一种虚拟标记点过滤方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟标记点过滤方法及系统，该方法包括如下步骤：步骤S1，获取跟踪物上的k个真实标记点的坐标，任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k‑1个数值；步骤S2，利用标记点跟踪装置追踪跟踪物上的标记点，获取标记点跟踪装置获得的m个跟踪标记点的数据，获取m个跟踪标记点的坐标；步骤S3，依次计算每个跟踪标记点跟其余跟踪标记点之间的距离，m个跟踪标记点得到m组距离，每组距离有m‑1个数值；步骤S4，遍历m个跟踪标记点的m组距离，依次将m‑1个数值与步骤S1中获得的k‑1个数值进行匹配，根据匹配结果实现虚拟标记点过滤，本发明专利技术可实现过滤共面标记点产生的虚拟标记点的目的。

A Virtual Label Point Filtering Method and System

The invention discloses a virtual tag point filtering method and system, which comprises the following steps: 1) obtaining the coordinates of K real tag points on the tracker, arbitrarily selecting a real tag point, calculating the distance between the real tag point and other tag points, and obtaining k_1 value; 2) tracking the tag points on the tracker by the tag point tracking device to obtain tag point heel; The data of M tracing marker points obtained by the tracking device obtains the coordinates of M tracing marker points. Firstly, the distance between each tracing marker point and the other tracing marker points is calculated in turn, and M tracing marker points get M group distances, each group has M 1 value; and fourthly, the M group distances of M tracing marker points are traversed, and M 1 value and K 1 value obtained in turn. According to the matching result, the virtual label points can be filtered. The invention can realize the purpose of filtering the virtual label points generated by coplanar label points.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟标记点过滤方法及系统
本专利技术涉及位置精准测量
，特别是涉及一种虚拟标记点过滤方法及系统。
技术介绍
目前，双目视觉摄像机已广泛应用于应用研究，例如用于进行图像引导过程的外科手术，例如神经外科，骨科或放射治疗。图1所示，双目视觉摄像机主要的系统组件是位置传感器(PositionSensor)和照明器(illuminators)，从它的照明器(illuminators)发射出红外光(IRlight)，并被标记点反射回位置传感器，进而测量出标记点的3D空间位置和变换信息。双目视觉摄像机在其位置传感器(PositionSensor)建立了一个坐标系，原点及坐标轴如图2所示。这个坐标系是NDI公司定义好的，而且不允许修改。在进行光学测量时以该坐标系为原点，计算出测量范围内标记点的空间位置。为了确定标记点的位置，假设位置传感器从每个传感器上发出虚拟线到标记点的图像测量中心，如图3所示，两条虚拟线交叉的点，即是标记点的位置。