标记单元信息获取方法技术

公开一种光学跟踪系统及利用其的跟踪方法，能够与要测量的标的物的距离无关地检测并跟踪标的物的准确的空间位置和方向。所述光学跟踪系统及利用其的跟踪方法能够与要测量的标的物的距离无关地检测并跟踪标的物的准确的空间位置和方向，因而不仅能够大幅拓宽可用区域，而且与以往的标记相比，能够大幅减小标记单元的大小从而进行制作，因而具有能够使设备小型化的效果。

Information acquisition method of label unit

An optical tracking system and its tracking method can be used to detect and track the accurate space position and direction of the object in relation to the distance of the subject matter to be measured. The optical tracking system and its tracking method can detect and track the accurate spatial position and direction of the subject matter unrelated to the distance of the subject matter to be measured, thus not only can greatly widen the available area, but also significantly reduce the size of the labeling unit and make the production, as compared with the previous markings. Thus it has the effect of making the equipment miniaturized.

【技术实现步骤摘要】
标记单元信息获取方法
本申请是申请日为2014年4月29日、申请号为201480023962.7、专利技术名称为“光学跟踪系统及利用其的跟踪方法”的中国专利申请的分案申请。本专利技术涉及标记单元信息获取方法，更详细而言，涉及检测标记单元的空间位置以及方向获取标记单元信息的方法。
技术介绍
最近，为了在进行腹腔镜手术或耳鼻咽喉科手术时，能够进一步减轻患者的痛苦，使得患者能够更快恢复，正在进行机器人手术。在这种机器人手术时，为了能够使手术的危险最小化、进行更精密的手术而使用导航，所述导航能够在准确跟踪并检测诸如患处或手术器械的标的物的空间位置和方向后，把所述手术器械准确地操纵(NAVIGATE)到患者的患处。在如上所述的手术用导航中，包括能够如上所述地准确跟踪并检测诸如患处或手术器械的标的物的空间位置和方向的跟踪系统。如上所述的跟踪系统包括：多个标记，其通常附着于诸如患处或手术器械的标的物；第1、2成像单元，其使借助于所述多个标记而释放的光成像；处理器，其与所述第1、2成像单元连接，算出所述多个标记的三维坐标后，把已存储的连接所述相互相邻的多个标记的多个直线的信息和由相互相邻的一对直线构成的角度信息，与所述多个标记的三维坐标比较，算出所述标的物的空间位置和方向。如上所述的以往普通的跟踪系统利用成像于成像单元的标记的圆形的直径，通过所述处理器，测量与多个标记间隔的距离。但是，成像于所述成像单元的所述多个标记的圆形外缘，因所述成像单元透镜的歪曲而不透明，因而不仅存在难以准确测量所述多个标记的圆形直径的问题，而且，因距离变化导致的所述多个标记的圆形直径变化微小，当测量与多个标记的距离时，由于识别力很低，存在无法准确测量多个标记的位置的问题。
技术实现思路
解决的技术问题因此，本专利技术的目的是提供与成像单元之间的距离无关地检测标记的准确位置与方向以获取标记信息的方法。技术方案根据本专利技术一实施例，获取内部包含图案部的标记单元的空间位置以及方向的方法，包括如下的步骤：使图案部的平行出射光从标记单元释放；接受图案部的平行出射光，使图案部的放大的图像成像；以及基于图案部的放大的图像，算出标记单元的空间位置和方向。在一实施例中，算出标记单元的空间位置和方向的步骤包括如下的步骤：基于放大的图像，算出标记单元的旋转的角度；基于旋转的角度，算出标记单元的方向；以及基于放大的图像以及旋转的角度，算出所述标记单元的空间位置。在一实施例中，算出标记单元的方向的步骤包括如下的步骤：测量放大的图像的各区域的图案部的位置和大小变化；以及图案部的图像的各区域的图案部基准位置及基准大小变化与放大的图像的各区域的图案部位置和图案部大小变化进行比较，算出标记单元的旋转的角度。在一实施例中，算出标记单元的空间位置的步骤包括如下的步骤：测量放大的图像的位置和大小；以及图案部的图像的基准位置和基准大小与放大的图像的位置和大小进行比较，算出标记单元的空间位置。在一实施例中，标记单元包括：至少一个图案部，其形成有多个图案；至少一个光源，其向至少一个图案部照射光；及至少一个透镜部，其使从至少一个光源照射并穿过至少一个图案部或被至少一个图案部反射的光以平行出射光形态释放。在一实施例中，标记单元包括表面配备有图案部的球透镜；使图案部的平行出射光从标记单元释放的步骤包括如下的步骤：使从至少一个光源照射的光通过球透镜而反射，进而以平行出射光形态释放。在一实施例中，标记单元包括鱼眼透镜；使图案部的平行出射光从标记单元释放的步骤包括如下的步骤：使从至少一个光源照射并被图案部反射或透过图案部的光穿过鱼眼透镜，进而以平行出射光形态释放。在一实施例中，标记单元包括物镜以及棱镜；使图案部的平行出射光从标记单元释放的步骤包括如下的步骤：使从至少一个光源照射并被图案部反射或透过图案部的光穿过所述过物镜，进而以平行出射光形态释放；以及使穿过物镜的光通过棱镜以视角不同的平行出射光释放。在一实施例中，标记单元包括配备有图案部的镜部；使图案部的平行出射光从标记单元释放的步骤包括如下的步骤：使从至少一个光源照射的光通过镜部而被反射，进而以平行出射光形态释放。有益效果如上所述，本专利技术一个实施例的标记单元信息获取方法，使图案部的平行出射光从标记单元释放，进而使图案部放大的图像成像于成像单元后，利用其算出标记单元的空间位置。即，使所述标记单元的位置精密度不仅仅依赖于成像单元的解像力，而是通过使图案部的图像放大成像于成像单元，从而即使标记单元的距离远离成像单元，也可以无准确度降低地算出所述标记单元的空间位置和方向。因此，本专利技术一个实施例的标记单元信息获取方法，可以与标记单元的距离无关地检测标记单元的准确的空间位置和方向，据此能够获取标记单元的信息，因此不仅能够大幅拓宽可用区域，而且与以往的标记相比，能够大幅减小标记单元的大小从而进行制作，因而具有能够使设备小型化的效果。附图说明图1是本专利技术第1实施例的跟踪系统的概略图图2是图示标记单元的图案部的一个示例的图图3是用于说明利用本专利技术第1实施例的光学跟踪系统跟踪标的物的过程的流程图图4是用于说明光从标记单元释放的过程的图图5是用于说明平行出射光入射到成像单元的过程的图图6是用于说明利用本专利技术第1实施例的光学跟踪系统算出标的物的方向的过程的图图7a至图7d是用于说明利用本专利技术第1实施例的光学跟踪系统算出标的物的空间位置的过程的图图8是用于说明算出标记单元的空间位置和方向的过程的流程图图9是用于说明算出标记单元的方向的过程的流程图图10是用于说明算出标记单元的空间位置的过程的流程图图11是本专利技术第2实施例的光学跟踪系统的概略图图12是用于说明本专利技术第2实施例的算出标记单元的空间位置的过程的图图13是本专利技术第3实施例的光学跟踪系统的概略图图14是用于说明本专利技术第3实施例的光学跟踪系统的借助于处理器而算出标记单元的空间位置的过程的图图15是本专利技术第4实施例的光学跟踪系统的概略图图16是用于说明本专利技术第4实施例的光学跟踪系统的借助于处理器而算出标记单元的空间位置的过程的图图17是本专利技术第5实施例的光学跟踪系统的概略图图18是图示本专利技术第5实施例的标记单元的图图19是用于说明利用本专利技术第5实施例的光学跟踪系统跟踪标的物的过程的流程图图20是用于说明算出标记单元的空间位置和方向的过程的流程图图21是用于说明算出标记单元的方向的过程的流程图图22是用于说明利用本专利技术第5实施例的光学跟踪系统算出标的物的方向的过程的图图23是用于说明算出标记单元的空间位置的过程的流程图图24a至图24d是用于说明算出标记单元的空间位置的过程的图图25是本专利技术第6实施例的光学跟踪系统的概略图图26是本专利技术第7实施例的光学跟踪系统的概略图图27是本专利技术第8实施例的光学跟踪系统的概略图图28是用于说明本专利技术第9实施例的标记单元的图图29是用于说明本专利技术第10实施例的标记单元的图图30是本专利技术第11实施例的光学跟踪系统的概略图图31是图示本专利技术第11实施例的标记单元的图图32是用于说明利用本专利技术第11实施例的光学跟踪系统跟踪标的物的过程的流程图图33是用于说明算出标记单元的空间位置和方向的过程的流程图图34是用于说明算出标记单元的方向的过程的流程图图35是用于说明利用本专利技术第11实施例的光学跟踪系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种标记单元信息获取方法，作为获取内部包含图案部的标记单元的空间位置以及方向的方法，其特征在于，包括如下的步骤：使所述图案部的平行出射光从所述标记单元释放；接受所述图案部的平行出射光，使所述图案部的放大的图像成像；以及基于所述图案部的放大的图像，算出所述标记单元的空间位置和方向。

