CN116459000B - 确定空间路径的方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供一种确定空间路径的方法、装置、设备和介质。确定空间路径的方法包括：获取两张显影图像和平面路径；获取阻光标记点的空间坐标；确定第一投影平面和坐标转换关系；基于第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在显影图像中投影点的平面坐标，确定单应矩阵；基于第二阻光标记点的空间坐标、第二阻光标记点在显影图像中投影点的平面坐标、单应矩阵和坐标转换关系，确定高能射线点源的空间坐标；基于平面路径的平面坐标、单应矩阵和坐标转换关系，确定平面路径在第一平面上的空间投影路径的空间坐标；基于高能射线点源的空间坐标和空间投影路径确定目标面；求取两个目标面的空间交线，将空间交线作为空间路径。
Description
技术领域
本公开涉及光学捕捉领域，具体涉及一种确定空间路径的方法、装置、设备和介质。
背景技术
在将植入器件植入到内部结构不可见的目标对象内部时，需要首先确定植入器件空间路径。由于目标对象的内部结构不可见，相关技术中多采用高能射线源在至少两个照射角度照射目标对象，形成目标对象的内部结构的显影图像，再由对目标对象内部结构十分熟悉的专业人员在两个显影图像中标记平面路径，并根据两个平面路径进行空间想象，确定植入期间的空间路径。但是，前述方法确定的空间路径依靠专业人员的经验和空间想象，并且基于前述经验和空间想象确定的空间路径不可准确复现。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开实施例提供一种确定空间路径的方法、装置、设备和介质。
第一方面，本公开实施例提供一种确定空间路径的方法，包括：获取两张显影图像和在所述两张显影图像中分别绘制的平面路径，所述两张显影图像为高能射线点源在两个照射角度照射空间***形成的图像，所述空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点，所述第一阻光标记点的数量至少为四个，所述第二阻光标记点的数量至少为两个；
获取形成两张所述显影图像时所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标；
针对所述两张显影图像中的平面路径，分别执行如下A-E直至得到对应的两个目标面：
A，确定第一投影平面，并根据所述第一阻光标记点的空间坐标和在第一投影平面上的投影坐标确定坐标转换关系，所述第一投影平面与所述显影图像所在平面不平行；
B，基于所述第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，确定所述第一投影平面和所述显影图像所在平面之间的单应矩阵；
C，基于所述第二阻光标记点的空间坐标、所述第二阻光标记点在所述显影图像中投影点的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述点源的空间坐标；
D，基于所述平面路径的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述平面路径在所述第一平面上的空间投影路径的空间坐标；
E，基于所述点源的空间坐标和所述空间投影路径确定所述目标面；
求取两个所述目标面的空间交线，将所述空间交线作为空间路径。
可选的，所述基于所述第二阻光标记点的空间坐标、所述第二阻光标记点在所述显影图像中投影点的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定点源的空间坐标；，包括：
基于所述第二阻光标记点在显影图像中的投影点的平面坐标和所述单应矩阵，确定所述第二阻光标记点在所述第一投影平面上的第一投影点的平面坐标；
基于所述坐标转换关系，根据所述第一投影点的平面坐标确定所述第二阻光标记点在第一平面上的第二投影点的空间坐标；
根据所述第二阻光标记点的空间坐标和对应的所述第二投影点的空间坐标确定空间直线；
根据各个所述第二阻光标记点对应的空间直线，确定所述点源的空间坐标。
可选的，所述第二阻光标记点的数量至少为三个；
所述根据各个所述第二阻光标记点对应的空间直线，确定所述点源的空间坐标，包括：
采用最小二乘法，基于至少三条空间直线的交点确定所述点源的空间坐标。
可选的，所述基于所述平面路径的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述平面路径在所述第一平面上的空间投影路径的空间坐标，包括：
基于所述平面路径的平面坐标和所述单应矩阵，确定所述平面路径在所述第一投影平面上的第一投影路径的平面坐标；
基于所述第一投影路径的平面坐标和所述坐标转换关系，确定所述空间投影路径的空间坐标；
可选的，所述平面路径为直线路径；所述基于所述平面路径的平面坐标和所述单应矩阵，确定所述平面路径在所述第一投影平面上的第一投影路径的平面坐标，包括：
获取所述平面路径的端点平面坐标；
根据所述端点平面坐标和所述单应矩阵，确定所述第一投影路径的平面坐标。
可选的，所述第一阻光标记点的数量至少为五个；所述基于所述第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，确定所述第一投影平面和所述显影图像所在平面之间的单应矩阵，包括：
