專利名稱：人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型與二維影像的配準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
骨關(guān)節(jié)損傷與疾病的發(fā)生和發(fā)展常常伴隨著局部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征的改變。同時(shí)，一些異常的關(guān)節(jié)活動(dòng)也可導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生。檢測(cè)骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)在體的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，對(duì)疾病的科研，診斷，治療以及預(yù)后評(píng)估等均具有重要意義。光學(xué)動(dòng)作捕捉與運(yùn)動(dòng)傳感是目前應(yīng)用較多的運(yùn)動(dòng)學(xué)檢測(cè)方法。但在這些方法中，捕獲運(yùn)動(dòng)的光學(xué)標(biāo)志物或物理傳感器均安裝在肢體表面，由于皮膚與骨性結(jié)構(gòu)間存在較大的相對(duì)活動(dòng)，上述方法所獲得的肢體動(dòng)作信息并不適合精確研究骨關(guān)節(jié)的在體運(yùn)動(dòng)，僅適用于步態(tài)分析、人體動(dòng)力學(xué)研究、動(dòng)畫制作等。此外，其設(shè)備還存在操作復(fù)雜、移動(dòng)性差、需要較大的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、對(duì)環(huán)境要求苛刻等缺陷，使用成本較高。雙平面動(dòng)態(tài)X線影像監(jiān)測(cè)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)中的骨關(guān)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)二維顯像，通過(guò)將預(yù)建立的骨關(guān)節(jié)三維模型與二維影像進(jìn)行配準(zhǔn)，可以連續(xù)還原骨關(guān)節(jié)的空間位置與軌跡，達(dá)到檢測(cè)運(yùn)動(dòng)學(xué)的目的。由于X線直接對(duì)骨骼顯像，該方法可精確獲取骨關(guān)節(jié)的位置及運(yùn)動(dòng)信息，排除了軟組織移動(dòng)所引起的誤差。同時(shí)，該方法對(duì)設(shè)備，場(chǎng)地等的要求也低于前述的兩種技術(shù)，綜合成本較低。綜上所述，雙平面X線影像監(jiān)測(cè)與模型配準(zhǔn)法是一種準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)檢測(cè)手段。但是目前，雙平面X線影像監(jiān)測(cè)與模型配準(zhǔn)方法中的關(guān)鍵步驟一三維模型與雙平面二維影像的配準(zhǔn)多由人工全手動(dòng)完成。操作者需在計(jì)算機(jī)中對(duì)模型的空間位置進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，通過(guò)肉眼比對(duì)模型輪廓與二維影像輪廓的匹配程度判斷配準(zhǔn)效果，兩個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，直到最終配準(zhǔn)。整個(gè)流程操作繁瑣，耗時(shí)量大。由于輪廓線的比對(duì)完全通過(guò)肉眼識(shí)別，匹配結(jié)果依賴操作者的主觀判斷，缺乏量化的指標(biāo)，因此配準(zhǔn)的準(zhǔn)確度受到限制，并且容易受到操作者技術(shù)的影響，個(gè)體差 異較大。這些缺點(diǎn)均限制了其在骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用。目前雙平面的X線影像監(jiān)測(cè)與模型配準(zhǔn)法僅能在實(shí)驗(yàn)室中小規(guī)模開(kāi)展，無(wú)法廣泛應(yīng)用于臨床。