(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211036689.4 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 杭州三坛医疗科技有限公司 地址 310030 浙江省杭州市西湖区三墩镇 西园九路8号3幢E座7楼701室 (72)发明人 沈丽萍　袁平　周迪斌　聂雨晨　 杨斌　 (74)专利代理 机构 北京柏杉松知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11413 专利代理师 孟维娜　马敬 (51)Int.Cl. G06T 7/33(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种髋关节图像配准方法、 装置、 设备以及 存储介质 (57)摘要 本发明实施例提供了一种髋关节图像配准 方法、 装置、 设备以及存储介质， 涉及图像处理技 术领域， 方案为： 提取预先采集的髋关节透视图 像中的第一点云数据； 基于第一点云数据， 获得 曲率大于 预设曲率阈值的第二点 云数据； 对第二 点云数据进行球面拟合， 根据拟合球面从第二点 云数据中确定位于髋关节中目标手术部位的第 三点云数据； 获得在手术过程中采集的髋关节的 第四点云数据； 在第三点云数据中， 确定预设数 量个、 与第四点云数据表示目标手术部位中同一 实际位置的第五点云数据； 确定第一点云数据和 第四点云数据之间的位置转换关系， 并采用位置 转换关系对髋关节透视图像进行图像配准。 本方 案实现了基于不同数量的点云数据进行图像配 准。 权利要求书3页 说明书13页 附图7页 CN 115100258 A 2022.09.23 CN 115100258 A 1.一种髋关节图像 配准方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 提取预先采集的髋关节透 视图像中的第一 点云数据； 基于所述第一 点云数据， 获得曲率大于预设曲率阈值的第二 点云数据； 对所述第二点云数据进行球面拟合， 根据拟合球面从所述第 二点云数据中确定位于髋 关节中目标手术部位的第三 点云数据； 获得在手术过程中采集的髋关节的第四点云数据； 在所述第三点云数据中， 确定预设数量个、 与第 四点云数据表示目标手术部位中同一 实际位置的第五点云数据； 根据所确定的第五点云数据与对应的第四点云数据之间的相对位置， 确定所述第 一点 云数据和所述第四点云数据之 间的位置转换关系， 并采用所述位置转换关系对所述髋关节 透视图像进行图像 配准。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述第一点云数据， 获得曲率大 于预设曲率阈值的第二 点云数据， 包括： 按照预设的区域大小对所述第 一点云数据进行区域采样， 得到各区域内第 一点云数据 的表征数据点； 确定曲率大于预设曲率阈值的表征 数据点所在的区域； 将所在区域中的表征 数据点确定为第二 点云数据。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对所述第二点云数据进行球面拟合， 根据拟合球面从所述第二点云数据中确定位于髋关节中目标手术部位的第三点云数据， 包 括： 选取四个非共面的第二 点云数据进行球面拟合， 得到拟合球面； 确定拟合球面中包 含的第二 点云数据的数量； 若不满足迭代终止条件， 则返回执行所述选取所述第 二点云数据中的非共面 四点进行 球面拟合， 得到拟合球面的步骤； 若满足迭代终止条件， 则将包含的第 二点云数据最多的拟合球面中的第 二点云数据确 定为位于髋关节中目标手术部位的第三 点云数据。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述在所述第三点云数据中， 确定预设数 量个、 与第四点云数据表示目标手术部位中同一实际位置的第五点云数据， 包括： 选取预设数量个第四点云数据； 针对所选取的每一第四点云数据， 计算该第四点云数据的法线与第 三点云数据 形成的 点云表面的交点； 选取位于所述交点与 所述点云表面的切 平面上的第 三点云数据， 作为与该第四点云数 据表示目标手术部位中同一实际位置的第五点云数据。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所确定的第五点云数据与对应的 第四点云数据之间的相对位置， 确定所述第一点云数据和所述第四点云数据之 间的位置转 换关系， 包括： 根据各第三 点云数据的质心和各第四点云数据的质心的位置关系， 确定平 移矩阵； 根据所确定的第五点云数据与表示目标手术部位中同一实际位置的第四点云数据的 相对位置， 确定 旋转矩阵；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115100258 A 2根据所得平移矩阵、 旋转矩阵确定所述第 一点云数据和所述第四点云数据之间的位置 转换关系。 6.根据权利要求1 ‑5中任一项所述的方法， 其特征在于， 针对每一第二点云数据， 通过 以下方式计算该第二 点云数据的曲率： 根据该第二点云数据的邻域内存在的各第二点云数据与该第二点云数据计算所得的 法曲率， 确定该第二 点云数据的曲率。 7.一种髋关节图像 配准装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 第一点云数据提取模块， 用于提取 预先采集的髋关节透 视图像中的第一 点云数据； 第二点云数据获得模块， 用于基于所述第一点云数据， 获得曲率大于预设曲率阈值的 第二点云数据； 第三点云数据确定模块， 用于对所述第二点云数据进行球面拟合， 根据拟合球面从所 述第二点云数据中确定位于髋关节中目标手术部位的第三 点云数据； 第四点云数据获得模块， 用于获得在手术过程中采集的髋关节的第四点云数据； 第五点云数据确定模块， 用于在所述第三点云数据中， 确定预设数量个、 与第四点云数 据表示目标手术部位中同一实际位置的第五点云数据； 图像配准模块， 用于根据所确定的第五点云数据与对应的第四点云数据之间的相对位 置， 确定所述第一点云数据和所述第四点云数据之间的位置转换关系， 并采用所述位置转 换关系对所述髋关节透 视图像进行图像 配准。 8.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 所述第二点云数据获得模块， 具体用于按照预设的区域大小对所述第 一点云数据进行 区域采样， 得到各区域内第一点云数据的表征数据点； 确定曲率大于预设曲率阈值的表征 数据点所在的区域； 将所在区域中的表征 数据点确定为第二 点云数据。 9.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 所述第三点云数据确定模块， 具体用于选取四个非共面的第二点云数据进行球面拟 合， 得到拟合球面； 确定拟合球面中包含的第二点云数据的数量； 若不满足迭代终止条件， 则返回执行所述选取所述第二点云数据中的非共面四点进 行球面拟合， 得到拟合球面的步 骤； 若满足迭代终止条件， 则将包含的第二点云数据最多的拟合球面中的第二点云数据确 定为位于髋关节中目标手术部位的第三 点云数据。 10.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 所述第五点云数据确定模块， 具体用于选取预设数量个第 四点云数据； 针对所选取的 每一第四点云数据， 计算该第四点云数据的法线与第三点云数据形成的点云表面的交点； 选取位于所述交点与所述点云表面的切平面上的第三点云数据， 作为与该第四点云数据 表 示目标手术部位中同一实际位置的第五点云数据。 11.根据权利要求7 所述的装置， 其特 征在于， 所述图像配准模块， 具体用于根据 各第三点云数据的质心和各第四点云数据的质心的 位置关系， 确定平移矩阵； 根据所确定的第 五点云数据与表示 目标手术部位中同一实际位 置的第四点云数据的相对位置， 确定旋转矩阵； 根据所得平移矩阵、 旋转矩阵确定所述第一 点云数据和所述第四点云数据之间的位置转换关系， 并采用所述位置转换关系对所述髋关 节透视图像进行图像 配准。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115100258 A 3