[发明专利]胸腔镜下肺部肿瘤切除手术导航中的增强现实融合方法

权利要求书

1.一种胸腔镜下肺部肿瘤切除手术导航中的增强现实融合方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取胸腔镜影像；

对所述胸腔镜影像进行提取，得到肺部区域，并对肺部区域进行三维重建，得到术中实时肺部模型；

将所述术中实时肺部模型变换到胸腔镜空间坐标系下，得到第一变换矩阵，并将预先得到的术前肺部模型与所述术中实时肺部模型进行配准，得到第二变换矩阵，根据所述第一变换矩阵和第二变换矩阵，将术前肺部模型投影到胸腔镜影像的坐标系下；

基于术前肺部模型构建包含肺部相关混合组织的复合生物力学模型，人为标注肺部切割区域，基于复合生物力学模型和人为标注的肺部切割区域进行术中运动补偿。

2.根据权利要求1所述的胸腔镜下肺部肿瘤切除手术导航中的增强现实融合方法，其特征在于，所述对肺部区域进行三维重建，得到术中实时肺部模型，包括：

在手术前，胸腔镜双目摄像头拍摄标定板获取左眼图像和右眼图像，对胸腔镜双目摄像头进行标定，得到摄像头相机内参和外参；

同时对左眼图像和右眼图像通过相机参数进行畸变校正和立体校正，将左眼图像和右眼图像转换到同一水平坐标系下；

在手术过程中，对于任意一帧肺部区域，获取左眼图像和右眼图像的视差图；

通过视差图和相机坐标计算得到每个像素点的深度值，进而得到每个像素点在三维坐标系下的三维坐标，重建出每一帧肺部区域的肺部器官表面的点云信息；

将各帧肺部区域的肺部器官表面的点云信息进行缝合，得到完整的术中实时肺部模型。

3.根据权利要求2所述的胸腔镜下肺部肿瘤切除手术导航中的增强现实融合方法，其特征在于，在获取左眼图像和右眼图像的视差图时的视差全局能量函数如下：

其中，D表示视差图，p、q分别代表左右两个图像的像素点，N_p表示像素点p的相邻像素点，C(p,D_p)表示当前像素点视差为D_p时，像素点p的绝对差分和，P₁和P₂是惩罚系数常量,P₁小于P₂，I[]为二值函数，如果函数中的参数为真则返回1，否则返回0。

4.根据权利要求1所述的胸腔镜下肺部肿瘤切除手术导航中的增强现实融合方法，其特征在于，所述将各帧肺部区域的肺部器官表面的点云信息进行缝合，得到完整的术中实时肺部模型，包括：

对于任意相邻两帧肺部区域，采用尺度不变特征转换算法进行该相邻两帧肺部区域的图像特征匹配，采用随机抽样一致算法去除掉匹配错误的点，采用改进SLAM算法，根据该相邻两帧肺部区域的匹配点和每帧肺部区域的深度图计算出由前一帧肺部区域到后一帧肺部区域的变换矩阵；由此得到各帧肺部区域对应的变换矩阵，最后将各帧肺部区域的肺部器官表面的点云信息进行缝合，得到完整的术中实时肺部模型。