一種準(zhǔn)確、快速、需要較少人工干預(yù)的三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)的方法對(duì)于骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)的檢測(cè)具有重要意義。此外，隨著醫(yī)學(xué)影像三維重建及可視化技術(shù)的發(fā)展，三維-二維配準(zhǔn)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于手術(shù)規(guī)劃與術(shù)中導(dǎo)航、微創(chuàng)和內(nèi)鏡手術(shù)、放射治療等中。該技術(shù)的進(jìn)步也對(duì)上述領(lǐng)域的發(fā)展也具有一定意義。因此急需一種準(zhǔn)確、快速、較少人工依賴的骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型與二維影像配準(zhǔn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種準(zhǔn)確、快速、需要較少人工干預(yù)的骨關(guān)節(jié)三維模型與二維影像配準(zhǔn)方法。該方法綜合利用同步采集的目標(biāo)肢體體感運(yùn)動(dòng)信息與雙平面X線影像，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行骨關(guān)節(jié)三維模型的輪廓采樣提取及與二維影像的比對(duì)，通過(guò)采樣點(diǎn)位置信息調(diào)整模型空間位置，在較少人工干預(yù)下實(shí)現(xiàn)模型配準(zhǔn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明提供的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，包括以下步驟:S1:讀取前期影像采集階段的系統(tǒng)空間位置參數(shù)構(gòu)建配準(zhǔn)虛擬環(huán)境；S2:將目標(biāo)肢體的雙平面X線影像導(dǎo)入配準(zhǔn)虛擬環(huán)境中并提取骨關(guān)節(jié)影像輪廓線.-^4 ，S3:將待配準(zhǔn)的骨關(guān)節(jié)三維模型導(dǎo)入配準(zhǔn)虛擬環(huán)境并設(shè)置其初始位置；S4:設(shè)置骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓提取的采樣點(diǎn)位置參數(shù)；S5:按照采樣點(diǎn)序列依次對(duì)骨關(guān)節(jié)三維模型進(jìn)行二維輪廓線提??；S6:對(duì)提取的骨關(guān)節(jié)三維模型的二維輪廓線與雙平面X線影像輪廓線進(jìn)行偏差比對(duì)；S7:評(píng)價(jià)偏差比對(duì)的結(jié)果并判定采樣點(diǎn)位置參數(shù)設(shè)置的合理性；S8:篩選出最優(yōu)采樣點(diǎn)并將骨關(guān)節(jié)三維模型調(diào)整至配準(zhǔn)位置；S9:輸出配準(zhǔn)后骨關(guān)節(jié)三維模型的位置坐標(biāo)和影像信息。進(jìn)一步，所述步驟S2中雙平面X線影像骨關(guān)節(jié)輪廓線提取是通過(guò)灰度梯度算法自動(dòng)或半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
·
進(jìn)一步，所述步驟S3中待配準(zhǔn)骨關(guān)節(jié)三維模型的初始位置設(shè)置是利用前期數(shù)據(jù)采集中通過(guò)體感攝像頭組與雙平面X線影像同步采集的目標(biāo)肢體體表的運(yùn)動(dòng)和位置信息確定的。進(jìn)一步，所述步驟S7包括以下步驟:S71:判斷各采樣點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的輪廓線偏差值是否大于預(yù)設(shè)閾值及偏差值分布是否異常，如果是，則改變采樣點(diǎn)位置范圍和采樣點(diǎn)密度并返回步驟S5 ；S72:如果否，則進(jìn)入步驟S8。