CN111297480A

CN111297480A - 一种跟踪定位件、配准方法、存储介质及电子设备

Info

Publication number: CN111297480A
Application number: CN202010104451.5A
Authority: CN
Inventors: 廖平平
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2020-06-19

Abstract

本公开提供了一种跟踪定位件、配准方法、存储介质及电子设备，该方法包括：确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合；确定跟踪定位件在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；基于预设算法确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系。本公开通过跟踪定位件同时实现医学影像设备的成像和光学跟踪设备的识别，使其同时具有配准和定位跟踪作用，配合配准算法即可自动化实现影像坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准，大幅度降低了手术机器人的配准操作复杂度，提高了配准精度，进而提升了手术质量和患者满意度。

Description

一种跟踪定位件、配准方法、存储介质及电子设备

技术领域

本公开涉及计算机领域，特别涉及一种跟踪定位件、配准方法、存储介质及电子设备。

背景技术

随着科技的进步和发展，各类的手术机器人可以辅助手术医生进行精确的手术操作，尤其是针对各种关节置换手术，通过手术机器人可以实现更精准的操作，提升手术质量和患者满意度。

但是，手术机器人在临床应用中，尤其是在配准方面，存在操作麻烦、耗时长等问题。在配准方面，以膝关节置换手术为例，现有技术中需要手术医生手持探针在股骨和胫骨上拾取几十个点作为基准点，该过程非常耗时，并且存在操作复杂、配准精度依赖医生的经验的缺点，严重影响了配准的准确性，进而降低了手术机器人的手术精度和质量。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种跟踪定位件、配准方法、存储介质及电子设备，以解决现有技术中手术机器人配准操作复杂、精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种跟踪定位件，包括：至少一个内球，以及覆盖在每个所述内球表面的外壳，其中，所述内球由成像材料制成，所述外壳的表面涂覆有反光材料制成。

进一步，还包括支架，所述支架的一端连接所有所述内球，所述支架的另一端用于固定至患者待检测的身体部位。

本公开实施例还提出一种应用上述跟踪定位件实现的配准方法，包括：确定所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合；确定所述跟踪定位件在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；基于预设算法确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系。

进一步，所述确定所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合，包括：通过影像设备对所述跟踪定位件进行扫描，得到所述跟踪定位件的二维图像；对所述二维图像进行三维重建，得到所述二维图像对应的三维模型；基于图像分割识别算法，确定所述跟踪定位件的各个内球的球心在所述三维模型内的坐标值，得到所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。

进一步，所述预设算法至少包括以下之一：四元数法、正交矩阵法和奇异值分解法。

进一步，所述配准关系至少包括：所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的旋转矩阵和/或平移矩阵。

进一步，所述基于预设算法确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系，包括：分别确定所述第一坐标集合和第一质心和所述第二坐标集合的第二质心；根据所述第一质心和所述第二质心确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的协方差方程矩阵；根据所述协方差矩阵确定循环列向量；根据所述协方差矩阵和所述循环列向量，构造对称矩阵；确定所述对称矩阵的最大特征值和所述最大特征值对应的特征向量；根据所述特征向量确定所述旋转矩阵；根据所述旋转矩阵确定所述平移矩阵。

进一步，所述确定所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合之前，还包括：将所述跟踪定位件固定至患者待检测的身体部位。

本公开实施例还提出一种存储介质，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项技术方案中所述方法的步骤。

本公开实施例还提出一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述任一项技术方案中所述方法的步骤。

本公开实施例的有益效果在于：通过跟踪定位件同时实现医学影像设备的成像和光学跟踪设备的识别，使其同时具有配准和定位跟踪作用，配合配准算法即可自动化实现影像坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准，大幅度降低了手术机器人的配准操作复杂度，提高了配准精度，进而提升了手术质量和患者满意度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开第一实施例中跟踪定位件的截面结构示意图；