基于所述第一阻光标记点在所述第一平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，采用最小二乘法确定所述单应矩阵。
可选的，所述空间***还包括至少三个反光标记点，所述至少三个反光标记点与所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的相对位置关系已知；
所述获取形成两张所述显影图像时所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标，包括：
在照射形成所述显影图像的同时，采用光学***捕捉所述至少三个反光标记点的反光特征信息；
根据所述反光标记点的反光特征信息，确定所述至少三个反光标记点的空间坐标；
根据所述至少三个反光标记点的空间坐标和所述相位位置关系，确定所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标。
第二方面，本公开实施例提供一种确定空间路径的装置，包括：
数据获取单元，获取两张显影图像和在所述两张显影图像中分别绘制的平面路径，以及获取形成两张所述显影图像时所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标，所述两张显影图像为高能射线点源在两个照射角度照射空间***形成的图像，所述空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点，所述第一阻光标记点的数量至少为四个，所述第二阻光标记点的数量至少为两个；
目标面确定单元，用于针对所述两张显影图像中的平面路径确定对应的两个目标面；
空间路径确定单元，用于求取两个所述目标面的空间交线，将所述空间交线作为空间路径；其中，所述目标面确定单元包括：
坐标转换关系确定子单元，用于确定第一投影平面，并根据所述第一阻光标记点的空间坐标和在第一投影平面上的投影坐标确定坐标转换关系，所述第一投影平面与所述显影图像所在平面不平行；
单应矩阵计算子单元，基于所述第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，确定所述第一投影平面和所述显影图像所在平面之间的单应矩阵；
点源空间坐标计算子单元，用于基于所述第二阻光标记点的空间坐标、所述第二阻光标记点在所述显影图像中投影点的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定高能射线点源的空间坐标；
空间路径计算子单元，用于基于所述平面路径的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述平面路径在所述第一平面上的空间投影路径的空间坐标；
目标面确定子单元，用于基于所述高能射线点源的空间坐标和所述空间投影路径确定所述目标面。
第三方面，本公开实施例提供一种空间***，包括本体、空间标记部、至少四个第一阻光标记点和至少两个第二阻光标记点；
所述空间标记部、所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点通过所述本体刚性连接，并且所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点与所述本体的相对位置关系确定；
所述空间标记部用于确定所述本体的空间坐标和位姿；
所述至少四个第一阻光标记点位于同一平面上，各个所述第二阻光标记点均位于所述平面之外。
第四方面，本公开实施例提供一种计算设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；所述计算机程序在被所述处理器加载时，使所述处理器执行如前所述的确定空间路径的方法。
第五方面，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器实现如前所述的确定空间路径的方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供地的方案，通过位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点的空间坐标、在显影图像中的平面坐标，计算出两张显影图像对应的高能射线点源的空间坐标，以及计算出两张显影图像中的平面路径在第一平面上的空间投影路径的空间坐标，根据高能射线点源空间坐标和空间投影路径的空间坐标可以确定目标面。随后计算两个目标面相交的交线机可以得到空间路径。通过本公开实施例提供的方法，计算设备可以基于两个平面路径确定空间路径，使得空间路径可以准确复现，无需依靠依靠专业人员的经验和空间想象确定空间路径。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
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，对于本领域普通技术人员而言，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，其中：
图1是本公开实施例提供的确定空间路径的方法流程图；