進(jìn)一步，所述步驟SI中的配準(zhǔn)虛擬環(huán)境與雙平面X線影像采集的真實(shí)物理環(huán)境相同，通過(guò)以下步驟來(lái)建立的:Sll:讀取雙平面X線影像采集裝置中的X線發(fā)射裝置和X線接收裝置的位置信息，構(gòu)建空間坐標(biāo)系；S12:在空間坐標(biāo)系中按照X線發(fā)射裝置的位置信息配置虛擬攝影機(jī)的初始安放位點(diǎn)，按照X線接收裝置的位置信息配置成像平面的初始安放位點(diǎn)；進(jìn)一步，所述步驟S4中的采樣點(diǎn)位置參數(shù)設(shè)置包括粗調(diào)整參數(shù)和微調(diào)整參數(shù)，以粗調(diào)整參數(shù)進(jìn)行的步驟S5-S8輪廓線采樣提取與比對(duì)以及骨關(guān)節(jié)三維模型位置調(diào)整完成后，將返回步驟S4設(shè)置微調(diào)整參數(shù)并再次進(jìn)行步驟S5-S8。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明利用前期雙平面X線影像采集設(shè)備的位置參數(shù)構(gòu)建配準(zhǔn)虛擬環(huán)境，使用目標(biāo)肢體體感運(yùn)動(dòng)信息將骨關(guān)節(jié)三維模型位置快速初始化，代替了復(fù)雜的人工測(cè)量與手動(dòng)設(shè)置；使用計(jì)算機(jī)采樣對(duì)三維模型進(jìn)行覆蓋式的輪廓線提取，代替了對(duì)模型反復(fù)的人工旋轉(zhuǎn)平移操作；使用輪廓線的自動(dòng)提取與量化比對(duì)，代替了肉眼的匹配度識(shí)別；使用粗調(diào)整與微調(diào)整的序貫采樣步驟設(shè)置，平衡了配準(zhǔn)流程的效率與精度?；谝陨咸卣鳎景l(fā)明將全程手動(dòng)的配準(zhǔn)操作簡(jiǎn)化為有限的人工干預(yù)，可以提高工作效率，降低時(shí)間成本，同時(shí)增加配準(zhǔn)的準(zhǔn)確度與可靠度。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:圖1為配準(zhǔn)方法的實(shí)施例1流程圖； 圖2為配準(zhǔn)方法的實(shí)施例2流程圖；圖3為前期雙平面X線影像與體感運(yùn)動(dòng)的一體化采集示意圖；圖4為配準(zhǔn)虛擬環(huán)境構(gòu)建與骨關(guān)節(jié)模型的初始化對(duì)位示意圖；圖5為X線影像輪廓提取示意圖；圖6為模型輪廓投影提取示意圖；圖7為模型輪廓提取示意圖；圖8為模型輪廓線的粗調(diào)整采樣提取示意圖；圖9為模型輪廓線的微調(diào)整采樣提取示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1圖1為配準(zhǔn)方法的實(shí)施例1流程圖，如圖所示，本發(fā)明提供的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，包括以下步驟:S1:讀取前期影像采集階段的系統(tǒng)空間位置參數(shù)構(gòu)建配準(zhǔn)虛擬環(huán)境；所述配準(zhǔn)虛擬環(huán)境與雙平面X線影像采集的真實(shí)物理環(huán)境相同，通過(guò)以下步驟來(lái)建立的:Sll:讀取雙平面X線影像采集裝置中的X線發(fā)射裝置和X線接收裝置的位置信息，構(gòu)建空間坐標(biāo)系；S12:在空間坐標(biāo)系中按照X線發(fā)射裝置的位置信息配置虛擬攝影機(jī)的初始安放位點(diǎn)，按照X線接收裝置的位置信息配置成像平面的初始安放位點(diǎn)；S2:將目標(biāo) 肢體的雙平面X線影像導(dǎo)入配準(zhǔn)虛擬環(huán)境中并提取骨關(guān)節(jié)影像輪廓線；所述雙平面X線影像骨關(guān)節(jié)輪廓線提取是通過(guò)灰度梯度算法自動(dòng)或半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。S3:將待配準(zhǔn)的骨關(guān)節(jié)三維模型導(dǎo)入配準(zhǔn)虛擬環(huán)境并設(shè)置其初始位置；所述待配準(zhǔn)骨關(guān)節(jié)三維模型的初始位置設(shè)置是利用前期數(shù)據(jù)采集中通過(guò)體感攝像頭組與雙平面X線影像同步采集的目標(biāo)肢體體表的運(yùn)動(dòng)和位置信息確定的。S4:設(shè)置骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓提取的采樣點(diǎn)位置參數(shù)；所述采樣點(diǎn)位置參數(shù)設(shè)置包括粗調(diào)整參數(shù)和微調(diào)整參數(shù)，以粗調(diào)整參數(shù)進(jìn)行的步驟S5-S8輪廓線采樣提取與比對(duì)以及骨關(guān)節(jié)三維模型位置調(diào)整完成后，將返回步驟S4設(shè)置微調(diào)整參數(shù)并再次進(jìn)行步驟S5-S8。