报告题目：面向计算机辅助手术的配准方法研究

报告人：闵哲 教授

邀请人：郭遥 博士

报告时间：5日18日14:00-15:40

地址：徐汇校区工程馆226教室

报告摘要

术前-术中配准是决定计算机辅助手术精度和鲁棒性的关键步骤。在真实手术室场景中，数据容易受噪声和奇异点的影响，且术前-术中数据对应区域往往部分重叠，这些因素都为高精度和鲁棒的术前术中配准带来了巨大的挑战。在本报告中，首先，我将介绍特征辅助点云配准系列算法，其中配准任务被制定为一个经典的极大似然估计问题，我们推导了期望最大化方法来解决这一优化问题。在刚性配准问题中，我们使用了可以直接测量或从原始点云中估计的法向量特征，并先后考虑了位置向量误差和法向量误差在空间各向同性/各向异性分布；针对传统CPD方法中一个点云为无噪声点云的理想假设， 我们先后提出并验证了多点云联合刚性配准和双向点云刚性配准算法；基于上述刚性配准方法，我们提出了“两步走” 特征辅助非刚性点云配准算法 。其次，我们提出了生物力学约束的非刚性医学图像配准算法，并在前列腺器官的MRI到超声图像配准的病人数据上进行了验证。该项工作将最近文献中提出的物理信息神经网络（PINNs）实例化为3D线性和非线性弹性模型，用于模拟经直肠超声引导手术中常见的前列腺运动；为克服将PINNs推广到不同对象的挑战，我们使用PointNet作为网络中的特征提取器。最后，我将简单介绍我参与的一些其他项目，如MRI图像中前列腺癌的自动检测、增强现实辅助的骨科手术导航、DeepReg等。

报告人简介

闵哲，山东大学教授，博士生导师，国家海外高层次青年人才，山东大学杰出中青年学者(第一层次)，伦敦大学学院荣誉讲师。 2014年于山东大学控制科学与工程学院获学士学位，2019年获得香港中文大学电子工程学哲学博士学位(导师孟庆虎教授，加拿大工程院院士)。2019年-2020年获香港中文大学工学院研究奖学金计划资助，在香港中文大学进行博士后研究。2020年-2022年在伦敦大学学院 Wellcome / EPSRC 介入和外科科学中心 (WEISS)担任研究员。近五年，发表论文40余篇，期刊论文包括IEEE Trans. Automation Science and Engineering(含1篇ESI高被引论文) 、 IEEE Trans. Fuzzy Systems 、 IEEE Trans. Medical Robotics and Bionics 、 Robotics and Automation Letters 等，会议论文包括机器人领域顶级会议ICRA、 IROS, 医学图像处理领域顶级会议IPMI、MICCAI 、ISBI等，并曾获ICARM2022最佳会议论文提名奖。现担任Robotics and Automation Letters 期刊副编辑, Frontiers in Robotics and AI和Sensors期刊客座编辑。主要研究方向包括机器人与人工智能，医学图像及点云配准，三维视觉和深度学习，手术机器人与手术导航， MRI中前列腺癌自动检测及分割等。

供稿单位：《学术报告与研讨会》 教学组

作者：郭遥