定位，建立示踪器和手术空间的位置关系；示踪器的另一端安有n个钢珠(通常n＝4)，使其在三维放射影像中能被观察和精确定位到，以建立示踪器和三维图像的位置关系，进而计算三维图像和手术空间的位置关系用于手术导航。因此，高效准确地识别三维图像中示踪器钢珠的位置是影响手术时长和手术质量的关键。
[0003]现有的方法主要为纯手动的定位方法和半自动的定位方法；纯手动的定位方法通过调整图像显示的灰度值窗宽窗位，尽可能排除图像中其他结构以及金属伪影的影响观察到n个钢珠，然后人工调整三个垂直方向上的层切位置并进行位置点选，交互式地对钢珠进行定位；半自动的定位方法首先通过上述方式对钢珠进行粗略定位，然后在选取的点周围建立方形的包围盒作为感兴趣区域，再计算区域内的重心作为钢珠的球心，完成定位。
[0004]现有的方法依赖人工调整图像显示的窗宽窗位并在三维图像的切片上进行点选来定位钢珠，或是先由人工进行粗略定位，再在图像的局部区域内自动计算球心位置，这些依赖人工的方法会增加定位操作的时长，进而增加整个手术的用时；此外，现有的方法对每个钢珠点分别进行定位，没有利用钢珠点彼此间的位置关系这一先验信息，容易受到CBCT图像中金属伪影的影响，限制了钢珠定位的精度，最终影响手术机器人辅助手术的精度。
[0005]公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提出一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置，实现自动对三维图像中的示踪器进行定位，提高了定位的精准度，同时减少了定位操作的时长，进而减少了手术的时长。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了一种示踪器的识别定位方法、电子设备、存储介质及装置。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提出了一种示踪器的识别定位方法，包括：
[0009]S1、获取包含示踪器的所有示踪球的影像的术中三维图像和所有所述示踪球在实际坐标系下的三维坐标、个数及半径；
[0010]S2、以设定的图像分割阈值对所述术中三维图像进行分割，识别出所有符合设定
的识别条件的连通区域作为疑似示踪球；
[0011]S3、所有所述示踪球组成所述实际坐标系下的实际点集，选择与所述示踪球个数相同的所述疑似示踪球组成若干待配准点集，与所述实际点集进行刚性配准，选择均方误差最小的所述待配准点集作为候选点集；
[0012]S4、调整设定的所述图像分割阈值，循环执行所述S2和所述S3；
[0013]S5、遍历所有所述候选点集，选取均方误差最小的所述候选点集为最终定位点集；
[0014]S6、输出所述最终定位点集中所有所述疑似示踪球的坐标和对应的坐标变换矩阵。
[0015]可选地，所述示踪器至少包括3个共面不共线的所述示踪球，且所有所述示踪球为钢球，所有所述示踪球的半径均相同。
[0016]可选地，还包括：
[0017]若无所述候选点集或所述最终定位点集的均方误差大于所述示踪球的半径，则输出未识别到示踪器。
[0018]可选地，所述S2具体包括：
[0019]S201，以设定的图像分割阈值对所述术中三维图像进行二值化分割；
[0020]其中，在所述术中三维图像中，灰度值大于设定的所述图像分割阈值的区域为前景区域，赋值为1；所述灰度值小于等于设定的所述图像分割阈值的区域为背景区域，赋值为0；
[0021]S202，计算所述前景区域在所述术中三维图像中的占比，判断所述占比结果是否符合设定的第一判断条件，若符合，则继续向下执行；若不符合，则跳转到所述S4；
[0022]S203，对所述前景区域进行检测，获取所述前景区域中的所有连通区域的个数及形状；
[0023]S204，根据设定的识别条件对所有所述连通区域进行识别，识别出符合设定的所述识别条件的待定连通区域，获取所述待定连通区域的个数及对应的球心坐标；
[0024]S205，判断所述待定连通区域的个数是否符合设定的第二判断条件，若符合，则将所述待定连通区域均作为疑似示踪球；若不符合，则跳转到所述S4。
[0025]可选地，所述S3具体包括：
[0026]将所有所述示踪球组成所述实际坐标系下的实际点集，选择与所述示踪球个数相同的所述疑似示踪球组成若干待配准点集，通过最小二乘法将所有所述待配准点集的坐标分别与所述实际点集的坐标进行刚性配准，选择均方误差最小的所述待配准点集作为候选点集。
[0027]可选地，所述S4具体包括：
[0028]判断设定的所述图像分割阈值是否小于设定的终止图像分割阈值，若符合，则以固定的比例增大设定的所述图像分割阈值，生成新的图像分割阈值；若不符合，则跳转到所述S5。