系统通过计算交叉线之间的距离，如果距离小于预定义的限制值，则认为这个点可能是标记点。否则，将这个点舍弃，这个距离称为线距离(lineseparation)。在特殊情况下，如果同一平面上存在两个及两个标记点，那么从传感器发射出的虚拟线交叉的地方不止一处，而且刚好线距离在预定义的限制值内，这样就会出现识别出来的标记点多于真实存在的标记点，这里称多识别出来的标记点为虚拟标记点(phantommarkers)，如图4所示。共面的标记点越多，虚拟标记点也随之越多。假设有n个共面的标记点，那么最多会产生n*(n-1)个虚拟标记点。虚拟标记点是指由于真实的标记点共面排列，用数学运算得到的多个解。也就是说，目前双目视觉摄像机在识别共面标记点时，由于自身测量技术及计算方法的缺陷，会导致识别到的标记点多于实际存在的标记点，即出现虚拟标记点，目前技术中，系统依靠自身算法，无法判断哪些标记点是真实的，哪些是虚拟的。因此，实有必要提出一种技术手段，以实现虚拟标记点过滤，解决上述问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种虚拟标记点过滤方法及系统，以实现过滤共面标记点产生的虚拟标记点的目的。为达上述目的，本专利技术提出一种虚拟标记点过滤方法，包括如下步骤：步骤S1，获取跟踪物上的k个真实标记点的坐标，任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k-1个数值；步骤S2，利用标记点跟踪装置追踪跟踪物上的标记点，获取标记点跟踪装置获得的m个跟踪标记点的数据，获取m个跟踪标记点的坐标；步骤S3，依次计算每个跟踪标记点跟其余跟踪标记点之间的距离，m个跟踪标记点得到m组距离，每组距离有m-1个数值；步骤S4，遍历m个跟踪标记点的m组距离，依次将m-1个数值与步骤S1中获得的k-1个数值进行匹配，根据匹配结果实现虚拟标记点过滤。优选地，于步骤S1中，定义一坐标系，获取以该坐标系为基准的跟踪物上的k个真实标记点的坐标，并任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k-1个数值。优选地，于步骤S2中，m个跟踪标记点的坐标为所述坐标系下的坐标。优选地，于步骤S2中，所述标记点跟踪装置采用双目视觉摄像机获取跟踪标记点数据。优选地，于步骤S4中，依次对每组距离mi，遍历其m-1个数值，只要该m-1个数值中存在k-1个数值，并且在步骤S1获得的k-1个数值中找到对应关系，则说明该数值有效，获得该组距离为有效距离。优选地，当该m-1个数值中存在的k-1个数值能够在步骤S1获得的k-1个数值之中找到对应值，两者的绝对值误差小于等于预设值，则说明该数值有效。优选地，从最终得到的该mi组距离中，获得某一跟踪标记点与其它标记点的距离，最后将距离一一映射为跟踪标记点的坐标值，实现虚拟标记点的过滤。优选地，真实标记点之间以及跟踪标记点之间的距离计算均采用均方差方式。为达到上述目的，本专利技术还提供一种虚拟标记点过滤系统，包括：真实标记点距离计算单元，用于获取跟踪物上的k个真实标记点的坐标，任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k-1个数值；跟踪标记点获取单元，用于利用标记点跟踪装置追踪跟踪物上的标记点，获取标记点跟踪装置获得的m个跟踪标记点的数据，获取m个跟踪标记点的坐标；跟踪标记点距离计算单元，用于依次计算每个跟踪标记点跟其余跟踪标记点之间的距离，m个跟踪标记点得到m组距离，每组距离有m-1个数值；距离匹配单元，用于遍历m个跟踪标记点的m组距离，依次将m-1个数值与所述真实标记点距离计算单元获得的k-1个数值进行匹配，根据匹配结果实现虚拟标记点过滤。优选地，所述距离匹配单元依次对每组距离mi，遍历其m-1个数值，只要该m-1个数值中存在k-1个数值，并且在步骤S1获得的k-1个数值中找到对应关系，则说明该数值有效，获得该组距离为有效距离。与现有技术相比，本专利技术一种虚拟标记点过滤方法及系统通过先计算真实标记点之间的距离，并将计算获得的跟踪标记点之间的距离与真实标记点的距离进行匹配，以过滤跟踪标记点中的虚拟标记点，实现了标记点的正确识别和位置获取。