一种配准方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种配准方法和装置，其中，该方法包括：获取预先生成的目标组件的规划推进路径，在目标组件进入目标部位后，获取目标组件的实时图像，并从目标组件的实时图像中获取管壁信息和/或黑洞信息；基于黑洞信息，与规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，引导目标组件推进至目标路径子段；在目标路径子段为目标点位所在的路径子段，且行进距离等于规划推进路径中目标点位距离所在管道段起始点的长度的情况下，确定到达目标点位处。通过上述方案解决了现有的配准方式所存在的操作复杂，准确性较低的问题，达到了有效提升准确度，降低复杂度的技术效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种配准方法和装置


[0001]本申请属于医疗设备
，尤其涉及一种配准方法和装置。

技术介绍

[0002]随着计算机技术和医学影像技术的不断发展，为了提高手术的精准度和便捷度，将多种目标组件引入了手术流程中，例如，将支气管镜导航系统引入了手术流程中，对于支气管镜导航系统而言，支气管配准对手术成功率的影响很大。
[0003]目前，为了对手术过程中进行配准，主要的配准方式有：基于磁定位系统的配准方式和基于形状位置光纤的配准方式，其中，基于磁定位系统的配准方式存在磁场易受干扰，作用范围小，且需要在导管中增加磁传感器，这样会增加目标组件的直径，无法到达直径相对较小的支气管树，而且还会增加系统的组成部分，增加了手术准备的操作。基于形状位置光纤的配准方式，容易发生折断，会增加目标组件的直径，无法到达直径相对较小的支气管树，且为了完成配准，需要增加很多传统手术中不必要的操作。
[0004]针对现有的配准方式所存在的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本申请目的在于提供一种配准方法和装置，可以解决现有的配准方式所存在操作复杂、准确性较低的问题。
[0006]本申请提供一种配准方法和装置是这样实现的：
[0007]一种配准方法，所述方法包括：
[0008]获取预先生成的目标组件的规划推进路径，其中，所述规划推进路径是基于目标部位的三维影像生成的；
[0009]在目标组件进入目标部位后，获取目标组件的实时图像，并从所述目标组件的实时图像中获取管壁信息和/或黑洞信息；
[0010]基于所述管壁信息，引导所述目标组件在管道段的管道的中心平行于管道推进；
[0011]基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，引导所述目标组件推进至所述目标路径子段；
[0012]在所述目标路径子段为目标点位所在的路径子段，且目标组件在目标路径子段中的行进距离等于所述规划推进路径中目标点位距离所在管道段起始点的长度的情况下，确定到达所述目标点位处。
[0013]在一个实施方式中，所述规划推进路径包括以下至少之一：从主气道到达目标点位的路径、路径中的管道段之间的父子关系，管道段树的中心线，路径中每一段管道段和候选子段的中心线之间的角度及角度间的大小关系，路径中每一段管道段的长度及长度间的大小关系，路径中每一段管道段的直径及直径间的大小关系，目标点位，目标点位距离所在管道段起始点的长度。
[0014]在一个实施方式中，基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前
子段的候选子段中识别出目标路径子段，包括：
[0015]将从所述目标组件的实时图像中识别出的黑色区域作为黑洞；
[0016]基于识别出的黑洞，与所述规划推进路径中当前管道段和候选子段的中心线之间的角度及角度间的大小关系，确定出当前管道段的目标路径子段。
[0017]在一个实施方式中，在所述目标组件的实时图像中有两个黑洞的情况下，基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，包括：
[0018]计算第一黑洞和第二黑洞在镜头坐标系中的位置，以镜头朝前为镜头坐标系的Z轴，计算第一黑洞与Z轴的角度作为第一角度，计算第二黑洞与Z轴的角度作为第二角度；将第一角度和第二角度与所述规划推进路径中当前管道段和候选子段的中心线之间的角度及角度间的大小关系进行比对，以从所述第一黑洞和所述第二黑洞中识别出目标路径子段的黑洞；
[0019]或者，
[0020]从所述实时图像中提取第一黑洞的轮廓和第二黑洞的轮廓，根据第一黑洞的轮廓计算第一黑洞的直径，根据第二黑洞的轮廓计算第二黑洞的直径；将第一黑洞的直径和第二黑洞的直径与所述规划推进路径中当前管道段的候选子段的直径及直径间的大小关系进行比对，以从所述第一黑洞和所述第二黑洞中识别出目标路径子段的黑洞。
[0021]在一个实施方式中，在所述目标组件的实时图像中有三个黑洞的情况下，基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，包括：
[0022]从所述目标组件的实时图像中获取距镜头坐标系原点最近的隆突；
[0023]基于所述最近的隆突，将所述目标组件的实时图像分为两个区域：只有一个黑洞的区域对应的候选子段长度较长作为第一区域，有两个黑洞的区域对应的候选子段长度较短作为第二区域；
[0024]将第一区域的候选子段长度和第二区域的候选子段长度，与所述规划推进路径中当前管道段的候选子段的长度及长度间的大小关系进行比对，以从所述三个黑洞中识别出目标路径子段的黑洞。
