(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 202210889792.7 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 河海大学 地址 210024 江苏省南京市江宁区佛城西 路8号 (72)发明人 谭治英　孔子威　孔伟丰　季琰　 陶旭　范文博　徐孝彬　骆敏舟　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 钟昕宇 (51)Int.Cl. G06V 20/60(2022.01) G06V 10/40(2022.01) G06V 10/74(2022.01) (54)发明名称 一种针对可变形医学靶标的识别方法及装 置 (57)摘要 本发明提供了一种针对可变形医学靶标的 识别方法及装置， 用于存在部分遮挡、 杂波以及 非线性照度变化的情况下在图像中检测可变形 的医学靶 标。 公开了一种用于可变形医学靶 标检 测的综合方法， 该方法结合了： 基于模型点的归 一化梯度方向的匹配度量、 将模 型分解成部分的 分解以及将针对所有部分的所有搜索结果同时 加以考虑的搜索方法的优点。 尽管靶 标模型被分 解成子部分， 但是用来在最高金字塔级搜索的模 型的相关尺寸并没有减小。 因此， 本发明没有现 有技术方法中所存在的数目减小的金字塔级的 速度限制。 最后， 提高了医学靶标在变形情况下 的识别准确率与速度， 提高了手术精 准入针点定 位。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115359467 A 2022.11.18 CN 115359467 A 1.一种针对可变形医学靶标的识别方法， 该 方法包括以下步骤： (a)获取医学靶标模型的图像； (b)将靶标的图像变换成与搜索空间的递归细分一致的多级金字塔表示， 所述多级金 字塔中至少包括靶标模型的图像； (c)针对搜索空间的每一个离散化级， 生成医学靶标的至少一个预先计算的靶标模型， 所述预先计算的靶标模型包括多个具有对应方向矢量的模型点， 所述靶标的模型点和方向 矢量通过返回每一个模型点的方向矢量的图像处 理操作产生； (d)将所述模型点细分成多个部分， 其中， 靶标模型的变形实例通过对所述部分进行变 换来表示； 每一个部分由多个点组成， 多个部分形成交叠的点 集； (e)获取搜索图像； (f)将搜索图像变换成与搜索空间的递归细分一致的多级表示， 所述多级表示至少包 括所述搜索图像； (g)对多级表示的每一个变换的图像执行图像处理操作， 所述图像处理操作返回所述 搜索图像内的靶标模型点的子集的方向矢量， 该子集对应于搜索所述至少一个预先计算的 靶标模型 所应该针对的变换 范围； (h)对于靶标模型点进行聚类， 形成多个独立局部， 每个独立局部在一定范围内匹配计 算得到局部度量结果， 通过计算由每个部 分中的模型点数量归一化的结果总和获取全局匹 配度量； (i)确定全局匹配度量超过了可选择的阈值且其匹配度量局部最大的靶标模型姿态， 以及， 根据该模型姿态产生处于搜索空间的最粗糙的离散化级的所述至少一个预先计算的 靶标模型的实例的列表； (j) 通过获取每一个局部的最佳匹配获得了对变形的估算， 计算描述所述部分的局部 位移的变形变换； (k)通过搜索空间的递归细分， 跟踪处于搜索空间的最粗糙的离散化级的所述至少一 个预先计算的靶标模型的实例， 直到 达到最精细的离 散化级； (l)在每一级计算相应的变形变换， 并将所述变形变换传送到下一级； (m)在最精细的离 散化级提供靶标模型实例的变形变换和模型姿态。 2.根据权利要求1所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 对于可变形的 靶标模型， 样条函数由位移 来定义， 针对局部位移独立搜索每一组 次多个点， 沿着图像一直 进行到达最低金字塔级， 在最低金字塔级， 以甚至高于原图像的分辨率确定位移， 在亚像素 精度的位置实例化， 此时部分位移由梯度幅度限定， 以高于最精细的离散化级的分辨率来 确定靶标的位置 。 3.根据权利要求2所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 除了用户可选 择的阈值之外， 只有 可选择的满足变形要求的靶标假设实例也被生成到最粗糙的离散化级 上的可能匹配的列表中。 4.根据权利要求3所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 步骤h 中， 每一 个部分的局部度量结果必须超过用户可选择 的局部阈值， 否则， 认为该部分被遮挡并且将 该部分舍弃而不做进一 步的处理。 5.根据权利要求4所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 步骤d中， 利用权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115359467 A 2k均值聚类或利用归一 化分割来进行细分。 6.根据权利要求4所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 步骤j中， 所计 算的变换 是透视变换。 7.根据权利要求4所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 步骤j中， 根据 接收有关成像装置的内部几何参数和模型的度量信息作为输入， 所计算的变换是三维姿 态。 8.根据权利要求4所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 步骤h 中， 所变 换的靶标模型部分和搜索图像的方向矢量的归一 化点积之和被用于局部度量结果。 9.根据权利要求4所述的针对可变形医学靶标的识别方法， 其特征在于， 步骤h 中， 为了 实现相对于对比度反转的不变性， 从局部度量结果中舍弃极性信息， 所变换 的靶标模型部 分和搜索图像的方向矢量的归一化点积之和的绝对值或归一化点积的绝对值之和被用于 局部度量结果。 10.一种针对可变形医学靶标的识别装置， 其特征在于， 包括存储在计算机可读介质上 的程序代码装置， 用于在所述计算机程序产品在计算机上运行时执行根据权利要求1 ‑9所 述的针对可变形医学靶标的识别方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115359467 A 3