S5:按照采樣點(diǎn)序列依次對(duì)骨關(guān)節(jié)三維模型進(jìn)行二維輪廓線提?。籗6:對(duì)提取的骨關(guān)節(jié)三維模型的二維輪廓線與雙平面X線影像輪廓線進(jìn)行偏差比對(duì)；S7:評(píng)價(jià)偏差比對(duì)的結(jié)果并判定采樣點(diǎn)位置參數(shù)設(shè)置的合理性；具體包括以下步驟:S71:判斷各采樣點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的輪廓線偏差值是否大于預(yù)設(shè)閾值及偏差值分布是否異常，如果是，則改變采樣點(diǎn)位置范圍和采樣點(diǎn)密度并返回步驟S5 ；S72:如果否，則進(jìn)入步驟S8。S8:篩選出最優(yōu)采樣點(diǎn)并將骨關(guān)節(jié)三維模型調(diào)整至配準(zhǔn)位置；S9:輸出配準(zhǔn)后骨關(guān)節(jié)三維模型的位置坐標(biāo)和影像信息。實(shí)施例2圖2為配準(zhǔn)方法的實(shí)施例2流程圖，圖3為前期雙平面X線影像與體感運(yùn)動(dòng)的一體化采集示意圖，圖4為配準(zhǔn)虛擬環(huán)境構(gòu)建與骨關(guān)節(jié)模型的初始化對(duì)位示意圖，圖5為X線影像輪廓提取示意圖，圖6為模型輪廓投影提取示意圖，圖7為模型輪廓提取示意圖，圖8為模型輪廓線的粗調(diào)整采樣提取示意圖，圖8中的黑點(diǎn)表示粗調(diào)整采樣點(diǎn)的分布狀態(tài)，中間放置的是骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型，圖9為模型輪廓線的微調(diào)整采樣提取示意圖，圖9中的黑點(diǎn)表示微調(diào)整采樣點(diǎn)的分布狀態(tài)，中間放置的是骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型，如圖所示，本發(fā)明提供的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法實(shí)例，可歸納為以下具體步驟:1、構(gòu)建配準(zhǔn)虛擬環(huán)境在前期影像采集階段，系統(tǒng)將建立采集系統(tǒng)的空間坐標(biāo)系，記錄雙兩組X線球管與X線接收器的空間位置。在配準(zhǔn)開(kāi)始后將依據(jù)上述信息初始化配準(zhǔn)虛擬環(huán)境:建立對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)系，在與 X線球管一致的位置安放虛擬攝影機(jī)，與X線接收器一致的位置安放成像平面；載入骨關(guān)節(jié)的雙平面X線影像，將初始位置設(shè)置在成像平面；使用灰度梯度算法，自動(dòng)或半自動(dòng)提取X線影像中骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的輪廓線。2、模型位置快速初始化在前期對(duì)目標(biāo)肢體進(jìn)行雙平面X線影像采集時(shí)，可通過(guò)動(dòng)作體感攝像頭組同步捕捉肢體體表的空間位置和運(yùn)動(dòng)信息。根據(jù)上述肢體體感信息以及體表與骨骼間解剖關(guān)系知識(shí)，獲得骨關(guān)節(jié)三維模型在配準(zhǔn)虛擬環(huán)境中的粗略位置估計(jì)，進(jìn)而對(duì)三維模型的空間位置進(jìn)行快速初始化。3、模型粗調(diào)整模型粗調(diào)整步驟包括以下子步驟:①設(shè)置骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓提取的粗調(diào)整采樣點(diǎn)位置參數(shù)；②按照采樣點(diǎn)序列依次對(duì)骨關(guān)節(jié)三維模型進(jìn)行二維輪廓線提??；③對(duì)提取的骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓線與雙平面X線影像輪廓線進(jìn)行偏差比對(duì)。輪廓提取的采樣點(diǎn)位置參數(shù)包括采樣間隔和采樣范圍。