口腔断层图像的配准方法、装置、计算机设备、存储介质与流程

本公开涉及空间校准，特别是涉及一种口腔断层图像的配准方法、装置、计算机设备、存储介质。

背景技术：

1、随着医疗器械的发展，对于牙科种牙等手术，为保证种植精度，可以借助光学导航系统进行精确定位与引导。光学导航系统一般由双目相机、计算机、显示器等组成，可实现场景中包含指定特征的器械的精确定位，并根据当前位姿与目标位姿的差异，规划运动路线并在显示器中显示，实时引导器械运动。

2、光学导航种植流程如下：在术前拍摄患者口腔cbct(cone beam computedtomography)，规划种植位置后，光学导航种植需要在患者待种植牙颌上固结带有指定特征的参考装置，然后通过配准流程建立参考装置坐标系与牙颌ct(computed tomography)数据坐标系的转换关系；术中时，通过光学导航系统定位参考装置与固结有指定特征的手术器械(例如手机)，获得手机与目标种植牙位的位姿差异，结合三维可视化软件，即可规划种植路径，实时引导医生完成高精度种植。

3、然而，目前一种常规的配准流程需要额外拍摄一次cbct，会增加患者的辐射剂量，并且较为复杂。而另一种牙尖配准流程，需要医生手动进行选取特征点或者面，对医生的操作经验要求较高，操作较为复杂，若选取错误则会产生较大的误差。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种减少配准难度、提高配准的准确度的口腔断层图像的配准方法、装置、计算机设备、存储介质。

2、第一方面，本公开提供了一种口腔断层图像的配准方法。所述方法包括：

3、获取目标对象的口腔断层图像和所述目标对象的口腔中安装参考装置后，口腔中的双目图像，其中，所述口腔断层图像是进行计算机断层扫描后得到的，所述双目图像是双目相机进行拍摄后得到的；

4、根据所述口腔断层图像和所述双目图像中的特征，确定所述口腔断层图像对应的断层坐标系和所述双目图像对应的双目相机坐标系之间的第一配准关系；

5、基于所述第一配准关系和所述双目相机的参数，将所述断层坐标系中的口腔三维数据投影至所述双目图像上，生成断层投影图像；

6、根据所述断层投影图像、所述口腔断层图像中的特征点，确定所述断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第二配准关系以及投影误差；

7、响应于所述投影误差小于预设阈值，基于所述第二配准关系、所述双目图像中参考装置的位姿，确定所述参考装置对应的参考坐标系与所述断层坐标系之间的转换关系，基于所述转换关系进行配准。

8、在其中一个实施例中，所述根据所述口腔断层图像和所述双目图像中的特征，确定所述口腔断层图像对应的断层坐标系和所述双目图像对应的双目相机坐标系之间的第一配准关系，包括：

9、在所述口腔断层图像中提取所述口腔中目标位置对应的第一特征，并确定所述第一特征在所述口腔断层图像对应的断层坐标系的第一坐标；

10、在所述双目图像中提取所述目标位置对应的第二特征，并确定所述第二特征在所述双目图像对应的双目相机坐标系中的第二坐标；

11、基于所述第一坐标和第二坐标，确定所述断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第一配准关系。

12、在其中一个实施例中，所述基于所述第一坐标和第二坐标，确定所述断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第一配准关系，包括：

13、利用配对搜索算法将所述第一坐标和所述第二坐标进行配对；

14、对所述配对的结果利用迭代最近邻点优化算法进行处理，确定所述断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第一配准关系。

15、在其中一个实施例中，所述根据所述断层投影图像、所述口腔断层图像中的特征点，确定所述断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第二配准关系以及投影误差，包括：

16、在所述断层投影图像中提取投影二维特征和相机二维特征；其中，所述投影二维特征为所述口腔三维数据中目标位置投影至所述双目图像上的特征，所述相机二维特征为所述双目图像上目标位置的特征；

17、基于所述投影二维特征和所述相机二维特征，确定断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第二配准关系；

