ICP算法在计算机辅助肝脏手术空间配准中的应用研究-论文.pdf

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1、科技通报第30卷第1期V01．30No．12014年1月BULLETINOFSCIENCEANDTECHN0L0GYJan．2014ICP算法在计算机辅助肝脏手术空间配准中的应用研究韦韫韬，周轶冰(1．佳木斯大学，黑龙江佳木斯154007；2．佳木斯市中心医院，黑龙江佳木斯154002)摘要：针对计算机辅助肝脏手术中的空间配准技术中的手术前的CT图像与手术中的实际空间进行配准问题，本文提出一种基于ICP算法的手术空间配准技术，通过利用几何哈希法筛选出最佳的三维变换，然后用该变换作用到整个点云，最后完成点云的拼接，使得准确度更高。仿真

2、试验结果表明，改进的ICP拼接算法精度高，适用于计算机辅助肝脏手术。关键词：ICP算法；肝脏手术；点云拼接；空间配准中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1001—7119(2014)01—0162—04TheResearchofICPAlgorithmSApplicationinComputerAidedLiverOperationCorrectioninSpaceWeiYuntao，ZhouYibing(1．JiamusiUniversity．HeilongjiangJiamusi154007，China；2．Jiamus

3、iCenterHospita1．HeilongjiangJiamusi154002，China)Abstract：AimingattheproblemofCTimageisdifferentbeforeandduringincomputeraidedliveroperationcorrectioninspace，wecomeupwithacorrectionmethodbasedonICPalgorithm，screeningoutthebestthree—dimensionaltransformationbygeometricha

4、shingmethods，thenusethesetranslationtoeffectthewholepointclouds，completingthepointcloudsplitting，tomaketheresultmoreaccurate．Theresultsofsimulationandexperimentalshow，TheaccuracyofimprovedICPalgorithmishigher，whichissuitableforcomputeraidedliveroperation．Keywords：ICPal

5、gorithm；liveroperation；pointcloudsplitting；correctioninspace0引言1987年，Horn、Arun等利用四元数法提出了点集对点集的配准方法。这样点集和点集坐在计算机辅助肝脏手术中，医生可以在手术标系相匹配的算法通过实践证明是一个用来解之前确定具体的病症位置，做好相关的手术计划，决复杂配准问题的关键之处。1992年，研究人从而为患者选择最佳的手术方案，还可以把患者员Besl和Mckay提出了一种基于自由形态曲面的个体差异作为主要因素考虑进去-一叫。在术中，的配准方法，称为迭代就

6、近点法ICPt]。以点集配准技术可以帮助术者避开重要的组织结构，尽对点集配准方法为基础，他们阐述了一种曲面量降低手术风险，减少手术给患者带来的损伤和拟合算法，该算法是基于四元数的点集到点集痛苦，使手术更加高效、更加安全和可靠H一。配准方法。1。收稿日期：2013—05—14基金项目：黑龙江省教育厅自然科学项目基金(12523060)。作者简介：韦韫韬(1982一)，女，汉族，佳木斯市人，讲师，硕士研究生，研究方向：计算机应用控制，佳木斯大学。第1期韦韫韬等．ICP算法在计算机辅助肝脏手术空间配准中的应用研究163本文基于传统ICP算

7、法，提出了一种点云ICP小于给定阈值，即满足式(1)最小。其步骤：拼接算法方案，较之传统的算法具有较高的配准(1)在目标点集P中取点集P∈P；精度。(2)计算参考点集Q中对应点Q∈Q，使一ll=min；1基于ICP算法的空间配准技术(3)计算旋转矩阵与平移向量，使得∑P+一=min；1．1医学图像配准概述图像配准技术是指将图像进行空间变换，使(4)计算P¨={PI尸=RP+Tk,P∈P}；该图像与另一幅图像中的对应点在空间上达到(5)计算d¨=∑一；一致。图像配准在图像处理、计算机辅助医疗、运动估计医学图像分析等领域有广泛应用，尤其

8、(6)如果d¨大于或等于给定的丁则返回到在辅助医疗方面有突出作用。由于不同成像模(2)，直到d。<丁或迭代次数大于预设的最大迭式和不同时间下得到同一个对象的图像数据之代次数为止。间存在相对平移、旋转、不同比例的缩放甚至畸对于ICP的每