图2示出本公开第一实施例中跟踪定位件的示意图；

图3示出本公开第二实施例中跟踪定位件的固定示意图；

图4示出本公开第二实施例中配准方法的流程图；

图5示出本公开第二实施例中配准关系的确定流程示意图；

图6示出本公开第四实施例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

本公开的第一实施例提供了一种跟踪定位件，其截面结构如图1所示，主要包括至少一个内球10和覆盖在每个内球表面的外壳20，为了方便进行医学影像和光学影像的同时处理，通过使用同一定位件而提升两个不同设备坐标系配准时的精确度，在本实施例中，跟踪定位件的内球10可使用成像材料制成，使其在医学影像设备的扫描拍摄后在二维图像中进行显示，同时在外壳20的表面则涂覆有反光材料，使其在光学跟踪设备下可以被精确地跟踪识别。

优选地，医学影像设备通常选用以O型臂为主的X光设备，当然其他可以进入手术室且可以实现扫描重建的影像设备均适用于本实施例，对应地，制作内球10的材料为钢、铝、铜、钛等可以通过X光清楚成像的金属材料为宜。外壳20的材质可以使用与内球不同的材质制成，在X光下无法清晰成像的材料均可，以区别于内球10的成像，其表面涂覆的反光材料，或使用反光材料制成的薄膜对内球10进行包裹形成外壳20，保证其表面可以反光，易被光学跟踪设备识别即可。需要注意的是，为了后续在计算跟踪定位件在不同坐标系中各个定位球(一个内球10以及其对应的外壳20)的球心时可以保证同一个小球的球心统一，每个内球10对应的外壳20的厚度应当均匀，以提升球心计算的精准度。

通常在使用时，每个跟踪定位件中可以设置多个定位球，图2即示出了由四个定位球组成的跟踪定位件的示意图，多个定位球之间使用支架30进行连接固定，支架30的一端配合定位球的个数，使用多个连接件进行球与球之间的连接，支架30的另一端则用于与患者待检测的身体部位进行固定。

本实施例提供了一种改进的跟踪定位件，可以同时作为医学影像设备和光学跟踪设备的定位件使用，同时作为两个不同影像设备坐标系的定位件，省去了医生在进行配准时手动进行基准点标记的步骤，简化了术前准备的步骤，并且不会受到医生经验的影响，进而提升了后续配准的精准度。

本公开的第二实施例提供了一种配准方法，该方法基于本公开第一实施例中的跟踪定位件，在进行配准前，需要将跟踪定位件固定在患者待进行手术的关节附近，如图3所示，以需要对患者的膝关节进行置换手术为例，在患者的股骨和胫骨靠近膝关节的位置分别固定一个具有四个定位球的跟踪定位件，并使用O型臂和光学跟踪设备进行影像扫描跟踪，随后进行影像设备坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准，其流程图如图4所示，主要包括步骤S1至S3：

S1，确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。

本实施例中通过O型臂对患者待进行检测手术的身体部位进行扫描成像，此时O型臂会同时扫描到患者身上固定的跟踪定位件，以图3中的固定情况为例，O型臂会同时扫描到第一跟踪定位件和第二跟踪定位件，扫描后在O型臂的坐标系中确定出跟踪定位件中各个定位球的坐标，形成第一坐标集合。

具体地，通过影像设备对跟踪定位件进行扫描，即可以得到跟踪定位件的二维图像，通常情况下影像设备会同时拍摄多张影像，或在扫描患者待检测部位时，从股骨端开始向胫骨端进行缓慢的移动扫描，在移动过程中每隔一个较短的时间都进行一次图像拍摄，最终形成多张关于患者膝关节的图像，其中必定包含第一跟踪定位件和第二跟踪定位件的二维扫描图像；基于上述多张二维图像，对其进行三维重建，即可得到患者膝关节以及两个跟踪定位件的三维模型，此时即可以使用影像设备的坐标系对的三维模型中的任意点确定其具体的坐标；随后基于图像分割和识别算法，即可得到两个跟踪定位件的各个内球的球心在三维模型内的坐标值，即为跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。以图3为例，第一跟踪定位件共包括四个定位球，这四个定位球分别标号为1、2、3和4，第二跟踪定位件也包括四个定位球，这四个定位球分别标号为5、6、7和8，在本实施例中以(x_i,y_i,z_i)，i＝1，2，3，……，8来表示两个跟踪定位件中各个定位球的球心坐标，即跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。