粗調(diào)整參數(shù)的特征為較大的采樣間隔(2 5度)和采樣范圍，其具體數(shù)值可根據(jù)需要設(shè)置。由此確定的采樣點(diǎn)分布在以三維模型為中心，焦物距為半徑的球面上。雙平面的虛擬攝影機(jī)將同步按照采樣點(diǎn)位置序列依次將模型的輪廓線投影至成像平面，并進(jìn)行提取。采樣過(guò)程中，成像平面將與虛擬攝影機(jī)同步移動(dòng)，保持相對(duì)距離與物理焦片距一致。全部輪廓線采樣提取完成后，將之與X線影像輪廓線進(jìn)行差異比對(duì)，篩選出差異最小的模型輪廓線，與之對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)為最優(yōu)采樣點(diǎn)，記錄其空間位置。4、粗調(diào)整評(píng)估
粗調(diào)整輪廓線采樣提取及比對(duì)完成后，將對(duì)比對(duì)差異的量化數(shù)值及分布特征進(jìn)行評(píng)估。如果最小比對(duì)差異超出預(yù)設(shè)閾值，或者最優(yōu)采樣點(diǎn)分布于采樣范圍邊緣，提示粗調(diào)整的參數(shù)設(shè)置不合理，須優(yōu)化后重新進(jìn)行；如果評(píng)估滿意，則依據(jù)該最優(yōu)采樣點(diǎn)位置與虛擬攝影機(jī)初始位置的偏移將骨關(guān)節(jié)模型移動(dòng)到粗調(diào)整位置，繼續(xù)進(jìn)行微調(diào)整步驟。5、模型微調(diào)整模型微調(diào)整步驟與粗調(diào)整相同，包括以下子步驟:①設(shè)置骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓提取的微調(diào)整采樣點(diǎn)位置參數(shù)；②按照采樣點(diǎn)序列依次對(duì)骨關(guān)節(jié)三維模型進(jìn)行二維輪廓線提取對(duì)提取的骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓線與雙平面X線影像輪廓線進(jìn)行偏差比對(duì)。微調(diào)整的模型輪廓線采樣在粗調(diào)整后的位置基礎(chǔ)上進(jìn)行。微調(diào)整的采樣點(diǎn)位置參數(shù)特征為較小的采樣間隔(O I度)和采樣范圍，其具體數(shù)值可根據(jù)需要設(shè)置。微調(diào)整的采樣范圍應(yīng)大于等于粗調(diào)整的采樣間隔。6、微調(diào)整評(píng)估:微調(diào)整輪廓線采樣提取及比對(duì)完成后，將對(duì)比對(duì)的量化結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。如果最小比對(duì)差異超出預(yù)設(shè)閾值，配準(zhǔn)效果不理想，可能是由于粗調(diào)整的采樣范圍過(guò)小所致。此時(shí)需優(yōu)化采樣點(diǎn)間距和數(shù)目返回粗調(diào)整步驟重新進(jìn)行，或?qū)ε錅?zhǔn)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)。如果評(píng)估滿意，則依據(jù)該最優(yōu)采樣點(diǎn)位置與虛擬攝影機(jī)初始位置的偏移將骨關(guān)節(jié)模型移動(dòng)到微調(diào)整位置，完成配準(zhǔn)。7、結(jié)果輸出配準(zhǔn)完成后可輸出三維模型配準(zhǔn)位置坐標(biāo)和配準(zhǔn)影像信息，操作結(jié)束。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:讀取前期影像采集階段的系統(tǒng)空間位置參數(shù)構(gòu)建配準(zhǔn)虛擬環(huán)境； 52:將目標(biāo)肢體的雙平面X線影像導(dǎo)入配準(zhǔn)虛擬環(huán)境中并提取骨關(guān)節(jié)影像輪廓線； 53:將待配準(zhǔn)的骨關(guān)節(jié)三維模型導(dǎo)入配準(zhǔn)虛擬環(huán)境并設(shè)置其初始位置； 54:設(shè)置骨關(guān)節(jié)三維模型輪廓提取的采樣點(diǎn)位置參數(shù)； 55:按照采樣點(diǎn)序列依次對(duì)骨關(guān)節(jié)三維模型進(jìn)行二維輪廓線提取； 56:對(duì)提取的骨關(guān)節(jié)三維模型的二維輪廓線與雙平面X線影像輪廓線進(jìn)行偏差比對(duì)； 