一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备技术

本发明专利技术公开一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备。其中，所述方法包括：获得目标牙齿配准三维模型、目标牙齿配准实体模型和第二目标牙齿模型；根据对目标牙齿配准三维模型配准后的基体三维模型上至少三个点在虚拟坐标系下的坐标，获得目标牙齿配准三维模型在虚拟坐标系下的位置姿态矩阵；将目标牙齿配准实体模型安装到配准标准板上，根据三个光学标记以及上述至少三个点对应的目标牙齿配准实体模型上的点，获得目标牙齿配准实体模型在视觉坐标系下的位置姿态矩阵，根据上述两个位置姿态矩阵，获得虚拟坐标系和视觉坐标系之间的对应关系。本发明专利技术提供的用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备，提高了两个坐标系之间配准的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备
本专利技术涉及医疗机器人
，具体涉及一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备。
技术介绍
机器人的智能化、高精准度等特点，使其在口腔医学领域的应用具有独特优势，由于口腔内结构精细复杂，需要通过机器人的定位导航系统才能进行精准定位，以提高治疗效果。种牙手术前，医生在基于患者CT图像重建的三维模型上规划出手术路径，在手术时需要将虚拟空间坐标系与视觉坐标系进行配准，虚拟空间坐标系即CT图像重建患者的牙列的三维模型所在的坐标系，视觉坐标系即机器人视觉导航设备的坐标系。现有技术中，常采用标记点配准法实现虚拟空间坐标系与视觉坐标系的配准，即通过确立医学图像上的标记点与人体上相对应的标记点间的映射关系，来建立两个空间坐标系的映射关系，上述标记点既可以是颌骨或牙齿解剖标志点，也可以是体积较小的人造标记点。采用解剖标志点配准精度较低，而采用人造标记点来进行配准，需要将其植入患者的牙槽突或颌骨，这会给患者造成不必要的创伤甚至引发感染。因此，如何提出一种坐标系配准方法，能够用于机器人辅助种牙手术中，以提高坐标系之间配准的精度成为业界亟待解决的重要课题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备。一方面，本专利技术提出一种用于种牙手术视觉导航的配准方法，包括：获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型，所述目标牙齿配准三维模型包括第一目标牙齿三维模型和基体三维模型，所述第一目标牙齿三维模型和基体三维模型一体连接；其中，所述基体三维模型是预设的；获得第二目标牙齿三维模型，所述第二目标牙齿模型与所述第一目标牙齿模型相对应；以所述第二目标牙齿三维模型为基准，将所述目标牙齿配准三维模型与所述第二目标牙齿三维模型进行配准；获得配准后的基体三维模型上至少三个点在所述第二目标牙齿三维模型所在虚拟坐标系下的坐标，根据所述至少三个点在所述虚拟坐标系下的坐标获得所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵；其中，所述至少三个点是预设的且所述至少三个点不在一条直线上；将所述目标牙齿配准实体模型安装到预制的配准标准板上，所述配准标准板包括三个光学标记；获取所述三个光学标记在视觉坐标系下的坐标，并根据所述三个光学标记在所述视觉坐标系下的坐标获得齐次矩阵；根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述配准标准板坐标系下的坐标以及所述齐次矩阵，获得与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标；根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标，获得所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵；根据所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵和所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵，获得所述虚拟坐标系和所述视觉坐标系之间的对应关系。再一方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和通信总线，其中：所述处理器和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述各实施例提供的用于种牙手术视觉导航的配准方法。又一方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述各实施例提供的用于种牙手术视觉导航的配准方法。本专利技术提供的用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备，由于能够获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型，并以第二目标牙齿三维模型为基准，将牙齿配准三维模型与第二目标牙齿三维模型进行配准，再根据配准后的基体三维模型上至少三个点在虚拟坐标系下的坐标获得目标牙齿配准三维模型在虚拟坐标系下的位置姿态矩阵，接着将目标牙齿配准实体模型安装到预制的配准标准板上，然后根据三个光学标记以及与基体三维模型上至少三个点对应的目标牙齿配准实体模型上的点获得与基体三维模型上至少三个点对应的目标牙齿配准实体模型上的点在视觉坐标系下的坐标，再根据与所述基体三维模型上至少三个点对应的目标牙齿配准实体模型上的点在视觉坐标系下的坐标，获得目标牙齿配准实体模型在视觉坐标系下的位置姿态矩阵，最后根据上述两个位置姿态矩阵获得虚拟坐标系和视觉坐标系之间的对应关系，提高了坐标系之间配准的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例用于种牙手术视觉导航的配准方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例目标牙齿配准实体模型与配准标准板的装配结构示意图；图3为本专利技术另一实施例用于种牙手术视觉导航的配准方法的流程示意图；图4为本专利技术又一实施例用于种牙手术视觉导航的配准方法的流程示意图；图5为本专利技术一实施例电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术一实施例用于种牙手术视觉导航的配准方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术提供的用于种牙手术视觉导航的配准方法，包括：S101、获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型，所述目标牙齿配准三维模型包括第一目标牙齿三维模型和基体三维模型，所述第一目标牙齿三维模型和基体三维模型一体连接；其中，所述基体三维模型是预设的；具体地，获取目标牙齿配准三维模型，以及与所述目标牙齿配准三维模型对应的目标牙齿配准实体模型，所述目标牙齿配准实体模型可以根据所述目标牙齿配准三维模型通过3D打印机打印制作。