18、基于所述断层投影图像和所述口腔断层图像中的特征点、所述特征点对应的特征坐标、所述双目相机的参数、所述第二配准关系，计算得到所述投影误差。

19、在其中一个实施例中，所述在所述断层投影图像中提取投影二维特征和相机二维特征，包括：

20、在所述断层投影图像中的所述口腔三维数据投影的图像处确定目标位置，基于所述目标位置对应的法向，确定投影二维特征；

21、基于所述断层投影图像中双目图像中的目标位置，确定相机二维特征。

22、在其中一个实施例中，所述基于所述断层投影图像和所述口腔断层图像中的特征点、所述特征点对应的特征坐标、所述双目相机的参数、所述第二配准关系，计算得到所述投影误差，包括：

23、根据所述断层投影图像中双目图像的左目图像和右目图像中所述相机二维特征中特征点的数量，所述特征点的坐标、所述口腔断层图像中与相机二维特征中特征点相对应的三维特征点的坐标、所述双目相机的参数、所述第二配准关系，计算得到投影误差。

24、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

25、响应于所述投影误差大于等于所述预设阈值，调整所述第二配准关系；

26、利用调整后的第二配准关系和所述双目相机的参数，将所述断层坐标系中的口腔三维数据投影至所述双目图像上，重新生成断层投影图像并计算所述投影误差，直至所述投影误差小于等于所述预设阈值。

27、第二方面，本公开还提供了一种口腔断层图像的配准装置。所述装置包括：

28、图像获取模块，用于获取目标对象的口腔断层图像和所述目标对象的口腔中安装参考装置后，口腔中的双目图像，其中，所述口腔断层图像是进行计算机断层扫描后得到的，所述双目图像是双目相机进行拍摄后得到的；

29、第一关系确定模块，用于根据所述口腔断层图像和所述双目图像中的特征，确定所述口腔断层图像对应的断层坐标系和所述双目图像对应的双目相机坐标系之间的第一配准关系；

30、图像生成模块，用于基于所述第一配准关系和所述双目相机的参数，将所述断层坐标系中的口腔三维数据投影至所述双目图像上，生成断层投影图像；

31、计算模块，用于根据所述断层投影图像、所述口腔断层图像中的特征点，确定所述断层坐标系和所述双目相机坐标系之间的第二配准关系以及投影误差；

32、配准模块，用于响应于所述投影误差小于预设阈值，基于所述第二配准关系、所述双目图像中参考装置的位姿，确定所述参考装置对应的参考坐标系与所述断层坐标系之间的转换关系，基于所述转换关系进行配准。

33、第三方面，本公开还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一方法实施例中的步骤。

34、第四方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法实施例中的步骤。

35、第五方面，本公开还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法实施例中的步骤。

36、上述各实施例中，通过获取口腔断层图像和双目图像，进而根据图像中的特征能够确定断层坐标系和双目相机坐标系之间的第一配准关系。患者只需要拍摄一次ct。由于断层坐标系和双目相机坐标系之间所属的维度不同，因此第一配准关系通常无法作为最准的配准关系，只能够作为粗配准关系。此时还可以根据第一配准关系和双目相机的参数，将断层坐标系中的口腔三维数据投影至双目图像上，生成断层投影图像。进而将三维数据投影变为二维数据。利用断层投影图像、口腔断层图像中的特征点，确定断层坐标系和双目相机坐标系之间的第二配准关系以及投影误差。能够确定在二维的维度下，断层坐标系和双目相机坐标系之间的准确的第二配准关系。为了验证第二配准关系是否满足要求，还可以计算投影误差，进而当投影误差小于预设阈值时，可以基于第二配准关系、双目图像中参考装置的位姿，确定参考装置对应的参考坐标系与断层坐标系之间的转换关系，基于转换关系进行配准。只需要得到口腔断层图像和双目图像，从而无需使医生具有较高的操作经验，不需要准确的选取到特征点，减少复杂度。另外，使用两次配准关系，第一配准关系、第二配准关系，并利用投影误差进行验证，能够提高配准的准确性。