一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，该系统包括：相机模块，在手术过程中获得手术器械以及病人的位置信息，动态基准、手术器械以及病人身上都安装了定位器；决策模块，根据相机获得的图像，进行决策；计算模块，在决策模块判断相机信息有效后，通过计算得出定位器所绑定的动态基准、手术器械的世界坐标以及病人的位置坐标；位置确定模块，在获得世界坐标之后对应确定三维的位置；显示模块，将对应的病人的位置与手术器械的位置进行实时的显示。本发明专利技术能够精确地确定手术中手术器械以及病人的位置，精确导航，实现手术的良好效果。

A navigation system for surgical instruments based on multi-camera coordinate fusion

The invention proposes a navigation system for surgical instruments based on multi-camera coordinate fusion. The system includes: camera module, which obtains the location information of surgical instruments and patients during the operation, dynamic datum, surgical instruments and patients with positioners installed on them; decision module, which advances according to the images obtained by the camera. Decision-making; calculation module, after judging the validity of camera information by decision module, obtains the dynamic datum bound by positioner, the world coordinates of surgical instruments and the position coordinates of patients by calculation; position determination module, after obtaining the world coordinates, correspondingly determines the three-dimensional position; display module, will correspond to the corresponding patients. Real-time display of position and position of surgical instruments. The invention can accurately determine the position of surgical instruments and patients in operation, accurately navigate and achieve good effect of operation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统。
技术介绍
现在手术导航中常用的追踪方法是光学追踪，但这一种追踪方法，需要相机与追踪目标之间有直接视线，即相机与目标物之间不能有遮挡。但考虑到具体的手术环境，手术室的有限范围，由于医生的活动或者病人位置、姿势的变化，不可避免的存在一定程度的遮挡。这种情况下，就会失去对目标的追踪，或者精确度的下降，影响手术的效果。针对以上问题，有提出建立多目光学系统或者超声系统进行目标追踪。但是一般多目光学系统由于几个都是固定的，还是会产生遮蔽视线的问题；超声系统虽然精确度高，不需要直接视线，但是不稳定的环境噪声干扰对超声定位有很大影响，实际手术环境的空气温度、空气流动速度，都会对电超声统的精确度产生影响。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，该手术器械导航能够解决光学追踪系统在视野中丢失定位器的问题，多视角保证术中定位器不丢失，从而精确确定手术器械以及病人的位置，提高手术精确度，保证本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，其特征在于，该系统包括：相机模块，由两个固定的相机模块，以及一个活动的相机模块组成，在手术过程中获得手术器械、病人以及动态基准的位置信息，手术器械、病人以及动态基准上都安装了定位器；决策模块，根据相机获得的图像，进行决策；计算模块，在决策模块判断相机信息有效后，通过计算得出手术器械、病人以及动态基准的定位器的三维位置坐标；位置确定模块，用于根据得到的定位器的三维位置坐标对应确定手术器械、病人和动态基准的位置；显示模块，将对应的病人的位置与手术器械的位置进行实时的显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，其特征在于，该系统包括：相机模块，由两个固定的相机模块，以及一个活动的相机模块组成，在手术过程中获得手术器械、病人以及动态基准的位置信息，手术器械、病人以及动态基准上都安装了定位器；决策模块，根据相机获得的图像，进行决策；计算模块，在决策模块判断相机信息有效后，通过计算得出手术器械、病人以及动态基准的定位器的三维位置坐标；位置确定模块，用于根据得到的定位器的三维位置坐标对应确定手术器械、病人和动态基准的位置；显示模块，将对应的病人的位置与手术器械的位置进行实时的显示。2.根据权利要求1所述的一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，其特征在于，所述相机模块包括固定相机模块和活动相机模块；所述活动相机模块为一相机和一种相机安放架；所述相机安放架，设置有滑轨，相机可以在上面滑动，且滑轨上标有刻度，并安装刻度传感器，通过WIFI模块与计算模块进行信息传递。3.根据权利要求1所述的一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，其特征在于，所述决策模块提供一种决策方法：决策1)，若两个固定相机没有一个采集到有定位器的图像，则需要重新获取图像；若有一个固定相机或者两个相机都采集到有定位器的图像，则可以将图像数据传递给计算模块；若连续三幅图像都没有采集到定位器，则使用时间点最近的采集到有定位器的图像数据；决策2)，若活动相机模块没有采集到有动态基准的图像，则变换位置相机位置重新获取图像；活动相机模块采集到有动态基准的图像，则将图像数据传递给计算模块。4.根据权利要求1所述的一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，其特征在于：所述计算模块计算步骤如下：1)p点是世界坐标系中任意一点，xl、yl、zl分别是两个固定相机中左相机坐标系中p点的x、y、z坐标，xr、yr、zr分别是两个相机中右相机坐标系中p点的x、y、z坐标，分别是两个固定相机中左相机世界坐标系中p点的x、y、z坐标，分别是两个固定相机中右相机世界坐标系中p点的x、y、z坐标，Tlg、Trg分别对应左右相机的相机矩阵；2)ul、vl是p点在左相机像素坐标系下的像素坐标，ur、vr是p点在右相机像素坐标系下的像素坐标，zl、zr分别是p点在左右相机坐标系下的z轴坐标，fl、fr分别是左右相机的焦距；4)联立公式(1)(2)(3)可得：其中，矩阵中的各个数据可由张正友标定法获得；5)联立(4)(5)方程，可...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沫楠，商夕平，李鹏程，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23