图2是本公开实施例提供的确定目标面的方法流程图；
图3是一种高能射线源对空间***中的阻光点进行照射形成显影图像的示意图；
图4是图3中部分信息的展示图；
图5是图4中部分信息的展示图；
图6是利用两个显影图像上平面路径确定空间路径的示意图；
图7是本公开实施例提供的确定空间路径的装置的结构示意图；
图8是本公开实施例提供的空间***的结构示意图；
图9是本公开实施例提供的计算设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
为了解决相关技术中确定的空间路径依靠专业人员的经验和空间想象，并且基于前述经验和空间想象确定的空间路径不可准确复现的问题，本公开实施例提供一种新的确定空间路径的方法，用于确定植入期间的植入空间路径。
图1是本公开实施例提供的确定空间路径的方法流程图。如图1所示，本公开实施例提供的确定空间路径的方法包括S110-S140。
应当注意的是，本公开实施例提供的确定空间路径的方法可以由各种类型的计算设备执行，计算设备可以是诸如服务器，也可以是可以与服务器进行通信，获取服务器存储相关数据的终端电子设备。
S110：获取两张显影图像和在两张显影图像中分别绘制的平面路径，两张显影图像为高能射线点源在两个照射角度照射空间***形成的图像，空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点。
本公开实施例中，显影图像为采用高能射线点源发射的高能射线对空间***进行照射，在成像平面上形成的图像。
空间***是用于实现至少部分对象空间坐标确定的辅助标定部件。空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点。
前述第一阻光标记点的数量至少为4个，前述第二阻光标记点的数量至少为2个。
阻光标记点是对高能射线具有很强吸收能力制造的标记点，在高能射线照射阻光标记点时可以在显影图像具有显著显影信息。
因为显影图像是采用高能射线源空间***同时照射形成的图像，所以显影图像中包括各个第一阻光标记点和各个第二阻光标记点的显影信息。根据显影图像所在平面的坐标系，可以确定各个第一阻光标记点和第二阻光标记点在显影图像中的平面坐标。
高能射线点源是能够产生高能射线的点光源，其可以产生X射线等具有较强穿透能力的射线。
高能射线的穿透能力是相对于使用场景中的目标对象而言的。目标对象是需要进行器件植入的对象，目标对象可以是前述具有骨骼的生命体，金属构件，还可以是其他类型对象。在目标对象为具有骨骼的生命体的情况下，高能射线是很难被生命体的肌肉组织吸收但容易被骨骼组织吸收的特定波段射线。在目标对象为金属构件的情况下，高能射线是能够穿透金属构件的特定波段射线。
本公开实施例中，显影图像中除了包括空间***中阻光标记点的成像之外，还包括目标对象的成像。确定空间路径即是为了确定植入到目标对象内部的空间路径。
平面路径是由专业人员观察显影图像中的目标对象的图像信息后，根据经验在显影图像中绘制的平面路径。前述平面路径可以是直线路径，也可以是曲线路径，本公开实施例不做限定。较为优选的，在目标对象为生命体的情况下，并且需要对目标对象进行骨科手术(例如钢钉植入手术)的情况下，平面路径优选为直线路径。
S120：获取形成两张显影图像时第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
本公开实施例中，在形成前述的两张显影图像时，可以同时根据其他信息确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
在本公开实施例中，空间***除了包括前述的第一阻光标记点和第二阻光标记点之外，还包括至少三个反光标记点，并且前述至少三个反光标记点与第一阻光点和第二阻光点的相对位置关系已知。反光标记点是可以采用光学捕捉***进行信息捕捉，进而确定其空间坐标的标记点。在空间***具有前述反光标记点的情况下，计算设备可以采用如下的S121-S123确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
S121：在照射形成显影图像的同时，采用光学捕捉***捕捉至少三个反光标记点的反光特征信息。
S122：根据至少三个反光标记点的反光特征信息，确定至少三个反光标记点的空间坐标。
采用光写捕捉***采集反光标记点的反光特征信息，并根据反光特征信息确定反光标记点的空间坐标已是现有技术，此处不再具体展开。相关技术内容可以参见已有专利文献，例如可以参见诺亦腾已经公开的专利技术文献和已经公开发售的产品的技术文档。
S123：根据反光标记点的空间坐标和相位位置关系，确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
在确定反光标记点的空间坐标之后，根据前述的反光标记点的空间坐标和相对位置关系进行坐标计算，即可以确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
