光学跟踪系统及光学跟踪方法技术方案

提供一种跟踪标记的位置及姿势的光学跟踪系统。光学跟踪系统包括：成像装置，其包括对标记的至少一部分进行成像而生成光场图像的第一成像部及对从开口释放的出射光进行成像的第二成像部；及处理器，其以第一图像为基础，决定标记的姿势，基于第二图像及第三图像，决定标记的位置，其中，所述第一图像是从光场图像，作为在无限大焦距处成像的图像而提取并由图案面的一部分成像的图像，所述第二图像是从光场图像，作为在比无限大焦距近的焦距处成像的图像而提取的图像，所述第三图像是在与朝向第一成像部的出射光不同的方向，由通过开口释放的出射光借助于第二成像部而成像的图像。

Optical Tracking System and Optical Tracking Method

An optical tracking system for tracking the position and posture of markers is provided. The optical tracking system includes: an imaging device, which includes a first imaging unit for imaging at least part of the tag to generate an optical field image and a second imaging unit for imaging the emitted light released from the opening; and a processor, which determines the posture of the tag based on the first image and on the second image and the third image. The first image is an image extracted from an optical field image as an image imaged at an infinite focal length and imaged as part of a pattern plane. The second image is an optical field image as an image imaged at a focal distance closer to an infinite focal length. The three images are images formed by means of the second imaging section with the aid of the emitted light released through the opening in a different direction from the emitted light toward the first imaging section.

【技术实现步骤摘要】
光学跟踪系统及光学跟踪方法
本公开涉及光学跟踪系统及光学跟踪方法。本公开来源于作为中小企业厅WC300项目技术开发支持的一部分的研究[作业具体编号：S2482672，研究对象名称：匹配精度1mm以下的手术导航融合头颈部手术机器人系统的开发]。
技术介绍
作为用于跟踪对象体的方法，可以使用光学跟踪系统。最近，为了在使手术失误发生的危险最小化的同时进行精密的手术，利用了跟踪手术机器人或手术工具的位置(location或coordinate)及姿势(posture或orientation)并将其跟踪结果应用于手术的方法。对象体的位置例如可以用诸如直角坐标系X、Y、Z轴上坐标的空间坐标来定义。对象体的姿势可以用翻滚角(roll)、仰俯角(pitch)、偏航角(yaw)定义。为了准确跟踪对象体，正如上面所作的说明，重要的是准确掌握与对象体的六自由度(DegreeofFreedom)相应的位置及姿势。在光学跟踪系统中，例如将名为标记(marker)的基准体附着于对象体后跟踪该标记，从而可以测量对象体的位置及姿势。在光学跟踪系统中，经过例如利用诸如照相机的成像装置，拍摄标记的一部分并对其进行判读的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学跟踪系统，作为跟踪标记的位置及姿势的光学跟踪系统，其中，所述标记能够附着于对象体，构成得通过在开口形成的光学系而看到在内部形成的图案面，所述光学跟踪系统包括：成像装置，其包括对所述标记的至少一部分进行成像而生成光场图像的第一成像部及对从所述开口释放的出射光进行成像的第二成像部；及处理器，其以第一图像为基础，决定所述标记的姿势，基于第二图像及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第一图像是从所述光场图像，作为在无限大焦距处成像的图像而提取的并由所述图案面的一部分成像的图像，所述第二图像是从所述光场图像，作为在比所述无限大焦距近的焦距处成像的图像而提取的图像，所述第三图像是在与朝向所...

【技术特征摘要】
2017.12.20 KR 10-2017-01764951.一种光学跟踪系统，作为跟踪标记的位置及姿势的光学跟踪系统，其中，所述标记能够附着于对象体，构成得通过在开口形成的光学系而看到在内部形成的图案面，所述光学跟踪系统包括：成像装置，其包括对所述标记的至少一部分进行成像而生成光场图像的第一成像部及对从所述开口释放的出射光进行成像的第二成像部；及处理器，其以第一图像为基础，决定所述标记的姿势，基于第二图像及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第一图像是从所述光场图像，作为在无限大焦距处成像的图像而提取的并由所述图案面的一部分成像的图像，所述第二图像是从所述光场图像，作为在比所述无限大焦距近的焦距处成像的图像而提取的图像，所述第三图像是在与朝向所述第一成像部的出射光不同的方向，由通过所述开口释放的出射光借助于所述第二成像部而成像的图像。2.根据权利要求1所述的光学跟踪系统，其中，所述处理器包括：姿势跟踪部，其以所述第一图像为基础，决定所述标记的姿势，其中，所述第一图像是由通过所述开口而显示的所述图案面的一部分在所述无限大焦距处成像的图像；及位置跟踪部，其基于所述第二及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第二及第三图像是由在互不相同方向通过所述开口释放的出射光分别成像的图像。3.根据权利要求2所述的光学跟踪系统，其中，所述第一图像作为为了在所述无限大焦距处成像，而从所述光场图像提取的图像，包含由所述图案面的一部分可识别地成像的图案图像，所述第二图像作为为了在包含所述对象体位置的预定范围的焦距处成像，而从所述光场图像提取的图像，包含由朝向所述第一成像部的出射光成像的出射光图像，所述第三图像包含由朝向所述第二成像部的出射光成像的出射光图像。4.根据权利要求3所述的光学跟踪系统，其中，所述姿势跟踪部在所述图案面的全体区域内决定所述图案图像的位置，基于所述决定的位置，决定所述对象体的姿势。5.根据权利要求3所述的光学跟踪系统，其中，所述位置跟踪部分别决定所述第二及第三图像内成像的所述出射光图像的基准坐标，基于所述分别决定的基准坐标及所述标记与所述第一及第二成像部之间的几何学关系，决定所述对象体的位置。6.根据权利要求5所述的光学跟踪系统，其中，所述位置跟踪部基于所述第二及第三图像中成像的所述出射光图像的基准坐标之间的差异，决定所述标记的三维空间上的位置。7.根据权利要求3所述的光学跟踪系统，其中，所述位置跟踪部以所述第二及第三图像为基础构成立体图像，决定所述标记的三维空间上的位置。8.一种光学跟踪系统，作为跟踪标记的位置及姿势的光学跟踪系统，其中，所述标记能够附着于对象体，构成得通过在开口形成的光学系而看到在内部形成的图案面，所述光学跟踪系统包括：成像装置，其包括对所述标记的至少一部分进行成像而分别生成光场图像的第一成像部及第二成像部；及处理器，其以第一图像为基础，决定所述标记的姿势，基于第二图像及第三图像，决定所述标记的位置，其中，所述第一图像是从借助于所述第一成像部而成像的光场图像，作为在无限大焦距处成像的图像而提取的并由所述图案面的一部分成像的图像，所述第二图像是从借助于所述第一成像部而生成的光场图像，作为在...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪德和，
申请(专利权)人：株式会社高永科技，
类型：发明
国别省市：韩国,KR