[0029]可选地，设定的所述图像分割阈值为0.3倍的图像灰度最大值，设定的所述终止图像分割阈值为0.9倍的所述图像灰度最大值，所述固定的比例为0.05倍的所述图像灰度最大值；
[0030]设定的所述第一判断条件包括：所述前景区域在所述术中三维图像中的占比小于
3％；
[0031]设定的所述第二判断条件包括：所述示踪球的个数≦所述待定连通区域的个数≦所述示踪球的个数+5；
[0032]设定的所述识别条件包括：0.5倍的所述示踪球的半径≦所述连通区域的半径≦1.5倍的所述示踪球的半径，且所述连通区域的内切圆半径与外切圆半径之比大于0.8。
[0033]根据本专利技术的第二方面，提出了一种示踪器的识别定位装置，用于执行第一方面任一所述的示踪器的识别定位方法，包括：
[0034]获取模块，用于获取包含示踪器的所有示踪球的影像的术中三维图像和所有所述示踪球在实际坐标系下的三维坐标、个数及半径；
[0035]图像分割与识别模块，用于以设定的图像分割阈值对所述术中三维图像进行分割，识别出所有符合设定的识别条件的连通区域作为疑似示踪球；
[0036]选择与配准模块，用于所有所述示踪球组成所述实际坐标系下的实际点集，选择与所述示踪球个数相同的所述疑似示踪球组成若干待配准点集，与所述实际点集进行刚性配准，选择均方误差最小的所述待配准点集作为候选点集；
[0037]调整与循环模块，用于调整设定的所述图像分割阈值，所述图像分割与识别模块和所述选择与配准模块循环执行；
[0038]定位模块，用于遍历所有所述候选点集，选取均方误差最本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种示踪器的识别定位方法，其特征在于，包括：S1、获取包含示踪器的所有示踪球的影像的术中三维图像和所有所述示踪球在实际坐标系下的三维坐标、个数及半径；S2、以设定的图像分割阈值对所述术中三维图像进行分割，识别出所有符合设定的识别条件的连通区域作为疑似示踪球；S3、所有所述示踪球组成所述实际坐标系下的实际点集，选择与所述示踪球个数相同的所述疑似示踪球组成若干待配准点集，与所述实际点集进行刚性配准，选择均方误差最小的所述待配准点集作为候选点集；S4、调整设定的所述图像分割阈值，循环执行所述S2和所述S3；S5、遍历所有所述候选点集，选取均方误差最小的所述候选点集为最终定位点集；S6、输出所述最终定位点集中所有所述疑似示踪球的坐标和对应的坐标变换矩阵。2.根据权利要求1所述的示踪器的识别定位方法，其特征在于，所述示踪器至少包括3个共面不共线的所述示踪球，且所有所述示踪球为钢球，所有所述示踪球的半径均相同。3.根据权利要求2所述的示踪器的识别定位方法，其特征在于，还包括：若无所述候选点集或所述最终定位点集的均方误差大于所述示踪球的半径，则输出未识别到示踪器。4.根据权利要求2所述的示踪器的识别定位方法，其特征在于，所述S2具体包括：S201，以设定的图像分割阈值对所述术中三维图像进行二值化分割；其中，在所述术中三维图像中，灰度值大于设定的所述图像分割阈值的区域为前景区域，赋值为1；所述灰度值小于等于设定的所述图像分割阈值的区域为背景区域，赋值为0；S202，计算所述前景区域在所述术中三维图像中的占比，判断所述占比结果是否符合设定的第一判断条件，若符合，则继续向下执行；若不符合，则跳转到所述S4；S203，对所述前景区域进行检测，获取所述前景区域中的所有连通区域的个数及形状；S204，根据设定的识别条件对所有所述连通区域进行识别，识别出符合设定的所述识别条件的待定连通区域，获取所述待定连通区域的个数及对应的球心坐标；S205，判断所述待定连通区域的个数是否符合设定的第二判断条件，若符合，则将所述待定连通区域均作为疑似示踪球；若不符合，则跳转到所述S4。5.根据权利要求4所述的示踪器的识别定位方法，其特征在于，所述S3具体包括：将所有所述示踪球组成所述实际坐标系下的实际点集，选择与所述示踪球个数相同的所述疑似示踪球组成若干待配准点集，通过最小二乘法将所有所述待配准点集的坐标分别与所述实际点集的坐标进行刚性配准，选择均方误差最小的所述待配准点集作为候选点集。6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑宇迪，许珂，朱罡，
申请(专利权)人：北京罗森博特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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