所述目标牙齿配准三维模型包括第一目标牙齿三维模型和基体三维模型，所述第一目标牙齿三维模型是种牙手术的对象，可以是患者的下牙三维模型或者上牙三维模型，所述基体三维模型是预设的，通过引入所述基体三维模型实现种牙手术视觉导航的配准。例如，可以使用口腔医学里传统的制取印模、翻制石膏模型的方法制作患者的牙齿模型，然后再使用仓式扫描仪扫描得到所述患者的牙齿三维模型，从而得到第一目标牙齿三维模型；也可采用手持式数字口内扫描仪直接扫描患者口腔，即可直接获取所述患者的牙齿三维模型，从而得到第一目标牙齿三维模型。然后将所述第一目标牙齿三维模型和基体三维模型组合成一体，形成目标牙齿配准三维模型。S102、获得第二目标牙齿三维模型，所述第二目标牙齿模型与所述第一目标牙齿模型相对应；具体地，对所述患者进行口腔专用锥体束CT(Conebeancomputedtomography，简称CBCT)扫描，对扫描获得的一系列二维CT图像使用Marchingcubes算法进行三维重建，可以获得所述患者的第二目标牙齿三维模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于种牙手术视觉导航的配准方法，其特征在于，包括：获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型，所述目标牙齿配准三维模型包括第一目标牙齿三维模型和基体三维模型，所述第一目标牙齿三维模型和基体三维模型一体连接；其中，所述基体三维模型是预设的；获得第二目标牙齿三维模型，所述第二目标牙齿模型与所述第一目标牙齿模型相对应；以所述第二目标牙齿三维模型为基准，将所述目标牙齿配准三维模型与所述第二目标牙齿三维模型进行配准；获得配准后的基体三维模型上至少三个点在所述第二目标牙齿三维模型所在虚拟坐标系下的坐标，根据所述至少三个点在所述虚拟坐标系下的坐标获得所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵；其中，所述至少三个点是预设的且所述至少三个点不在一条直线上；将所述目标牙齿配准实体模型安装到预制的配准标准板上，所述配准标准板包括三个光学标记；获取所述三个光学标记在视觉坐标系下的坐标，并根据所述三个光学标记在所述视觉坐标系下的坐标获得齐次矩阵；根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述配准标准板坐标系下的坐标以及所述齐次矩阵，获得与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标；根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标，获得所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵；根据所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵和所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵，获得所述虚拟坐标系和所述视觉坐标系之间的对应关系。...

【技术特征摘要】
1.一种用于种牙手术视觉导航的配准方法，其特征在于，包括：获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型，所述目标牙齿配准三维模型包括第一目标牙齿三维模型和基体三维模型，所述第一目标牙齿三维模型和基体三维模型一体连接；其中，所述基体三维模型是预设的；获得第二目标牙齿三维模型，所述第二目标牙齿模型与所述第一目标牙齿模型相对应；以所述第二目标牙齿三维模型为基准，将所述目标牙齿配准三维模型与所述第二目标牙齿三维模型进行配准；获得配准后的基体三维模型上至少三个点在所述第二目标牙齿三维模型所在虚拟坐标系下的坐标，根据所述至少三个点在所述虚拟坐标系下的坐标获得所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵；其中，所述至少三个点是预设的且所述至少三个点不在一条直线上；将所述目标牙齿配准实体模型安装到预制的配准标准板上，所述配准标准板包括三个光学标记；获取所述三个光学标记在视觉坐标系下的坐标，并根据所述三个光学标记在所述视觉坐标系下的坐标获得齐次矩阵；根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述配准标准板坐标系下的坐标以及所述齐次矩阵，获得与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标；根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标，获得所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵；根据所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵和所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵，获得所述虚拟坐标系和所述视觉坐标系之间的对应关系。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型包括：获得目标患者的第一目标牙齿三维模型，所述第一目标牙齿三维模型为下牙三维模型或者上牙三维模型；将所述第一目标牙齿三维模型与所述基体三维模型设置成一体，形成所述目标牙齿配准三维模型；根据所述目标牙齿配准三维模型制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利峰，刘洪澎，沈晨，任建勇，
申请(专利权)人：雅客智慧北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11