專利名稱：醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：
微創(chuàng)及無創(chuàng)外科手術(shù)是當(dāng)代臨床醫(yī)學(xué)最主要的發(fā)展趨勢之一，它可以大大提高手術(shù)質(zhì)量、減輕病人的痛苦，縮短康復(fù)時間。內(nèi)窺鏡診療術(shù)是微創(chuàng)外科的重要手段，采用醫(yī)用內(nèi)窺鏡對病灶的診斷和治療具有極其重要的作用。傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡在插入部的前端設(shè)有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)、固體攝像元件和電路基板等構(gòu)成的攝像裝置，通過這種內(nèi)窺鏡，手術(shù)醫(yī)生可以進(jìn)行人體內(nèi)的內(nèi)臟器官觀察和治療等各種處理。但是，由于工作環(huán)境的復(fù)雜性和自身形狀不可視等不足，傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡導(dǎo)管在介入過程會發(fā)生導(dǎo)管纏繞、非預(yù)期接觸等情況，給病人帶來痛苦和危險。而如果能夠顯示內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)的形狀，則可以有效地防止纏繞的產(chǎn)生。
內(nèi)窺鏡內(nèi)置磁場空間定位系統(tǒng)以法拉第電磁感應(yīng)定理為基礎(chǔ)，在內(nèi)窺鏡外安裝電磁發(fā)生設(shè)備以產(chǎn)生已知結(jié)構(gòu)的空間磁場，通過埋入內(nèi)窺鏡體中的磁跟蹤器獲得磁場強(qiáng)度信號，并根據(jù)已知的發(fā)射磁場空間分布規(guī)律，計算出該點的空間位置和姿態(tài)角。在內(nèi)窺鏡導(dǎo)管內(nèi)部埋入若干個磁跟蹤器，其實時采用數(shù)據(jù)反映連續(xù)磁場的變化，經(jīng)計算可得到每個磁跟蹤器的空間位置，然后將這些離散點擬合成連續(xù)的曲線，就可在計算機(jī)上進(jìn)行三維顯示，實現(xiàn)內(nèi)窺鏡本體的空間形狀感知。
目前，通常采用磁跟蹤器讀數(shù)作為內(nèi)窺鏡坐標(biāo)的依據(jù)。然而，由于磁跟蹤器的探頭與內(nèi)窺鏡鏡頭之間存在相對位移，直接采用磁跟蹤器的讀數(shù)作為內(nèi)窺鏡坐標(biāo)位置的依據(jù)，與內(nèi)窺鏡實際坐標(biāo)位置存在誤差，從而導(dǎo)致得到的內(nèi)窺鏡坐標(biāo)位置和運動參數(shù)不準(zhǔn)確，并使后期的空間定位和三維重建存在誤差，得到的結(jié)果則不可靠。


發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種更準(zhǔn)確的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法。
所述醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法包括A.獲取標(biāo)定參數(shù)，所述標(biāo)定參數(shù)包括棋盤網(wǎng)格的大小和數(shù)目；B.利用多模態(tài)配準(zhǔn)算法構(gòu)建磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系；C.采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，結(jié)合所述磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系，推斷得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。
所述步驟B具體是B1.分別建立磁跟蹤器、磁跟蹤器底座、內(nèi)窺鏡及棋盤網(wǎng)格的坐標(biāo)系統(tǒng)；B2.根據(jù)磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系、棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系以及磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系得到磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。
所述步驟B2還包括所述磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為 其中，表示磁跟蹤器底座的空間坐標(biāo)，表示磁跟蹤器的空間坐標(biāo)，Rbm是磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tbm是磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T，所述磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系由磁跟蹤器測量得到。
所述步驟B2還包括所述棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為其中，表示內(nèi)窺鏡的空間坐標(biāo)，表示棋盤網(wǎng)格的空間坐標(biāo)，Rcg是內(nèi)窺鏡與棋盤網(wǎng)格之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tcg是內(nèi)窺鏡與棋盤網(wǎng)格之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T，所述棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系根據(jù)張正友兩步法的內(nèi)窺鏡標(biāo)定算法得到。
所述磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為其中，Rcm是磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tcm是磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的平移矩陣；所述磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為 其中，Rbg是磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tbg是磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的平移矩陣；則所述棋盤網(wǎng)格和內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示公式為 所述步驟B具體是采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，根據(jù)所述磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系、磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格中的圖像信息及棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系預(yù)估算出磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。
另外，所述方法還包括根據(jù)極線約束條件構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)為其中，e是目標(biāo)函數(shù)的代價函數(shù)值，n是采用的圖像幀數(shù)，Tkl和Rkl分別表示第k幀到第l幀圖像的內(nèi)窺鏡的平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，mkl表示第k幀和第l幀之間的匹配特征個數(shù)，pi(k)和pi(l)分別表示第k幀與第l幀的第i個匹配特征的坐標(biāo)位置。
優(yōu)選地，所述步驟C具體是利用所述目標(biāo)函數(shù)對計算得到的內(nèi)窺鏡平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化，取使所述目標(biāo)函數(shù)的代價函數(shù)值最小的內(nèi)窺鏡平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)作為所述內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。
上述醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，利用多模態(tài)配準(zhǔn)算法構(gòu)建磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系，并根據(jù)磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息推斷得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)，由于該內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法對磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行了標(biāo)定，避免了磁跟蹤器探頭與內(nèi)窺鏡之間存在相對唯一而帶來的誤差，所得到的內(nèi)窺鏡運行參數(shù)更準(zhǔn)確，從而使后期的空間定位和三維重建更準(zhǔn)確。



圖1是一個實施例中的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法的流程圖； 圖2是一個實施例中的多模態(tài)標(biāo)定配置示意圖； 圖3是一個實施例中磁跟蹤器和內(nèi)窺鏡相對運動的示意圖； 圖4是一個實施例中從多個空間角度采集圖3中的網(wǎng)格交叉點的三維重建結(jié)果對比示意圖。

具體實施例方式 圖1示出了一個實施例中的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法流程，具體過程如下 在步驟S101中，設(shè)定標(biāo)定參數(shù)，該標(biāo)定參數(shù)包括棋盤網(wǎng)格的大小和數(shù)目。
在步驟S102中，利用多模態(tài)配準(zhǔn)算法構(gòu)建磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。
在步驟S103中，采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，結(jié)合磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系，推斷得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。
在一個實施方式中，該醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法采用了一個磁跟蹤器及磁跟蹤器底座、一個內(nèi)窺鏡和一個棋盤網(wǎng)格。如圖2所示，分別建立磁跟蹤器底座、磁跟蹤器、內(nèi)窺鏡及棋盤網(wǎng)格的坐標(biāo)系統(tǒng)，各坐標(biāo)系統(tǒng)都以X、Y和Z軸的原點和方向來說明。其中，磁跟蹤器底座的坐標(biāo)系統(tǒng)采用上標(biāo)b表示(如圖2中的Xb、Yb、Zb)，磁跟蹤器的坐標(biāo)系統(tǒng)采用上標(biāo)m表示(如圖2中的Xm、Ym、Zm)，內(nèi)窺鏡的坐標(biāo)系統(tǒng)采用上標(biāo)c表示(如圖2中的Xc、Yc、Zc)，棋盤網(wǎng)格的坐標(biāo)系統(tǒng)采用上標(biāo)g表示(如圖2中的Xg、Yg、Zg)。在這四個坐標(biāo)系統(tǒng)中，可知磁跟蹤器底座和棋盤網(wǎng)格的坐標(biāo)系統(tǒng)是靜態(tài)的，而磁跟蹤器和內(nèi)窺鏡的坐標(biāo)系統(tǒng)是動態(tài)的，但磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡的運動同步。
在一個實施方式中，可根據(jù)磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系、棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系以及磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系得到磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。其中，各相對坐標(biāo)關(guān)系的轉(zhuǎn)換過程如下 (1)磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系可表示為其中，表示磁跟蹤器底座的空間坐標(biāo)，表示磁跟蹤器的空間坐標(biāo)，Rbm是磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tbm是磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T。該磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系可由磁跟蹤器測量得到。
(2)棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系可表示為其中，表示內(nèi)窺鏡的空間坐標(biāo)，表示棋盤網(wǎng)格的空間坐標(biāo)，Rcg是內(nèi)窺鏡與棋盤網(wǎng)格之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tcg是內(nèi)窺鏡與棋盤網(wǎng)格之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T。該棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系可根據(jù)張正友兩步法的內(nèi)窺鏡標(biāo)定算法得到。
