基于多模态联合优化的单张透视影像与CT影像配准方法技术

本发明专利技术公开了基于多模态联合优化的单张透视影像与CT影像配准方法，包括步骤：S1、得到第一处理影像；S2、得到第二处理影像；S3、生成数字重建放射影像；S4、计算数字重建放射影像和第二处理影像的归一化互相关系数，转化为可最小化的第一函数；S5、获取单层皮肤表面点云数据；S6、根据深度相机点云数据及单层皮肤表面点云数据，构建二者可最小化的第二函数；S7、基于第一函数和第二函数构建目标函数，采用梯度下降优化算法最小化目标函数，逐次更新位姿变换矩阵，直至满足设定条件，得到最小化目标函数值，最终得到术前三维影像和术中二维透视影像的目标位姿变换矩阵；本发明专利技术具有避免需要拍摄多张透视影像，提升了配准效率，节约手术时间的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于影像配准方法，具体涉及基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法。

技术介绍

1、基于术前ct影像和术中x光透视影像的手术导航系统，利用x光影像和ct影像的配准，将术前的手术计划映射到术中，从而实现自动的手术导航和路径引导，可以极大提升手术精度、节约手术时间。

2、x光透视影像和ct影像的配准，通常采用基于数字重建放射影像(drr)的迭代优化方法。该技术通过光线投射算法从ct三维体数据生成drr，建立基于灰度相似度的目标函数，并采用优化算法迭代调整空间变换参数(包含平移、旋转及缩放自由度)以最大化目标函数值。针对单视角x线影像提供的空间信息有限导致参数约束不足的问题，临床实践中常采用正交双视角(正位/侧位)成像模式，通过建立多平面约束方程有效提升三维空间配准精度；

3、但是传统方法在单张透视影像与ct影像配准上存在准确性和鲁棒性不足的问题，通常需要拍摄多张透视影像来提高配准效果，这不仅增加了配准时间，还会延长手术时间，因此，设计基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法来解决上述问题。

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【技术保护点】

1.基于多模态联合优化的单张透视影像与CT影像配准方法，其特征在于：包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与CT影像配准方法，其特征在于：所述步骤S5中，对所述术前三维影像进行阈值分割得到皮肤区域影像，进而获取单层皮肤表面点云数据，包括步骤：

3.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与CT影像配准方法，其特征在于：所述步骤S1中的第一处理影像为通过对所述术前三维影像中的骨骼区域的原始体素值放大设定倍数后得到的影像。

4.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与CT影像配准方法，其特征在于：所述...

【技术特征摘要】

1.基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法，其特征在于：包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法，其特征在于：所述步骤s5中，对所述术前三维影像进行阈值分割得到皮肤区域影像，进而获取单层皮肤表面点云数据，包括步骤：

3.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法，其特征在于：所述步骤s1中的第一处理影像为通过对所述术前三维影像中的骨骼区域的原始体素值放大设定倍数后得到的影像。

4.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法，其特征在于：所述步骤s2中的预处理包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的基于多模态联合优化的单张透视影像与ct影像配准方法，其特征在于：通过所述步骤s2获取深度相机点云、通过所述步骤s5获取到单层皮肤表面点云后，分别对二者进行降采样处理，得到降采样深度相机点云、降采样皮肤表面点云...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏建，寇红伟，尚国伟，陈松峰，尚春风，冷子宽，贾杰，汤翔，
申请(专利权)人：郑州大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：