[0025]在一个实施方式中，基于所述管壁信息，引导所述目标组件在管道段的管道的中心平行于管道推进，包括：
[0026]从所述目标组件的实时图像中识别出所在管道段的管壁位置和目标组件的导管位置；
[0027]计算管壁位置与导管位置之间的距离；
[0028]从所述规划推进路径中获取所在管道段的直径；
[0029]根据管壁位置与导管位置之间的距离和所在管道段的直径，确定导管是否位于所在管道段的中央；
[0030]根据识别出的所在管道段的管壁位置和目标组件的导管位置，确定导管是否与所在管道段平行；
[0031]在确定导管不位于所在管道段的中央和/或与所在管道段不平行的情况下，自动调节导管或生成操作导管的提示信息，以使目标组件在管道段的管道的中心平行于管道推
进。
[0032]在一个实施方式中，在确定到达所述目标点位之后，还包括：
[0033]获取目标部位的三维影像和所述目标组件的实时图像，其中，所述三维影像为虚拟内窥下的图像；
[0034]对所述三维影像和所述实时图像进行二值化处理；
[0035]从二值化处理后的三维影像和实时图像中分别提取具有旋转不变性的至少3对不共线特征点；
[0036]根据分别提取的具有旋转不变性的至少3对不共线特征点确定在两个坐标系下的变化关系；
[0037]根据在两个坐标系下的变化关系，确定目标点位的旋转角；
[0038]根据确定的目标点位的旋转角，引导所述目标组件定位目标点位。
[0039]在一个实施方式中，引导所述目标组件推进至所述目标路径子段，包括：
[0040]实时从目标组件中获取视频流，根据视频流获取流光场；
[0041]根据所述流光场，计算将目标组件指向目标路径子段需要弯曲的预期操作的变换矩阵；
[0042]根据所述流光场，实时计算所述目标组件的真实操作的变化矩阵；
[0043]根据所述流光场，实时计算完成所述预期操作需要继续对所述目标组件操作的操作矩阵；
[0044]在真实操作与预期操作相同的情况下，操作矩阵为单位矩阵，在真实操作与预测操作不同的情况下，按照所述操作矩阵引导所述目标组件推进。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配准方法，其特征在于，所述方法包括：获取预先生成的目标组件的规划推进路径，其中，所述规划推进路径是基于目标部位的三维影像生成的；在目标组件进入目标部位后，获取目标组件的实时图像，并从所述目标组件的实时图像中获取管壁信息和/或黑洞信息；基于所述管壁信息，引导所述目标组件在管道段的管道的中心平行于管道推进；基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，引导所述目标组件推进至所述目标路径子段；在所述目标路径子段为目标点位所在的路径子段，且目标组件在目标路径子段中的行进距离等于所述规划推进路径中目标点位距离所在管道段起始点的长度的情况下，确定到达所述目标点位处。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述规划推进路径包括以下至少之一：从主气道到达目标点位的路径、路径中的管道段之间的父子关系，管道段树的中心线，路径中每一段管道段和候选子段的中心线之间的角度及角度间的大小关系，路径中每一段管道段的长度及长度间的大小关系，路径中每一段管道段的直径及直径间的大小关系，目标点位，目标点位距离所在管道段起始点的长度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，包括：将从所述目标组件的实时图像中识别出的黑色区域作为黑洞；基于识别出的黑洞，与所述规划推进路径中当前管道段和候选子段的中心线之间的角度及角度间的大小关系，确定出当前管道段的目标路径子段。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述目标组件的实时图像中有两个黑洞的情况下，基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，包括：计算第一黑洞和第二黑洞在镜头坐标系中的位置，以镜头朝前为镜头坐标系的Z轴，计算第一黑洞与Z轴的角度作为第一角度，计算第二黑洞与Z轴的角度作为第二角度；将第一角度和第二角度与所述规划推进路径中当前管道段和候选子段的中心线之间的角度及角度间的大小关系进行比对，以从所述第一黑洞和所述第二黑洞中识别出目标路径子段的黑洞；或者，从所述实时图像中提取第一黑洞的轮廓和第二黑洞的轮廓，根据第一黑洞的轮廓计算第一黑洞的直径，根据第二黑洞的轮廓计算第二黑洞的直径；将第一黑洞的直径和第二黑洞的直径与所述规划推进路径中当前管道段的候选子段的直径及直径间的大小关系进行比对，以从所述第一黑洞和所述第二黑洞中识别出目标路径子段的黑洞。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述目标组件的实时图像中有三个黑洞的情况下，基于所述黑洞信息，与所述规划推进路径进行对比，以从当前子段的候选子段中识别出目标路径子段，包括：从所述目标组件的实时图像中获取距镜头坐标系原点最近的隆突；基于所述最近的隆突，将所述目标组件的实时图像分为两个区域：只有一个黑洞的区
域对应的候选子段长度较长作为第一区域，有两个黑洞的区域对应的候选子段长度较短作为第二区域；将第一区域的候选子段长度和第二区域的候选...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：