前文描述利用光学捕捉方法确定各个第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。其他实施例中，计算设备还可以采用其他方法确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标，例如可以采用惯性传感器输出数据确定空间***的空间位置和姿态，在根据空间***的空间位置和姿态确定各个第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
S130：针对两张显影图像中的平面路径，分别确定对应的两个目标面。
目标面是显影图像中的平面路径和形成对应显影图像时的高能射线点源的空间坐标确定的表面。目标面可以是平面，也可以是曲面，具体由平面直入路径的类型确定。在平面路径为直线路径的情况下，目标面为平面；在平面路径为曲线路径的情况下，目标面为曲面。
图2是本公开实施例提供的确定目标面的方法流程图。如图2所示，在具体实施例中，计算设备可以采用如下的S210-S250确定各个平面路径对应的目标面。
S210：确定第一投影平面和第一阻光标记点在第一投影平面上投影点的平面坐标，并根据第一阻光标记点的空间坐标和在第一投影平面上的平面坐标确定坐标转换关系。
第一投影平面是其平面表达式已知的平面，并且第一投影平面与显影图像所在平面并不平行。
本公开实施例中，在确定第一投影平面之后，可以将第一阻光标记点向第一投影平面进行投影，确定对应的投影点和投影点的平面坐标。随后根据前述平面坐标和第一阻光标记点的空间坐标，可以确定第一投影平面平面坐标和第一平面空间坐标的坐标转换关系。
S220：基于第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在显影图像中投影点的平面坐标，确定第一投影平面和显影图像所在平面之间的单应矩阵。
以下对单应矩阵的推导过程进行简单地说明。
已知一个第一阻光标记点在显影图像所在平面上投影点的平面坐标为pi＝(ui,vi)，在第一显影平面上投影点的平面坐标为qi＝(xi,yi)。因为两个平面坐标均与第一阻光标记点的空间坐标关联，根据已知理论可以得到
其中s为任意实数，
为单应矩阵。
对前述公式进行展开，s*ui＝h11*xi+h12*yi+h13，s*vi＝h21*xi+h22*yi+h23，s＝h31*xi+h32*yi+h33构建Ax＝0,x＝(h11,h12,h13,h21,h22,h23,h31,h32,h33)T，可以得到
(h31*xi+h32*yi+h33)*ui＝h11*xi+h12*yi+h13
(h31*xi+h32*yi+h33)*vi＝h21*xi+h22*yi+h23
继而可以得到
因为单应矩阵与尺度无关，可以将h33设定为1进行归一化，则共有8个未知数。因为每个平面坐标对可以共现两组等式，所以需要至少四个平面坐标对才能实现前述矩阵的求解，即需要第一阻光标记点的数量至少为四个。如前，在一些具体应用中，第一阻光标记点的数量多于四个，在此情况下可以采用最小二乘法对方程进行求解，确定单应矩阵。
S230：基于第二阻光标记点的空间坐标、第二阻光标记点在显影图像中投影点的平面坐标、单应矩阵和坐标转换关系，确定高能射线点源的空间坐标。
在确定单应矩阵之后，随后可以利用第二阻光标记点在显影图像中投影点的平面坐标、单应矩阵和前述坐标转换关系，以及第一阻光标记点的空间坐标，确定第二阻光标记点在第一平面上投影点的空间坐标。
在确定第二阻光标记点在第一平面上投影点的空间坐标之后，随后可以根据前述投影点的空间坐标和第一阻光点的空间坐标，确定一条直线。理论上，高能射线点源位于采用前述方法确定的直线上。
因为前述第二阻光点的数量至少为两个，所以可以确定至少两条直线。在确定至少两条直线之后，可以求取前述至少两条直线的交点，并利用前述交点确定高能射线点源的空间坐标。
具体实施中，计算设备可以采用如下的具体步骤S231-S234确定高能射线点源的空间坐标。
S231：基于第二阻光标记点在显影图像中的投影点的平面坐标和单应矩阵，确定第二阻光标记点在第一投影平面上的第一投影点的平面坐标。
S232：基于坐标转换关系，根据第一投影点的平面坐标确定第二阻光标记点在第一平面上的第二投影点的空间坐标。
前述S231-S232均是涉及两个平面之间点的坐标转换，均是利用已知的转换关系实现，此处不再展开。
S233：根据第二阻光标记点的空间坐标和对应的第二投影点的空间坐标确定空间直线。
S234：根据各个第二阻光标记点对应的空间直线，确定高能射线点源的空间坐标。
前述S233是将第二投影点的空间坐标和对应第二阻光标记点的空间坐标进行关联，确定经过两点的空间直线的空间表达式。前述S234是根据至少两个空间直线的空间表达式确定高能射线点源的空间坐标。
应当注意的是，在执行前述S234的过程中，如果空间直线的数量多于两条，可以采用最小二乘法，基于空间直线的交点确定高能射线点源的空间坐标。
在执行前述S230的同时，计算设备可以同时执行如下的S240。
S240：基于平面路径的平面坐标、单应矩阵和坐标转换关系，确定平面路径在第一平面上的空间投影路径的空间坐标。
具体实施中，前述的S240可以包括S241-S242。
S241：基于平面路径的平面坐标和单应矩阵，确定平面路径在第一投影平面上的第一投影路径的平面坐标。
S242：基于第一投影路径的平面坐标和坐标转换关系，确定空间投影路径的空间坐标。
具体实施中，S241-S242的实现过程与前述S231-S232相同，此处不再复述，具体可以参见前文表述。
