[發明專利]多視角點云配準方法、裝置以及計算機設備

在審

• 申請號: 202010040824.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111210466A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 王榮軍;張晶;劉利康
• 申請（專利權）人: 華志微創醫療科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張萌

本申請提供了一種多視角點云配準方法、裝置以及計算機設備，涉及醫學數據處理技術領域，解決了多視角點云配準方法的配準結果的精確度較低的技術問題。該方法包括：確定第一點云對象通過初始轉移矩陣轉換后得到的第二點云對象；基于第二點云對象和目標點云對象，重復進行如下迭代步驟，直至迭代結果滿足預設條件，得到滿足預設條件的轉移矩陣：基于預設的人體面部特征鄰域，利用四元數算法計算從第二點云對象配準到目標點云對象的中間轉移矩陣；對第二點云對象通過中間轉移矩陣進行轉換，得到轉換結果；設置基于轉換結果與目標點云對象之間重合度的評價函數，并通過計算得到評價函數的極小值；判斷評價函數的極小值是否滿足預設條件。

技術領域

本申請涉及醫學數據處理技術領域，尤其是涉及一種多視角點云配準方法、裝置以及計算機設備。

背景技術

目前，醫療外科機器人手術導航技術是機器人領域研究的前沿熱點之一，在醫療外科的手術規劃、手術模擬、微創定位、無損診療等方面得到廣泛應用。

其中，坐標標定和空間配準是圖像引導的無框架腦外科立體定向機器人研究中的基本問題。尤其是將三維掃描技術引入醫學影像配準領域后，對三維掃描儀獲取到的點云進行多視角配準的技術具有越來越高的研究意義和應用價值，其配準過程就是求解一個最佳的轉換矩陣，將多個從不同視角下獲取的點云數據調整到相同坐標系下，使得點云重疊部分能達到滿足一定精度要求的重合。如何獲得適用性廣泛且精確度高的配準算法成為研究的主流方向。但是，目前的多視角點云配準方法的配準結果的精確度較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多視角點云配準方法、裝置以及計算機設備，以解決目前的多視角點云配準方法的配準結果的精確度較低的技術問題。

第一方面，本申請實施例提供了一種多視角點云配準方法，所述方法包括：確定從第一點云對象配準到目標點云對象的初始轉移矩陣，以及所述第一點云對象通過所述初始轉移矩陣轉換后得到的第二點云對象；其中，所述第一點云對象和所述目標點云對象為不同視角點下的點云；所述初始轉移矩陣為通過粗配準算法進行配準的轉移矩陣；

基于所述第二點云對象和所述目標點云對象，重復進行如下迭代步驟，直至迭代結果滿足預設條件，得到滿足所述預設條件的轉移矩陣：

基于預設的人體面部特征鄰域，利用四元數算法計算從所述第二點云對象配準到所述目標點云對象的中間轉移矩陣；

對所述第二點云對象通過所述中間轉移矩陣進行轉換，得到轉換結果；設置基于所述轉換結果與所述目標點云對象之間重合度的評價函數，并通過計算得到所述評價函數的極小值；

判斷所述評價函數的極小值是否滿足所述預設條件。

在一個可能的實現中，判斷所述評價函數的極小值是否滿足所述預設條件的步驟之后，還包括：

若是，則基于所述初始轉移矩陣和所述中間轉移矩陣得到最終轉移矩陣。

在一個可能的實現中，所述預設條件為：當前迭代過程產生的評價函數極小值與上次迭代過程產生的評價函數極小值之間的相差值小于預設值。

在一個可能的實現中，計算所述評價函數的極小值的步驟之前，還包括：

基于所述預設的人體面部特征鄰域計算所述第二點云對象的第二數據點集；

基于所述預設的人體面部特征鄰域計算所述目標點云對象的目標數據點集；

基于所述第二數據點集和所述目標數據點集，計算所述第二數據點集和所述目標數據點集之間的互樣本協方差矩陣。

在一個可能的實現中，計算所述評價函數的極小值的步驟，包括：

基于所述評價函數、所述中間轉移矩陣以及所述互樣本協方差矩陣進行計算，得到所述評價函數的極小值。