[發明專利]圖像測量與配準方法

在審

• 申請號: 202010733392.8
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111956327A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 季鷹
• 申請（專利權）人: 季鷹
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張秋紅

1.一種把物理空間與圖像空間的位置及方向進行測量和注冊的方法，該方法包括：

a)提供含有具有六個自由度的位置和方向的部件的組件以及跟蹤工具，其中：

所述組件包括：至少四個非共面的位置部件，或包括至少一個位置部件和至少三個正交的方向部件；

所有部件都剛性地放在所述組件中；

所述跟蹤工具可拆卸地剛性地固定在所述組件上，使得所述部件與所述跟蹤工具的位置和方向相對地互相固定；

根據所述跟蹤工具的坐標框架測量所述部件的物理空間的三維位置和可用方向；并且

可以用成像系統掃描所述部件，并且可以在掃描的圖像空間中獲得它們的三維位置和可用方向；

b)將所述組件牢固地放置在一個物體上并用成像系統進行成像掃描；并且通過掃描的圖像，獲得所述掃描圖像空間中所述部件的三維位置和可用方向；

c)基于在步驟a)中關于所述跟蹤工具的坐標框架所測量得到的物理空間中的部件的位置和可用方向，以及在步驟b)中所獲得的圖像空間中的部件的位置和可用方向，計算得到將位置和方向從物理空間轉換到圖像空間的變換；

d)在人體上或體內放置一個六個自由度的相對跟蹤工具；

使用跟蹤系統，在登記時間同時記錄下基于跟蹤系統的坐標框架的，相對跟蹤工具和安裝在組件上的跟蹤工具的六個自由度的方向和位置數據；

e)在被跟蹤儀器上放置跟蹤工具以跟蹤該儀器的姿態；

使用跟蹤系統，在后登記時間，同時記錄下基于跟蹤系統的坐標框架的，安裝在儀器上的跟蹤工具的位置和可用方向數據，以及相對跟蹤工具的六個自由度的方向和位置數據；

f)聯合在步驟c)中獲得的變換，在步驟d)中的登記時間記錄下的相對跟蹤工具和安裝在組件上的跟蹤工具的數據和在步驟e)中的后登記時間記錄下相對跟蹤工具和安裝在儀器上的跟蹤工具的數據，以計算轉換后的、在圖像空間中的安裝在儀器上的跟蹤工具的位置和可用方向。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述變換表示為T，滿足以下關系：

OBJECTM1_i^T＝T*OBJECTW1_i^T (1)；

其中

OBJECTM1_i^T是OBJECTM1_i的轉置矩陣，OBJECTM1_i代表(x，y，x，1)，其中(x，y，z)表示圖像空間中的位置；OBJECTW1_i^T是OBJECTW1_i的轉置矩陣，OBJECTW1_i代表(x，y，z，1)，其中(x，y，z)表示跟蹤工具框架中的物理空間中的位置，該跟蹤工具可拆卸且剛性地安裝在所述組件上；i表示所述部件的第i個位置，i≥4；4x4變換矩陣T的形式如下：

其中R是3×3旋轉矩陣，x，y，z分別是坐標的平移；

通過求解至少4個非共平面位置的至少四個關系(1)的聯立方程來計算出T。