应当注意的是，实际实施中前述的平面路径可以是直线路径，也可以是曲线路径，需要根据器件植入需求和目标对象的实际状况确定。在平面路径为直线路径的情况下，前述空间投影路径也为直线路径；在平面路径为曲线路径的情况下，前述空间投影路径也为曲线路径。
在具体实施中，如果平面路径为直线路径，则可以获取植入路径的端点平面坐标，并根据链各个平面坐标和单应矩阵，确定第一投影路径。如果平面路径为曲线路径，则需要确定曲线路径上的多个点，分别求取多个点在第一投影平面上的投影点平面坐标，再利用前述投影点坐标构建第一投影路径。
在确定高能射线点源的空间坐标和空间投影路径之后，计算设备随后执行S250。
S250：基于根据高能射线点源的空间坐标和空间投影路径确定目标面。
基于高能射线点源的空间坐标和空间投影路径确定目标面，是以高能射线电源为起点，连接高能射线点源和空间投影路径的点，得到多组射线，并利用前述射线确定目标面。
根据前文推理分析，可以确定目标面与显影图像的交线为平面路径。
在确定两个目标面之后，随后计算设备执行S140。
S140：求取两个目标面的空间交线，将空间交线作为空间路径。
因为两张显影图像中的平面路径确定两个目标面，所以两个目标面的空间交线就是两个平面路径确定的交线，其也就是根据两个平面路径确定的空间路径。
本公开实施例中，通过位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点的空间坐标、在显影图像中的平面坐标，计算出两张显影图像对应的高能射线点源的空间坐标，以及计算出两张显影图像中的平面路径在第一平面上的空间投影路径的空间坐标，根据高能射线点源空间坐标和空间投影路径的空间坐标可以确定目标面。随后计算两个目标面相交的交线机可以得到空间路径。通过本公开实施例提供的方法，计算设备可以基于两个平面路径确定空间路径，使得空间路径可以准确复现，无需依靠依靠专业人员的经验和空间想象确定空间路径。
本方案提供的方法可以应用在骨科手术的场景中，以确定植入到生命体体内的钢钉的空间植入路径。
为了更为容易地理解前述方案，以下以附图的方式对前述方案进行再解释，以下附图中，第一平面即是第一投影平面。
图3是一种高能射线源对空间***中的阻光点进行照射形成显影图像的示意图。图4是图3中部分信息的展示图。图5是图4中部分信息的展示图。如图3-图5所示，通过利用第一阻光标记点a和第二阻光标记点b的空间坐标，以及第一阻光标记点a和第二阻光标记点b在显影图像的投影点b1，可以确定高能射线点源c的空间坐标。
图6是利用两个显影图像上平面路径确定空间路径的示意图。如图6所示，在无法获取显影图像中的空间路径的空间坐标的情况下，计算设备可以通过投影变换的方式确定在两个第一平面e上的空间投影路径e1。随后利用两个空间投影路径e1和对应的高能射线点光源空间坐标构建两个目标面之后，两个目标面的交线即是空间路径。
应当注意的是，为了方便展示起见，图4-图6中并没有显示目标对象。实际应用中，可以在显影图像中看到目标对象的显影信息。
除了提供前述的确定空间路径的方法之外，本公开实施例还提供一种确定空间路径的装置。图7是本公开实施例提供的确定空间路径的装置的结构示意图。如图7所示，本公开实施例提供的确定空间路径的装置700包括数据获取单元701、目标面确定单元702和空间路径确定单元703。
数据获取单元701用于获取两张显影图像和在两张显影图像中分别绘制的平面路径，以及获取形成两张显影图像时第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标，两张显影图像为高能射线点源在两个照射角度照射空间***形成的图像，空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点，第一阻光标记点的数量至少为四个，第二阻光标记点的数量至少为两个。
目标面确定单元702用于针对两张显影图像中的平面路径确定对应的两个目标面。
空间路径确定单元703用于求取两个目标面的空间交线，将空间交线作为空间路径。
其中目标面确定单元702包括坐标转换关系确定子单元7021、单应矩阵计算子单元7022、点源空间坐标计算子单元7023、空间路径计算子单元7024和目标面确定子单元7025。
坐标转换关系确定子单元7021用于确定第一投影平面，并根据第一阻光标记点的空间坐标和在第一投影平面上的投影坐标确定坐标转换关系。
单应矩阵计算子单元7022用于基于第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在显影图像中投影点的平面坐标，确定第一投影平面和显影图像所在平面之间的单应矩阵。
点源空间坐标计算子单元7023用于基于第二阻光标记点的空间坐标、第二阻光标记点在显影图像中投影点的平面坐标、单应矩阵和坐标转换关系，确定高能射线点源的空间坐标。
空间路径计算子单元7024用于基于平面路径的平面坐标、单应矩阵和坐标转换关系，确定平面路径在第一平面上的空间投影路径的空间坐标。
目标面确定子单元7025用于基于高能射线点源的空间坐标和空间投影路径确定目标面。