S2，确定跟踪定位件在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合。

光学跟踪设备通常为使用红外光进行定位跟踪的设备，在其对患者膝关节进行扫描拍摄后，由于跟踪定位件中各个定位球的表面涂覆了反光材料，光学跟踪设备可以发现和识别跟踪定位件，并对应输出定位球1至定位球8在光学跟踪设备的坐标系下的球心坐标(a_i,b_i,c_i)，i＝1，2，3，……，8，即为第二坐标集合。

应当了解的是，由于影像设备和光学跟踪设备是两个完全不同的设备，在实际使用时，步骤S1和S2可以交换执行的顺序，或者同时执行，本实施例中给出的先执行S1再执行S2是一种优选的实施方式，并不限制其具体的使用流程。

S3，基于预设算法确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系。

在确定坐标系不同的第一坐标集合和第二坐标集合后，基于预设算法进行第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准，本实施例中主要使用进行配准关系确定的预设算法可以为四元数法、正交矩阵法或奇异值分解法，第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系则主要使用二者之间的旋转矩阵和/或平移矩阵进行表示。

本实施例基于四元数法对第一坐标集合和第二坐标集合之间配准关系的确定流程进行详细介绍，其流程如图5所示，主要包括步骤S11至S17：

S11，假设第一跟踪定位球中所包含的定位球1至4在影像设备坐标系中的坐标点为点集P，其对应在光学跟踪设备坐标系中则为点集Q，分别计算点集P和点集Q的第一质心μ_p和第二质心μ_q，其中，

为第一跟踪定位件中所包含的定位球数量；

S12，根据第一质心和第二质心确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的协方差方程矩阵

需要注意的是，步骤S12中的T为矩阵的转置运算符；

S13，根据协方差方程矩阵确定协方差的循环列向量Δ，Δ＝(m₂₃,m₃₁,m₁₂),其中，

需要注意的是，本公式中的i和j分别为表征矩阵中的行数和列数；

S14，根据协方差矩阵和循环列向量，构造一个对称矩阵K，本实施例中的对称矩阵为4*4的对称矩阵，表示如下：

其中，I用于表征单位矩阵，I₃即代表3*3的单位矩阵；

S15，确定对称矩阵的最大特征值和最大特征值对应的特征向量；具体地，可以首先计算对称矩阵K的所有特征值和对应的特征向量，从所有特征值中选取最大的特征值和该最大特征值对应的特征向量ν＝(ν₀,ν₁,ν₂)；

S16，根据特征向量确定旋转矩阵R：

S17，最后根据旋转矩阵确定平移矩阵；具体地，旋转矩阵T＝Q-RP。

经过上述方法得到的旋转矩阵和平移矩阵即为基于第一跟踪定位件确定出的影像设备坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准关系，实际使用时可以同时结合第二跟踪定位件中各个定位球的坐标进行进一步计算，以提升配准精准度。

本实施例通过跟踪定位件同时实现医学影像设备的成像和光学跟踪设备的识别，使其同时具有配准和定位跟踪作用，配合配准算法即可自动化实现影像坐标系和光学跟踪设备坐标系之间的配准，大幅度降低了手术机器人的配准操作复杂度，提高了配准精度，进而提升了手术质量和患者满意度。

本公开的第三实施例提供了一种存储介质，该存储介质为计算机可读介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开任意实施例提供的方法，包括如下步骤S21至S23：

S21，确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合；

S22，确定跟踪定位件在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；

S23，基于预设算法确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系。

计算机程序被处理器执行确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合时，具体被处理器执行如下步骤：通过影像设备对跟踪定位件进行扫描，得到跟踪定位件的二维图像；对二维图像进行三维重建，得到二维图像对应的三维模型；基于图像分割识别算法，确定跟踪定位件的各个内球的球心在三维模型内的坐标值，得到跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。

具体地，预设算法至少包括以下之一：四元数法、正交矩阵法和奇异值分解法；配准关系至少包括：第一坐标集合和第二坐标集合之间的旋转矩阵和/或平移矩阵。

计算机程序被处理器执行基于预设算法确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系时，具体被处理器执行如下步骤：分别确定第一坐标集合和第一质心和第二坐标集合的第二质心；根据第一质心和第二质心确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的协方差方程矩阵；根据协方差矩阵确定循环列向量；根据协方差矩阵和循环列向量，构造对称矩阵；确定对称矩阵的最大特征值和最大特征值对应的特征向量；根据特征向量确定旋转矩阵；根据旋转矩阵确定平移矩阵。

计算机程序被处理器执行确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合之前，还需要执行如下步骤：将跟踪定位件固定至患者待检测的身体部位。上述步骤可以由进行手术的医生手动进行，或者由手术机器人基于预定的固定位置坐标自动进行。

本公开的第四实施例提供了一种电子设备，该电子设备的结构示意图可以如图6所示，至少包括存储器100和处理器200，存储器100上存储有计算机程序，处理器200在执行存储器100上的计算机程序时实现本公开任意实施例提供的方法。示例性的，电子设备计算机程序步骤如下S31和S33：

S31，确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合；

S32，确定跟踪定位件在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；

S33，基于预设算法确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系。

处理器在执行存储器上存储的确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合时，具体执行如下计算机程序：通过影像设备对跟踪定位件进行扫描，得到跟踪定位件的二维图像；对二维图像进行三维重建，得到二维图像对应的三维模型；基于图像分割识别算法，确定跟踪定位件的各个内球的球心在三维模型内的坐标值，得到跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。

处理器在执行存储器上存储的基于预设算法确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的配准关系时，具体执行如下计算机程序：分别确定第一坐标集合和第一质心和第二坐标集合的第二质心；根据第一质心和第二质心确定第一坐标集合和第二坐标集合之间的协方差方程矩阵；根据协方差矩阵确定循环列向量；根据协方差矩阵和循环列向量，构造对称矩阵；确定对称矩阵的最大特征值和最大特征值对应的特征向量；根据特征向量确定旋转矩阵；根据旋转矩阵确定平移矩阵。

处理器在执行存储器上存储的确定跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合之前，还执行如下步骤：将跟踪定位件固定至患者待检测的身体部位。上述步骤可以由进行手术的医生手动进行，或者由手术机器人基于预定的固定位置坐标自动进行。

上述存储介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，节点评价设备从至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。

或者，上述存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

需要说明的是，本公开上述的存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何存储介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种跟踪定位件，其特征在于，包括：

至少一个内球，以及覆盖在每个所述内球表面的外壳，其中，所述内球由成像材料制成，所述外壳的表面涂覆有反光材料制成。

2.根据权利要求1所述的跟踪定位件，其特征在于，还包括支架，所述支架的一端连接所有所述内球，所述支架的另一端用于固定至患者待检测的身体部位。

3.一种应用权利要求1或2所述的跟踪定位件实现的配准方法，其特征在于，包括：

确定所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合；

确定所述跟踪定位件在光学跟踪设备坐标系中的第二坐标集合；

基于预设算法确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系。

4.根据权利要求3所述的配准方法，其特征在于，所述确定所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合，包括：

通过影像设备对所述跟踪定位件进行扫描，得到所述跟踪定位件的二维图像；

对所述二维图像进行三维重建，得到所述二维图像对应的三维模型；

基于图像分割识别算法，确定所述跟踪定位件的各个内球的球心在所述三维模型内的坐标值，得到所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合。

5.根据权利要求3所述的配准方法，其特征在于，所述预设算法至少包括以下之一：四元数法、正交矩阵法和奇异值分解法。

6.根据权利要求3所述的配准方法，其特征在于，所述配准关系至少包括：所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的旋转矩阵和/或平移矩阵。

7.根据权利要求6所述的配准方法，其特征在于，所述基于预设算法确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的配准关系，包括：

分别确定所述第一坐标集合和第一质心和所述第二坐标集合的第二质心；

根据所述第一质心和所述第二质心确定所述第一坐标集合和所述第二坐标集合之间的协方差方程矩阵；

根据所述协方差矩阵确定循环列向量；

根据所述协方差矩阵和所述循环列向量，构造对称矩阵；

确定所述对称矩阵的最大特征值和所述最大特征值对应的特征向量；

根据所述特征向量确定所述旋转矩阵；

根据所述旋转矩阵确定所述平移矩阵。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的配准方法，其特征在于，所述确定所述跟踪定位件在影像设备坐标系中的第一坐标集合之前，还包括：

将所述跟踪定位件固定至患者待检测的身体部位。

9.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求3至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现权利要求3至7中任一项所述方法的步骤。