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基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法技术

技术编号:18062111 阅读:89 留言:0更新日期:2018-05-30 19:42
本发明专利技术的目的是提出一种基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法,用于远程医疗系统中的遥控操作。本发明专利技术的基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法包括如下步骤:A:建立基准坐标系、机器人坐标系和以C形臂X光拍照设备所拍摄图像的左上角为原点的透视图像坐标系;B:利用C形臂X光拍照设备在拍摄位置相互垂直的条件下获得手术对象的两幅透视图像;C:采用仿射变换的方法将两幅透视图像在透视图像坐标系中的坐标转化为在基准坐标系的坐标;D:根据透视图像在基准坐标系的坐标来规划出手术路径;E:采用仿射变换的方法将规划出的手术路径转化为机器人坐标系的轨迹信息;F:将机器人坐标系的轨迹信息输入到机器人中,控制机器人的手术动作。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法
本专利技术属于医疗
,具体涉及到一种可应用于医疗机器人的基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法。
技术介绍
在远程医疗系统中,医疗机器人的应用给医生提供了极大的方便。医疗机器人提供遥操作医疗设备的功能,位于偏远地区的医疗机器人通过网络端口接入网络,位于医疗水平发达地区的医生可以通过遥操作模块控制医疗机器人,而不需要亲自到现场去操作,这极大的方便了偏远地区病人的就医,减少了就医成本。为了实现最终的手术空间导航定位,需要将真实手术空间中的手术器械相对于手术对象的位置和姿态转换到虚拟手术空间中,并且能够在虚拟的手术空间实时的显示和跟踪手术器械相对于手模型的CT数据的位置,这就必须找出一种合适的用于医疗机器人的机器人空间定位方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法,用于远程医疗系统中的遥控操作。本专利技术的基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法包括如下步骤:A:建立基准坐标系、机器人坐标系和以C形臂X光拍照设备所拍摄图像的左上角为原点的透视图像坐标系;B:利用C形臂X光拍照设备在拍摄位置相互垂直的条件下获得手术对象的两幅透视图像;C:采用仿射变换的方法将两幅透视图像在透视图像坐标系中的坐标转化为在基准坐标系的坐标;D:根据透视图像在基准坐标系的坐标来规划出手术路径;E:采用仿射变换的方法将规划出的手术路径转化为机器人坐标系的轨迹信息;F:将机器人坐标系的轨迹信息输入到机器人中,控制机器人的手术动作。进一步地,为减少运算数据量,所述C步骤中,在透视图像中选取手术对象的首尾两点,只采集手术对象的首尾两点的坐标,从而将手术对象简化为线段。本专利技术的基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法利用两幅包含标尺标记点、手术对象信息和机器人末端信息的术中X光图像,通过医生的规划,得到标记点和手术路径点在二维图像坐标系下的坐标,再利用投影变换,得到手术路径点在三维空间坐标系(机器人坐标系)下的坐标,从而实现机器人的空间定位。附图说明:图1为基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法的原理图。具体实施方式下面结合附图,通过对实施实例的描述,对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。实施例1:本实施例的基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法具体包括如下步骤:A:建立基准坐标系OW(x,y,z)、机器人坐标系OR(x,y,z)和以C形臂X光拍照设备所拍摄图像的左上角为原点的透视图像坐标系OI(u,v);B:利用C形臂X光拍照设备在拍摄位置相互垂直的条件下获得手术对象的两幅透视图像;C:在透视图像中选取手术对象的首尾两点,只采集手术对象的首尾两点的坐标,从而将手术对象简化为线段;采用仿射变换的方法将两幅透视图像在透视图像坐标系中的坐标转化为在基准坐标系的坐标;D:根据透视图像在基准坐标系的坐标来规划出手术路径;E:采用仿射变换的方法将规划出的手术路径转化为机器人坐标系的轨迹信息;F:将机器人坐标系的轨迹信息输入到机器人中,控制机器人的手术动作。下面具体解释定位方法的原理:如图所示,整个过程是利用双平面定位算法完成的,其具体原理可描述如下:图为空间坐标系{OW}中C形臂在拍摄位置相互垂直的条件下获得的透视图像,l1、l2为成像时靶点的投影线,e1和e2分别为靶点在图中的投影点,a1,b1,a2,b2为l1、l2分别与双层模板的交点,即为靶点在模板坐标系上的投影点。{O1}和{O2}坐标系是建立在双层模板上的二维坐标系。通过图中e1、e2两点以及模板上标记点在图像中的信息,获得a1,b1,a2,b2分别在{O1}和{O2}坐标系中的坐标值。经由空间坐标变换获得a1,b1,a2,b2点在c坐标系中的坐标值,进而在{OW}坐标系中获得l1、l2的直线方程,l1、l2的直线方程联立构成的方程组的解,即为靶点P在{OW}坐标系中的坐标值。本文档来自技高网...
基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法

【技术保护点】
一种基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法,其特征在于包括如下步骤:A:建立基准坐标系、机器人坐标系和以C形臂X光拍照设备所拍摄图像的左上角为原点的透视图像坐标系;B:利用C形臂X光拍照设备在拍摄位置相互垂直的条件下获得手术对象的两幅透视图像;C:采用仿射变换的方法将两幅透视图像在透视图像坐标系中的坐标转化为在基准坐标系的坐标;D:根据透视图像在基准坐标系的坐标来规划出手术路径;E:采用仿射变换的方法将规划出的手术路径转化为机器人坐标系的轨迹信息;F:将机器人坐标系的轨迹信息输入到机器人中,控制机器人的手术动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉误差补偿的机器人空间定位方法,其特征在于包括如下步骤:A:建立基准坐标系、机器人坐标系和以C形臂X光拍照设备所拍摄图像的左上角为原点的透视图像坐标系;B:利用C形臂X光拍照设备在拍摄位置相互垂直的条件下获得手术对象的两幅透视图像;C:采用仿射变换的方法将两幅透视图像在透视图像坐标系中的坐标转化为在基准坐标系的坐标;D:根据透视图像在...

【专利技术属性】
技术研发人员:王健梁芳果
申请(专利权)人:王健
类型:发明
国别省市:广东,44

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