在一些实施例中，点源空间坐标计算子单元7023确定高能射线点源的空间坐标包括：基于第二阻光标记点在显影图像中的投影点的平面坐标和单应矩阵，确定第二阻光标记点在第一投影平面上的第一投影点的平面坐标；基于坐标转换关系，根据第一投影点的平面坐标确定第二阻光标记点在第一平面上的第二投影点的空间坐标；根据第二阻光标记点的空间坐标和对应的第二投影点的空间坐标确定空间直线；根据各个第二阻光标记点对应的空间直线，确定高能射线点源的空间坐标。
在一些实施例中，第二阻光标记点的数量至少为三个。点源空间坐标计算子单元7023采用最小二乘法，基于至少三条空间直线的交点确定高能射线点源的空间坐标。
在一些实施例中，空间路径计算子单元7024确定空间投影路径的方法包括：基于平面路径的平面坐标和单应矩阵，确定平面路径在第一投影平面上的第一投影路径的平面坐标；基于第一投影路径的平面坐标和坐标转换关系，确定空间投影路径的空间坐标。
在一些实施例中，平面路径为直线路径；空间路径计算子单元7024获取平面路径的端点平面坐标；根据端点平面坐标和单应矩阵，确定第一投影路径的平面坐标。
在一些实施例中，第一阻光标记点的数量至少为五个。单应矩阵计算子单元7022基于第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在显影图像中投影点的平面坐标，采用最小二乘法确定单应矩阵。
在一些实施例中，空间***还包括至少三个反光标记点，至少三个反光标记点与第一阻光标记点和第二阻光标记点的相对位置关系已知。数据获取单元701通过获取至少三个反光标记点的反光特征信息，根据反光标记点的反光特征信息，确定至少三个反光标记点的空间坐标之后，根据至少三个反光标记点的空间坐标和相位位置关系，确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。其中，反光特征信息在照射形成显影图像的同时，采用光学***捕捉至少三个反光标记点获得。
本公开实施例还提供一种空间***。图8是本公开实施例提供的空间***的结构示意图。如图8所示，空间***包括本体801、空间标记部802、至少四个第一阻光标记点803和至少两个第二阻光标记点804。空间标记部802、第一阻光标记点803和第二阻光标记点804通过本体刚性连接，并且第一阻光标记点803和第二阻光标记点804与本体801的相对位置关系确定；空间标记部802用于确定所述本体801的空间坐标和位姿；至少四个第一阻光标记点803位于同一平面上，各个第二阻光标记点804均位于平面之外。
具体实施中，本体是采用高能射线可以轻易穿透的材料制成，第一阻光标记点803和第二阻光标记点804采用对高能射线具有显著吸收能力的材料制成。
在一种实施例中，空间标记部可以包括至少三个反光标记点，三个反光标记点的相对位置关系已知。利用光学捕捉***可以捕捉到三个反光标记点的反光信息，并根据反光信息确定空间标记部的空间坐标，进而确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
在一些实施例中，空间标记部可以是具有惯性测量功能的标记部，利用其惯性测量功能和初始位置信息可以确定本体的空间坐标和位姿，进而确定第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标。
本公开实施例还提供一种计算设备，该计算设备包括处理器和存储器，其中，存储器中存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时可以实现上述任一实施例的确定空间路径的方法。
图9是本公开实施例提供的计算设备的结构示意图。下面具体参考图9，其示出了适于用来实现本公开实施例中的计算设备900的结构示意图。图9示出的计算设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，计算设备900可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)901，其可以根据存储在只读存储器ROM902中的程序或者从存储装置908加载到随机访问存储器RAM903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还存储有计算设备900操作所需的各种程序和数据。处理装置901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出I/O接口905也连接至总线904。
通常，以下装置可以连接至I/O接口905：包括例如触摸屏、触摸板、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置905；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置907；包括例如磁带、硬盘等的存储装置908；以及通信装置909。通信装置909可以允许计算设备900与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图9示出了具有各种装置的计算设备900，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置909从网络上被下载和安装，或者从存储装置908被安装，或者从ROM 902被安装。