三维C三维配准软件（术中CT）

前言：整体目标是通过 CT 标记点和 NDI 探针采集点，计算 C 臂基座坐标系到 CT 坐标系的转换矩阵，并通过验证点计算配准误差，判断配准精度是否可用。

功能核心链路：DICOM导入 -> CT点采集 -> C臂基座采集 -> 探针NDI点采集 -> 点对点配准 -> T_CT_CArm -> 验证误差。

核心输出：T_CT_CArm

核心验证指标：error = norm(P_CArm_measured - inverse(T_CT_CArm) * P_CT_ref)

1. 功能范围

本功能主要由两个插件完成：

• PluginFirstImageCollectPointsView：负责 C 臂 CT/DICOM 影像加载、CT 标记点采集。

• PluginFirstImageRegistrationView：负责 C 臂基座采集、探针 NDI 点采集、配准矩阵计算、配准验证和探针实时显示。

2. 总体输入输出

2.1 输入

输入项	来源	说明
DICOM/CT 影像	C 臂 DICOM 接收服务或本地文件夹	用于显示 CT 四视图和采集 CT 标记点
CT 金属球标记点	PluginFirstImageCollectPointsView	用户在 CT 影像上采集的 3 到 6 个点
C 臂基座位姿	OTS，CArmTracker.rom	C 臂基座示踪器在 NDI 世界坐标系下的位置和姿态
NDI下金属球位姿	OTS，ProbeTracker.rom	探针示踪器在 NDI 世界坐标系下的位置和姿态
C 臂侧别	页面选择	左侧或右侧，用于区分保存基座和配准矩阵

2.2 输出

输出项	保存/使用位置	说明
CT 影像对象	内存服务 IUICollectPointsServer	供配准页面加载到 3D 视图
CT 标记点坐标	内存服务 IUICollectPointsServer	供配准计算和验证误差计算使用
C 臂基座位姿	basePose.json	按左侧、右侧分别保存
C 臂配准矩阵	regMatrix.json	即 T_CT_CArm，按左侧、右侧分别保存
验证误差	验证页面显示	用于判断当前配准精度
探针实时显示	配准页面 3D 视图	配准后显示探针在 CT 坐标系下的位置

3. 主要流程

3.1 CT 影像加载

1. 用户选择从 C 臂接收目录加载，或手动选择本地 DICOM 文件夹。

2. 系统导入 DICOM 文件并更新 CT 影像对象。

3. 系统在四视图中显示 CT 影像，重置视图并显示十字线。

4. 系统清理旧 CT 节点，避免新旧影像叠加。

5. 系统清空已有 CT 标记点，重新开始采点。

6. 系统发送影像更新通知，供配准页面刷新使用。

3.2 CT 标记点采集

1. 系统初始化 6 个 CT 标记点节点。

2. 用户点击"采集标记点 1~6"中的某一个按钮，激活对应标记点。

3. 用户在 CT 四视图中落点或移动点位。

4. 每个标记点最多保存 1 个点。

5. 落点成功后，按钮显示该标记点已采集。

6. 其他模块可通过服务读取单个点、全部点、已采集数量和当前 CT 影像对象

3.3 进入配准页面

1. 用户从 CT 点采集页面进入配准。

2. 配准页面加载当前 CT 影像到 3D 视图。

3. 配准页面初始化或检查 OTS 相机连接。

4. 页面显示 C 臂基座和探针相关示踪器状态。

5. 系统按当前 C 臂侧别加载历史基座位姿和历史配准矩阵。

3.4 C 臂基座采集

1. 用户选择 C 臂位置：左侧或右侧。

2. 用户点击"采集基座"。

3. 系统读取 CArmTracker.rom 在 NDI 世界坐标系下的绝对位姿。

4. 系统将位姿保存到 basePose.json。

5. 系统将基座位姿转换成 4x4 矩阵，并提前计算逆矩阵。

6. 后续NDI探针采点使用该本地基座矩阵，不依赖实时 CArmTracker.rom 一直可见。

3.5 探针 NDI 点采集

1. 用户使用探针触碰实际金属球点位。

2. 用户点击采集 NDI 点。

3. 系统读取 ProbeTracker.rom 在 NDI 世界坐标系下的绝对位姿。

4. 系统使用已保存的 C 臂基座逆矩阵，将探针坐标转换到 C 臂基座坐标系。

5. 系统保存该 NDI 点，并在页面列表中显示点序号和坐标。

6. NDI 点数量最少 3 个、最多 6 个。

3.6 影像配准

1. 用户点击配准。

2. 系统检查 NDI 点数量是否不少于 3 个。

3. 系统从 CT 点采集服务读取 CT 标记点。

4. 系统检查 CT 点数量是否不少于 3 个。

5. 系统检查 CT 点数量和 NDI 点数量是否一致。

6. 系统将 NDI 点和 CT 点传入算法库执行点对点配准。

7. 配准成功后，系统得到 T_CT_CArm。

8. 系统将 T_CT_CArm 按当前侧别保存到 regMatrix.json。

9. 系统启动探针实时显示。

3.7 配准验证

1. 用户进入验证模式。

2. 系统隐藏配准采点控件，显示 3 个验证点按钮。

3. 用户分别采集验证点 1、2、3。

4. 验证时系统要求 CArmTracker.rom 和 ProbeTracker.rom 同时实时可见。

5. 系统实时读取探针相对 C 臂基座的坐标。

6. 系统读取对应序号的 CT 标记点作为参考点。

7. 系统计算该验证点的预测 NDI 坐标和误差。

8. 页面显示实测坐标、CT 参考点、预测坐标和误差等级。

4. 关键计算

计算探针相对 C 臂基座坐标

点对点配准计算

探针在 CT 中实时显示

验证点误差计算