[发明专利]用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法

权利要求书

1.一种用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：导入病灶部位CT序列，处理CT图像并提取上表面皮肤轮廓；

S2：将二维皮肤轮廓重建为三维点集H，对点集H的CT坐标系进行初步坐标变换；

S3：将结构光相机标定至手术空间坐标系，得到结构光相机坐标系与手术空间坐标系的转换关系；

S4：结构光相机采集从病灶部位到相机的深度数据，从而得到病灶部位的三维坐标点集，从该三维点集中分割出皮肤点集V，并根据步骤S3得到的坐标转换关系将点集V变换到手术空间坐标系下；

S5：去除点集V中的离群点，采用分辨率一致性降采样对点集H和V进行降采样，得到简化的点集H’和V’；

S6：将V’作为目标点集，把点集H’精配准到点集V’，从而得到CT图像空间到手术空间的坐标转换关系，即完成手术注册。

2.根据权利要求1所述的用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法，其特征在于，在步骤S1中，对CT图像先后进行加窗处理、二值化处理与轮廓提取得到二维皮肤轮廓，然后截取轮廓的上四分之一作为上表面皮肤轮廓。

3.根据权利要求1所述的用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法，其特征在于，在步骤S2中，初步坐标变换是：对原始点集H进行坐标转换，重新指定CT图像空间坐标系的原点以及方向，使得CT图像空间坐标系与手术空间坐标系的方向大致相同。

4.根据权利要求1所述的用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法，其特征在于，在步骤S3中，标定过程使用专用标定板，该标定板能同时标定结构光相机与双目导航系统，从而实现将结构光相机标定至手术空间坐标系。

5.根据权利要求1所述的用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法，其特征在于，在步骤S4中，分割出皮肤点集V的方法为：对深度图对应的灰度图进行二值化与形态学处理，提取最大轮廓区域以制作皮肤掩膜；再根据CT图像计算横断面重心到上表面的距离，对手术空间中点云进行Z轴轴向约束，筛除重心以下的大量非目标区域点云；最后通过二维图像掩模-三维点云映射得到皮肤区域的三维点云。

6.根据权利要求1所述的用于光学手术导航系统的无标记手术注册方法，其特征在于，在步骤S5中，分辨率一致性降采样是：使用相同大小的小正方体，即相同分辨率，对点集H、V进行划分，按一定策略选择正方体中的一点代替整个正方体中包含的点，从而得到简化的点集H’和V’。