在该计算机程序被处理装置901执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读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***、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***、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计算机可读介质，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***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读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。
在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述计算设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该计算设备中。
上述计算机可读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计算设备执行时，使得该计算设备执行前述确定空间路径的方法。
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)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、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根据硬件的***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***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本公开的上下文中，自动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***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的程序。自动可读介质可以是自动可读信号介质或自动可读储存介质。自动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***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。自动可读存储介质的更具体示例会包括根据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。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时可以实现上述任一方法实施例的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种确定空间路径的方法，其特征在于，包括：
获取两张显影图像和在所述两张显影图像中分别绘制的平面路径，所述两张显影图像为高能射线点源在两个照射角度照射空间***形成的图像，所述空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点，所述第一阻光标记点的数量至少为四个，所述第二阻光标记点的数量至少为两个；
获取形成两张所述显影图像时所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标；
针对所述两张显影图像中的平面路径，分别执行如下A-E直至得到对应的两个目标面：
A，确定第一投影平面和第一阻光标记点在所述第一投影平面上投影点的平面坐标，并根据所述第一阻光标记点的空间坐标和在第一投影平面上的平面坐标确定坐标转换关系；
B，基于所述第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，确定所述第一投影平面和所述显影图像所在平面之间的单应矩阵；
C，基于所述第二阻光标记点的空间坐标、所述第二阻光标记点在所述显影图像中投影点的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述点源的空间坐标：基于所述第二阻光标记点在显影图像中的投影点的平面坐标和所述单应矩阵，确定所述第二阻光标记点在所述第一投影平面上的第一投影点的平面坐标；基于所述坐标转换关系，根据所述第一投影点的平面坐标确定所述第二阻光标记点在第一平面上的第二投影点的空间坐标；根据所述第二阻光标记点的空间坐标和对应的所述第二投影点的空间坐标确定空间直线；根据各个所述第二阻光标记点对应的空间直线，确定所述点源的空间坐标；
D，基于所述平面路径的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述平面路径在所述第一平面上的空间投影路径的空间坐标；
E，基于所述点源的空间坐标和所述空间投影路径确定所述目标面；
求取两个所述目标面的空间交线，将所述空间交线作为空间路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二阻光标记点的数量至少为三个；