【技术特征摘要】
2013.04.30 KR 10-2013-0047984;2013.05.28 KR 10-2011.一种标记单元信息获取方法，作为获取内部包含图案部的标记单元的空间位置以及方向的方法，其特征在于，包括如下的步骤：使所述图案部的平行出射光从所述标记单元释放；接受所述图案部的平行出射光，使所述图案部的放大的图像成像；以及基于所述图案部的放大的图像，算出所述标记单元的空间位置和方向。2.根据权利要求1所述的标记单元信息获取方法，其特征在于，算出所述标记单元的空间位置和方向的步骤包括如下的步骤：基于所述放大的图像，算出所述标记单元的旋转的角度；基于所述旋转的角度，算出所述标记单元的方向；以及基于所述放大的图像以及所述旋转的角度，算出所述标记单元的空间位置。3.根据权利要求2所述的标记单元信息获取方法，其特征在于，算出所述标记单元的方向的步骤包括如下的步骤：测量所述放大的图像的各区域的所述图案部的位置和大小变化；以及所述图案部的图像的各区域的所述图案部基准位置及基准大小变化与所述放大的图像的各区域的所述图案部位置和图案部大小变化进行比较，算出所述标记单元的所述旋转的角度。4.根据权利要求2所述的标记单元信息获取方法，其特征在于，算出所述标记单元的空间位置的步骤包括如下的步骤：测量所述放大的图像的位置和大小；以及所述图案部的图像的基准位置和基准大小与所述放大的图像的位置和大小进行比较，算出所述标记单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤箕，洪钟圭，金珉永，蔡有圣，
申请(专利权)人：株式会社高永科技，庆北大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR