华南师范大学杨思华获国家专利权
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龙图腾网获悉华南师范大学申请的专利基于三维图像拼接的实时全景光声内窥导航方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121587840B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610122674.1,技术领域涉及:A61B34/20;该发明授权基于三维图像拼接的实时全景光声内窥导航方法及装置是由杨思华;张子艺;辛海书设计研发完成,并于2026-01-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于三维图像拼接的实时全景光声内窥导航方法及装置在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于三维图像拼接的实时全景光声内窥导航方法及装置,涉及数据处理技术领域,所述方法包括:基于特征对应关系,实时求解探头的六自由度位姿,并利用由光声信号上升时间估算得到的血管弹性参数作为区域权重;依据位姿对各帧点云进行空间变换与叠加,在重叠区域执行局部配准与体素融合,生成连续一致的三维光声图像;在扫描过程中,当检测到当前图像与历史图像存在相似结构时,执行回环检测并进行全局优化,以得到优化后的三维全景图像;将优化后的三维全景图像实时显示,并叠加探头或手术器械的位姿信息,形成术中导航界面。本发明显著提升了术中成像的稳定性与空间一致性。
本发明授权基于三维图像拼接的实时全景光声内窥导航方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于三维图像拼接的实时全景光声内窥导航方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤1,进行光声信号采集与三维重建,使用手持式光声内窥探头在腔体或组织表面移动以采集原始光声信号,并将所述信号进行放大、滤波与数字化处理,重建为包含空间坐标与强度信息的三维点云数据,同时提取光声信号的幅值与上升时间参数; 步骤2,基于三维点云数据,提取反映血管形态的几何特征,并结合吸收分布形成的强度特征进行联合编码,得到血管混合特征;基于血管混合特征执行特征关联与匹配,并通过交叉验证与异常点剔除机制保留符合空间与光学一致性的特征对应关系,包括:步骤24,基于血管混合特征,在不同帧的三维点云数据之间进行特征关联与匹配,建立初步的特征对应关系;步骤25,对初步的特征对应关系执行交叉验证,其中,基于三维空间距离和邻域几何残差评估几何特征的一致性,基于二维重投影误差判定强度特征的一致性;步骤26,剔除初步特征对应关系中不满足几何一致性或强度一致性约束的异常点,仅保留同时满足空间与光学一致性约束的特征对应关系; 步骤3,基于特征对应关系,实时求解探头的六自由度位姿,并利用由光声信号上升时间估算得到的血管弹性参数作为区域权重,包括:步骤31,以保留的符合空间与光学一致性约束的特征对应关系作为观测约束,建立滑动窗口因子图优化模型或紧耦合非线性优化模型;将关键帧作为优化节点,引入反映特征对应关系的几何因子与强度因子,采用非线性最小二乘法求解所述手持式光声内窥探头在每一时刻的六自由度位姿,并在求解过程中结合M估计损失函数以抑制离群点的影响;步骤32,根据提取的光声信号上升时间参数与组织弹性模量的关系,估算表征局部组织硬度的血管弹性参数;将所述血管弹性参数作为空间变化的区域权重,引入到位姿优化过程或后续的拼接优化过程中,以降低柔性腔道发生非刚性形变区域的权重; 步骤4,依据位姿对各帧点云进行空间变换与叠加,在重叠区域执行局部配准与体素融合,生成连续一致的三维光声图像;在扫描过程中,当检测到当前图像与历史图像存在相似结构时,执行回环检测并进行全局优化,以得到优化后的三维全景图像;将优化后的三维全景图像实时显示,并叠加探头或手术器械的位姿信息,形成术中导航界面。
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