所述根据各个所述第二阻光标记点对应的空间直线，确定所述点源的空间坐标，包括：
采用最小二乘法，基于至少三条空间直线的交点确定所述点源的空间坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述平面路径的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述平面路径在所述第一平面上的空间投影路径的空间坐标，包括：
基于所述平面路径的平面坐标和所述单应矩阵，确定所述平面路径在所述第一投影平面上的第一投影路径的平面坐标；
基于所述第一投影路径的平面坐标和所述坐标转换关系，确定所述空间投影路径的空间坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述平面路径为直线路径；
所述基于所述平面路径的平面坐标和所述单应矩阵，确定所述平面路径在所述第一投影平面上的第一投影路径的平面坐标，包括：
获取所述平面路径的端点平面坐标；
根据所述端点平面坐标和所述单应矩阵，确定所述第一投影路径的平面坐标。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阻光标记点的数量至少为五个；
所述基于所述第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，确定所述第一投影平面和所述显影图像所在平面之间的单应矩阵，包括：
基于所述第一阻光标记点在所述第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，采用最小二乘法确定所述单应矩阵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间***还包括至少三个反光标记点，所述至少三个反光标记点与所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的相对位置关系已知；
所述获取形成两张所述显影图像时所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标，包括：
在照射形成所述显影图像的同时，采用光学***捕捉所述至少三个反光标记点的反光特征信息；
根据所述反光标记点的反光特征信息，确定所述至少三个反光标记点的空间坐标；
根据所述至少三个反光标记点的空间坐标和所述相对位置关系，确定所述第一阻光标记点和所述第二阻光标记点的空间坐标。
7.一种确定空间路径的装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，获取两张显影图像和在所述两张显影图像中分别绘制的平面路径，以及获取形成两张所述显影图像时第一阻光标记点和第二阻光标记点的空间坐标，所述两张显影图像为高能射线点源在两个照射角度照射空间***形成的图像，所述空间***包括位于第一平面上的第一阻光标记点和位于第一平面之外的第二阻光标记点，所述第一阻光标记点的数量至少为四个，所述第二阻光标记点的数量至少为两个；
目标面确定单元，用于针对所述两张显影图像中的平面路径确定对应的两个目标面；
空间路径确定单元，用于求取两个所述目标面的空间交线，将所述空间交线作为空间路径；其中，所述目标面确定单元包括：
坐标转换关系确定子单元，用于确定第一投影平面，并根据所述第一阻光标记点的空间坐标和在第一投影平面上的投影坐标确定坐标转换关系；
单应矩阵计算子单元，用于基于所述第一阻光标记点在第一投影平面中投影点的平面坐标和在所述显影图像中投影点的平面坐标，确定所述第一投影平面和所述显影图像所在平面之间的单应矩阵；
点源空间坐标计算子单元，用于基于所述第二阻光标记点的空间坐标、所述第二阻光标记点在所述显影图像中投影点的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定高能射线点源的空间坐标，包括：基于第二阻光标记点在显影图像中的投影点的平面坐标和单应矩阵，确定第二阻光标记点在第一投影平面上的第一投影点的平面坐标；基于坐标转换关系，根据第一投影点的平面坐标确定第二阻光标记点在第一平面上的第二投影点的空间坐标；根据第二阻光标记点的空间坐标和对应的第二投影点的空间坐标确定空间直线；根据各个第二阻光标记点对应的空间直线，确定高能射线点源的空间坐标；
空间路径计算子单元，用于基于所述平面路径的平面坐标、所述单应矩阵和所述坐标转换关系，确定所述平面路径在所述第一平面上的空间投影路径的空间坐标；
目标面确定子单元，用于基于所述高能射线点源的空间坐标和所述空间投影路径确定所述目标面。
8.一种计算设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；
所述计算机程序在被所述处理器加载时，使所述处理器执行如权利要求1-6任一项所述的确定空间路径的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器实现如权利要求1-6任一项所述的确定空间路径的方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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