(3)磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間相對坐標(biāo)關(guān)系可表示為其中，Rcm是磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tcm是磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T。該相對坐標(biāo)關(guān)系一旦確定后，則可對磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的變換進(jìn)行補(bǔ)償，從而由磁跟蹤器讀數(shù)推斷出內(nèi)窺鏡的坐標(biāo)位置。如圖3所示，當(dāng)內(nèi)窺鏡和磁跟蹤器在空間里一起運動時，磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系應(yīng)是恒定不變的(即整個內(nèi)窺鏡與磁跟蹤器組合的運動是固定的)。
(4)磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系可表示為其中，Rbg是磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tbg是磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T。由于磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格的坐標(biāo)系統(tǒng)是穩(wěn)定不變的，因此該磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系也恒定不變。
根據(jù)上述四個相對坐標(biāo)關(guān)系，可采用從內(nèi)窺鏡到磁跟蹤器(上述第(3)步)，再從磁跟蹤器到磁跟蹤器底座(上述第(1)步)，最后從磁跟蹤器底座到棋盤網(wǎng)格(上述第(4)步)的迂回關(guān)系來表達(dá)棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。即棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系可采用以下公式表示 如上所述，由于棋盤網(wǎng)格與磁跟蹤器底座之間的相對坐標(biāo)恒定不變，且內(nèi)窺鏡與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)也恒定不變，因此可以采集多個同步磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，從而可對上式設(shè)置多個約束條件，根據(jù)約束條件求解(3)和(4)中的未知坐標(biāo)。
在一個實施方式中，采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格中的圖像信息，根據(jù)磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系、磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格中的圖像信息及棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系預(yù)估算出磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。在一個實施例中，根據(jù)極線約束條件構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)如下 其中，e是目標(biāo)函數(shù)的代價函數(shù)值，n是采用的圖像幀數(shù)，Tkl和Rkl分別表示第k幀到第l幀圖像的內(nèi)窺鏡的平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，mkl表示第k幀和第l幀之間的匹配特征個數(shù)(即同一幅圖像在第k幀和第l幀掃描得到的圖像中同一點所對應(yīng)的坐標(biāo)位置關(guān)系)，pi(k)和pi(l)分別表示第k幀與第l幀的第i個匹配特征的坐標(biāo)位置。
利用上述目標(biāo)函數(shù)可對計算得到的內(nèi)窺鏡平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化，取使該目標(biāo)函數(shù)的代價函數(shù)值最小的內(nèi)窺鏡平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)作為該內(nèi)窺鏡運動參數(shù)。在一個實施方式中，只需6個變量即可表示內(nèi)窺鏡與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系，其中，3個變量表示旋轉(zhuǎn)，3個變量表示平移。由于上述(*)式是非線性的，可利用不考慮畸變的情況下采用線性方法得到的解作為初步估計值，采用信賴域方法，以保證找到目標(biāo)函數(shù)的最小代價函數(shù)值，從而所得到的未知相對坐標(biāo)關(guān)系是最優(yōu)解。
從理論上講，只需5組同步圖像信息和磁跟蹤器的讀數(shù)就可求解未知的相對坐標(biāo)關(guān)系，實際過程中，可采用5組以上的數(shù)據(jù)，以確保求解結(jié)果的魯棒性和準(zhǔn)確性。若視頻幀速率為30幀/秒，只需幾秒鐘的影片即可提供數(shù)以百計標(biāo)定的圖像幀和磁跟蹤器讀數(shù)。
采用上述內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法估算得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)后，則可使用該內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)去模擬標(biāo)準(zhǔn)立體配置(內(nèi)窺鏡平移運動)下得到的圖像，并恢復(fù)三維的密集深度圖，從而將多個三維模型統(tǒng)一到一個坐標(biāo)系統(tǒng)下，結(jié)合已推斷出的表面深度和采集圖像的表面紋理，則可建立多個虛擬視圖下具有三維結(jié)構(gòu)和表面信息的三維模型。
本發(fā)明與基于內(nèi)窺鏡磁場空間定位系統(tǒng)相結(jié)合，可準(zhǔn)確得到內(nèi)窺鏡實際空間姿態(tài)，從而能對人體組織器官進(jìn)行準(zhǔn)確三維建模，恢復(fù)其三維形狀。圖4示出了一個實施例中從多個空間角度采集圖3中的網(wǎng)格交叉點的三維重建結(jié)果，其中，(a)和(b)是采用本發(fā)明的標(biāo)定方法所得到的結(jié)果，而(c)是現(xiàn)有技術(shù)所得到的結(jié)果。從圖4可以看出，采用本發(fā)明后的三維重建方法能正確恢復(fù)出規(guī)則的標(biāo)定網(wǎng)格平面形狀。在一個實施例中，還可對本發(fā)明的標(biāo)定方法進(jìn)行定量誤差分析，如表1所示，其中，平面指標(biāo)表示最佳擬合網(wǎng)格平面的平均偏差，線性指標(biāo)表示最佳擬合網(wǎng)格線的平均偏差，正交指標(biāo)表示垂直相交的最佳擬合橫向和縱向的網(wǎng)格線的角度與90度之間的偏離，而百分比誤差是由大致24cmX18cm網(wǎng)格尺寸計算得到(即誤差＝絕對誤差/網(wǎng)格線長度)。從表1可以看出，本發(fā)明提供的內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法具有很好的平面指標(biāo)、線指標(biāo)和正交指標(biāo)。