57:評(píng)價(jià)偏差比對(duì)的結(jié)果并判定采樣點(diǎn)位置參數(shù)設(shè)置的合理性； 58:篩選出最優(yōu)采樣點(diǎn)并將骨關(guān)節(jié)三維模型調(diào)整至配準(zhǔn)位置； 59:輸出配準(zhǔn)后骨關(guān)節(jié)三維模型的位置坐標(biāo)和影像信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，其特征在于:所述步驟S2中雙平面X線影像骨關(guān)節(jié)輪廓線提取是通過(guò)灰度梯度算法自動(dòng)或半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，其特征在于:所述步驟S3中待配準(zhǔn)骨關(guān)節(jié)三維模型的初始位置設(shè)置是利用前期數(shù)據(jù)采集中通過(guò)體感攝像頭組與雙平面X線影像同步采集的目標(biāo)肢體體表的運(yùn)動(dòng)和位置信息確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，其特征在于:所述步驟S7包括以下步驟: 571:判斷各采樣點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的輪廓線偏差值是否大于預(yù)設(shè)閾值及偏差值分布是否異常，如果是，則改變采樣點(diǎn)位置范圍和采樣點(diǎn)密度并返回步驟S5 ； 572:如果否，則進(jìn)入步驟S8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，其特征在于:所述步驟Si中的配準(zhǔn)虛擬環(huán)境與雙平面X線影像采集的真實(shí)物理環(huán)境相同，通過(guò)以下步驟來(lái)建立的: 511:讀取雙平面X線影像采集裝置中的X線發(fā)射裝置和X線接收裝置的位置信息，構(gòu)建空間坐標(biāo)系； 512:在空間坐標(biāo)系中按照X線發(fā)射裝置的位置信息配置虛擬攝影機(jī)的初始安放位點(diǎn)，按照X線接收裝置的位置信息配置成像平面的初始安放位點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，其特征在于:所述步驟S4中的采樣點(diǎn)位置參數(shù)設(shè)置包括粗調(diào)整參數(shù)和微調(diào)整參數(shù)，以粗調(diào)整參數(shù)進(jìn)行的步驟S5-S8輪廓 線采樣提取與比對(duì)以及骨關(guān)節(jié)三維模型位置調(diào)整完成后，將返回步驟S4設(shè)置微調(diào)整參數(shù)并再次進(jìn)行步驟S5-S8。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)三維模型-二維影像空間配準(zhǔn)方法，首先獲取雙平面X線影像采集階段的系統(tǒng)位置參數(shù)構(gòu)建配準(zhǔn)虛擬環(huán)境；然后利用肢體體感運(yùn)動(dòng)信息將骨關(guān)節(jié)三維模型在空間中初始化對(duì)位；設(shè)置空間采樣點(diǎn)，依次對(duì)三維模型進(jìn)行二維輪廓線采樣提??；將三維模型輪廓線與X線影像輪廓線進(jìn)行偏差比對(duì)，篩選最優(yōu)輪廓線及對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)；通過(guò)最優(yōu)采樣點(diǎn)的空間位置信息調(diào)整骨關(guān)節(jié)三維模型直至配準(zhǔn)。本發(fā)明在較少人工干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)的三維模型與二維影像的快速配準(zhǔn)，可替代復(fù)雜的手動(dòng)操作，提高效率和配準(zhǔn)精度，節(jié)約人工和時(shí)間成本。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103247056SQ20131020626
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月29日
發(fā)明者尹力, 楊柳 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院