【技术实现步骤摘要】
基于5G网络的穿刺机器人导航系统
本专利技术涉及医疗设备
，具体涉及一种基于5G网络的穿刺机器人导航系统。
技术介绍
随着5G技术的发展，高传输，低延时的特点成为5G的代名词。医学上，双目视觉动态补偿功能的穿刺机器人导航系统是整个手术的关键，其作用就是实时得到靶点在机器人中的空间位置。首先通过术前与术中医学图像配准以及术中医学图像与患者、手术器械之间的配准关系，经过相应的坐标转换，控制手术器械达到要求的部位后，通过对特定的标记点进行跟踪，得到标记点的运动轨迹，通过智能分析将运动轨迹的坐标点实时反馈给机器人，让机器人在一定的范围内跟踪目标点。利用5G的低延时，可以让异地的医生操作机器人进行路径确定，解决了医生来回跑，缩短了手术时长，节约公共资源。研究基于5G的双目视觉动态补偿功能的穿刺机器人导航系统，具有极其重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于5G网络的穿刺机器人导航系统，该系统不仅大大提高了医生在术中穿刺的精准度...
【技术保护点】
1.一种基于5G网络的穿刺机器人导航系统，其特征在于：包括本地穿刺导航系统和异地穿刺服务器，所述本地穿刺导航系统和异地穿刺服务器通过5G网络通信；/n本地穿刺导航系统首先将CT坐标系、机器人基座坐标系和双目相机世界坐标系通过标记点进行空间映射，将CT坐标系通过固定好的双目相机世界坐标系映射到机器人基座坐标系下，映射后发送当前标记点的位置给机器人，然后给医生确定靶点路径，靶点路径通过5G网络发送至异地穿刺服务器，医生通过异地穿刺服务器控制机器人完成手术。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于5G网络的穿刺机器人导航系统，其特征在于：包括本地穿刺导航系统和异地穿刺服务器，所述本地穿刺导航系统和异地穿刺服务器通过5G网络通信；
本地穿刺导航系统首先将CT坐标系、机器人基座坐标系和双目相机世界坐标系通过标记点进行空间映射，将CT坐标系通过固定好的双目相机世界坐标系映射到机器人基座坐标系下，映射后发送当前标记点的位置给机器人，然后给医生确定靶点路径，靶点路径通过5G网络发送至异地穿刺服务器，医生通过异地穿刺服务器控制机器人完成手术。
2.如权利要求1所述的基于5G网络的穿刺机器人导航系统，其特征在于：本地穿刺导航系统的双目相机连接到机器人的控制器，控制器通过5G网络将双目相机数据帧图像映射到通道中，异地穿刺服务器实时接收数据；且控制器的算法程序也通过5G通道映射到异地穿刺服务器。
3.如权利要求1所述的基于5G网络的穿刺机器人导航系统，其特征在于：标记点的空间映射过程包含以下步骤：
首先，粗略判断患者穿刺部位，然后在该部位附近的体表粘贴N(N≥4)个能够在CT扫描下成像的标记点，任意3个标记点不在同一直线上，4个标记点不在同一平面上；
然后，通过CT或MRI扫描后，通过三维重建技术，在医学图像上得到标记点的成像，获得标记点在医学图像空间的坐标信息；
接着，通过双目摄像机识别标记点在双目图像平面内的图像坐标值，推导出标记点的圆心在视觉空间坐标系内的坐标值；同时双目摄像机通过识别机器人本体的标记点坐标，推导得出机器人在视觉空间坐标系内的坐标值。
4.如权利要求3所述的基于5G网络的穿刺机器人导航系统，其特征在于：图像坐标系—3D模型仿射坐标系之间的转换关系：
在3D模型上粘贴不少于4个标记点，建立一个3D模型仿射坐标系，利用贴在模型上的不在同一平面内的任意4个标记点建立参考坐标系，选任一个点M0作为参考坐标系原点，3D模型仿射坐标系相对于CT图像坐标系发生了平移和旋转，其分别在x、y、z轴上平移距离为xm0、ym0、zm0，其沿x、y、z轴旋转角度假设为0；剩余的三个标记点M1(xm1,ym1,zm1)、M2(xm2,ym,2,zm2)、M3(xm3,ym3,zm3)建立仿射关系，从3D模型放射坐标系到图像坐标系的映射矩阵T1可表示为如下：
通过映射矩阵T1，3D模型仿射坐标系和图像坐标系建立了一一对应的关系，则图像坐标系中的任意一点P(xmp,ymp,zmp)在3D模型上都有唯一的一点与之对应，其转换公式可表示为：
其中，P3D仿射表示图像坐标系中的点经过公式(2)变化得到的对应点，P图像表示图像坐标系中的点。
5.如权利要求4所述的基于5G网络的穿刺机器人导航系统，其特征在于：3D模型仿射坐标系—双目摄像机光学坐标系之间的转换关系：
通过双目摄像机做光学定位计算，求得四个标记点在双目相机世界坐标系下的坐标位置，建立摄像机光学坐标系到3D模型仿射坐标系的转换矩阵T2：
其中(x...
【专利技术属性】
技术研发人员：张华东，骆敏舟，王永，辛艳峰，
申请(专利权)人：江苏集萃智能制造技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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