清华大学学报(自然科学版)

作者：王魁, 周湘堡, 周天浩, 李华君, 邱宇航, 魏清阳

单位：1. 北京科技大学 自动化学院, 北京 100083,2. 北京科技大学 北京市工业波谱成像工程技术研究中心, 北京 100083

关键词：核医学成像,小鼠,运动追踪,位姿监测,YOLO v5算法

基金：国家重点研发计划项目(2022YFC2402001),国家自然科学基金面上项目(12375337),北京市自然科学基金联合基金项目(L232126)

针对清醒无约束的小鼠在核医学成像时头部运动造成伪影的问题, 设计了一种基于YOLO v5算法的运动追踪系统来实时监测小鼠头部的位置和姿态。该系统使用YOLO v5算法对小鼠头部特征点进行识别与定位, 以获取每个特征点的像素坐标。通过视差效应对双目相机所获得的像素坐标进行三维重建, 以求解特征点在世界坐标系下的三维坐标。利用小鼠头部特征点的对称性来计算头部的Euler角, 并使用帧间位姿差分法计算相邻两帧图像小鼠头部位姿变化的平移和旋转参数。为了验证该运动追踪系统的性能, 将小鼠假体静止放置并检测其头部位置和姿态角的变化值。实验结果表明：该系统测量的小鼠假体头部在X、Y、Z轴上的平移参数均方根误差分别为0.04、0.19、0.03 mm, 旋转参数均方根误差分别为0.58°、0.34°、2.03°。所设计的系统能在核医学成像时较为精确地追踪小鼠头部位姿变化, 可用于运动伪影矫正并提高核医学图像质量。

来源：2025年第5期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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