表1

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法包括
A.獲取標(biāo)定參數(shù)，所述標(biāo)定參數(shù)包括棋盤網(wǎng)格的大小和數(shù)目；
B.利用多模態(tài)配準(zhǔn)算法構(gòu)建磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系；
C.采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，結(jié)合所述磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系，推斷得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟B具體是
B1.分別建立磁跟蹤器、磁跟蹤器底座、內(nèi)窺鏡及棋盤網(wǎng)格的坐標(biāo)系統(tǒng)；
B2.根據(jù)磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系、棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系以及磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系得到磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟B2還包括所述磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為
其中，表示磁跟蹤器底座的空間坐標(biāo)，表示磁跟蹤器的空間坐標(biāo)，Rbm是磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tbm是磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T所述磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系由磁跟蹤器測量得到。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟B2還包括所述棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為
其中，表示內(nèi)窺鏡的空間坐標(biāo)，表示棋盤網(wǎng)格的空間坐標(biāo)，Rcg是內(nèi)窺鏡與棋盤網(wǎng)格之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tcg是內(nèi)窺鏡與棋盤網(wǎng)格之間的平移矩陣，0＝(0，0，0)T，所述棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系根據(jù)張正友兩步法的內(nèi)窺鏡標(biāo)定算法得到。
5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為其中，Rcm是磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tcm是磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的平移矩陣；所述磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示為
其中，Rbg是磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，Tbg是磁跟蹤器底座與棋盤網(wǎng)格之間的平移矩陣；則所述棋盤網(wǎng)格和內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系表示公式為
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟B具體是采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，根據(jù)所述磁跟蹤器底座與磁跟蹤器之間的相對坐標(biāo)關(guān)系、磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格中的圖像信息及棋盤網(wǎng)格與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系預(yù)估算出磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)極線約束條件構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)為其中，e是目標(biāo)函數(shù)的代價函數(shù)值，n是采用的圖像幀數(shù)，Tkl和Rkl分別表示第k幀到第l幀圖像的內(nèi)窺鏡的平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，mkl表示第k幀和第l幀之間的匹配特征個數(shù)，pi(k)和pi(l)分別表示第k幀與第l幀的第i個匹配特征的坐標(biāo)位置。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟C具體是利用所述目標(biāo)函數(shù)對計算得到的內(nèi)窺鏡平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化，取使所述目標(biāo)函數(shù)的代價函數(shù)值最小的內(nèi)窺鏡平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)作為所述內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，所述方法包括A.獲取標(biāo)定參數(shù)，所述標(biāo)定參數(shù)包括棋盤網(wǎng)格的大小和數(shù)目；B.利用多模態(tài)配準(zhǔn)算法構(gòu)建磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系；C.采集磁跟蹤器讀數(shù)和棋盤網(wǎng)格的圖像信息，結(jié)合所述磁跟蹤器與內(nèi)窺鏡之間的相對坐標(biāo)關(guān)系，推斷得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。采用本發(fā)明提供的醫(yī)用內(nèi)窺鏡標(biāo)定方法，能準(zhǔn)確得到內(nèi)窺鏡的運動參數(shù)。
文檔編號A61B1/00GK101632570SQ20091010908
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者嘉 辜, 秦文健 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院