附图说明图1为现有技术中双目视觉摄像机的结构示意图；图2为现有技术之双目视觉摄像机的坐标系示意图；图3为现有技术之双目视觉摄像机确定标记点位置示意图；图4为现有技术之双目视觉摄像机存在虚拟标记点的示意图；图5为本专利技术一种虚拟标记点过滤方法的步骤流程图；图6为本专利技术具体实施例中跟踪物及其标记点的示意图；图7为本专利技术具体实施例中通过双目视觉摄像机应正确识别的标记点数据示意图；图8为本专利技术具体实施例中通过双目视觉摄像机实际获得的所有跟踪标记点数据示意图图9为本专利技术一种虚拟标记点过滤系统的系统架构图。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图5为本专利技术一种虚拟标记点过滤方法的步骤流程图。如图5所示，本专利技术一种虚拟标记点过滤方法，包括如下步骤：步骤S1，定义一坐标系，获取以该坐标系为基准的跟踪物上的k个真实标记点的坐标，任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k-1个数值。也就是说，根据任一真实标记点的坐标，计算它与其它标记点坐标之间的距离，得到k-1个数值。在本专利技术具体实施例中，将跟踪物设置于标记点跟踪装置的测量范围内，跟踪物上已标记好真实标记点，跟踪物可以是任何物体，例如人体，在本专利技术具体实施例中，以图6所示的立方体形状的规则跟踪物为例，其上标记有5个标记点，标记点依次编号为Ball0～Ball4，假设定义了一个坐标系，X轴向下，Y轴向左，Z轴向前(相对设备)，通过跟踪物上的刻度定义及借助千分尺，测量出以该坐标系为基准的各真实标记点的坐标，结果如下：Ball0:(Tx0,Ty0,Tz0)Ball1:(Tx1,Ty1,Tz1)Ball2:(Tx2,Ty2,Tz2)Ball3:(Tx3,Ty3,Tz3)Ball4:(Tx4,Ty4,Tz4)在本专利技术具体实施例中，使用均方差公式，计算出空间中两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟标记点过滤方法，包括如下步骤：步骤S1，获取跟踪物上的k个真实标记点的坐标，任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k‑1个数值；步骤S2，利用标记点跟踪装置追踪跟踪物上的标记点，获取标记点跟踪装置获得的m个跟踪标记点的数据，获取m个跟踪标记点的坐标；步骤S3，依次计算每个跟踪标记点跟其余跟踪标记点之间的距离，m个跟踪标记点得到m组距离，每组距离有m‑1个数值；步骤S4，遍历m个跟踪标记点的m组距离，依次将m‑1个数值与步骤S1中获得的k‑1个数值进行匹配，根据匹配结果实现虚拟标记点过滤。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟标记点过滤方法，包括如下步骤：步骤S1，获取跟踪物上的k个真实标记点的坐标，任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k-1个数值；步骤S2，利用标记点跟踪装置追踪跟踪物上的标记点，获取标记点跟踪装置获得的m个跟踪标记点的数据，获取m个跟踪标记点的坐标；步骤S3，依次计算每个跟踪标记点跟其余跟踪标记点之间的距离，m个跟踪标记点得到m组距离，每组距离有m-1个数值；步骤S4，遍历m个跟踪标记点的m组距离，依次将m-1个数值与步骤S1中获得的k-1个数值进行匹配，根据匹配结果实现虚拟标记点过滤。2.如权利要求1所述的一种虚拟标记点过滤方法，其特征在于：于步骤S1中，定义一坐标系，获取以该坐标系为基准的跟踪物上的k个真实标记点的坐标，并任意选择一个真实标记点，计算其与其它标记点之间的距离，获得k-1个数值。3.如权利要求2所述的一种虚拟标记点过滤方法，其特征在于：于步骤S2中，m个跟踪标记点的坐标为所述坐标系下的坐标。4.如权利要求1所述的一种虚拟标记点过滤方法，其特征在于：于步骤S2中，所述标记点跟踪装置采用双目视觉摄像机获取跟踪标记点数据。5.如权利要求1所述的一种虚拟标记点过滤方法，其特征在于：于步骤S4中，依次对每组距离mi，遍历其m-1个数值，只要该m-1个数值中存在k-1个数值，并且在步骤S1获得的k-1个数值中找到对应关系，则说明该数值有效，获得该组距离为有效距离。6.如权利要求5所述的一种虚拟标记点过滤方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小武，蔡博凡，蓝培钦，康德华，彭应林，王彬，
申请(专利权)人：广州科莱瑞迪医疗器材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44