手术导航设备中定位导板的标定方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种手术导航设备中的定位导板的标定方法、装置、设备及介质。其中，所述方法包括：确定设计位置数据在标定设备的第一视觉成像单元采集的第一定位导板图像中的投影位置数据和设计位置数据在标定设备的第二视觉成像单元采集的第二定位导板图像中的投影位置数据；获得第一定位导板图像中配准球的第一连通区域，并获得第二定位导板图像中配准球的第二连通区域；确定第一定位导板图像中配准球的球心的位置数据，并确定第二定位导板图像中配准球的球心的位置数据；确定配准球的球心在定位标志物的坐标系下的标定位置数据。本方案能够准确地标定定位导板中的定位标志物与配准球的相对位置，以提高手术导航的精度。的精度。的精度。

【技术实现步骤摘要】
手术导航设备中定位导板的标定方法、装置、设备及介质


[0001]本申请实施例涉及位置标定领域，尤其涉及一种手术导航设备中的定位导板的标定方法、装置、电子设备及计算机可读介质。

技术介绍

[0002]在手术中，医生可以借助手术导航设备。即使不固定患者位置，也能实时地定位患者的病灶位置。手术导航设备一般由光学定位跟踪仪与定位导板组成，光学定位跟踪仪可以实时地观测定位导板在空间的位置，而定位导板是与患者固联的，通过定位导板的位置，可以计算出患者在空间中的位置。因此，在使用手术导航设备辅助手术时，需要患者的CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)图像与定位导板的位置进行配准。
[0003]定位导板由两部分组成，包括定位标志物与配准球。只要定位标志物在光学定位跟踪仪的视野内，便可以实时地得到定位导板的位置与姿态。配准球与定位标志物的相对位置是固定且已知的，并且配准球在CT图像中的位置是很容易被识别到的，那么把定位导板固定在患者身上，一起进行CT扫描，通过配准球就可以把患者位置与CT图像配准到一起。在实际使用中，由于制造误差，定位标志物与配准球的相对位置与设计值有较大的偏差(1mm左右)，这个偏差会导致CT图像与患者位置的配准存在偏差，从而最终导致手术导航的精度不高。
[0004]由此可见，如何准确地标定定位导板中的定位标志物与配准球的相对位置，以提高手术导航的精度成为当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提出一种手术导航设备中的定位导板的标定方法、装置、电子设备及计算机可读介质，用于解决现有技术中存在的如何准确地标定定位导板中的定位标志物与配准球的相对位置，以提高手术导航的精度的技术问题。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种手术导航设备中的定位导板的标定方法，应用于标定设备，所述方法包括：根据待标定的定位导板的定位标志物在所述标定设备的第一双目视觉成像装置的坐标系下的位姿数据和所述定位导板的配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的第一设计位置数据，确定所述第一设计位置数据在所述标定设备的第二双目视觉成像装置的第一视觉成像单元采集的第一定位导板图像中的第一投影位置数据和所述第一设计位置数据在所述第二双目视觉成像装置的第二视觉成像单元采集的第二定位导板图像中的第二投影位置数据；根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行光学处理，以获得所述第一定位导板图像中所述配准球的第一连通区域，并根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行光学处理，以获得所述第二定位导板图像中所述配准球的第二连通区域；根据所述第一连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，并根据所述第二连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第二定位导板图像中所述配准
球的球心的位置数据；根据所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据和所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，确定所述配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的标定位置数据。
[0007]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种手术导航设备中的定位导板的标定装置，应用于标定设备，所述装置包括：第一确定模块，用于根据待标定的定位导板的定位标志物在所述标定设备的第一双目视觉成像装置的坐标系下的位姿数据和所述定位导板的配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的第一设计位置数据，确定所述第一设计位置数据在所述标定设备的第二双目视觉成像装置的第一视觉成像单元采集的第一定位导板图像中的第一投影位置数据和所述第一设计位置数据在所述第二双目视觉成像装置的第二视觉成像单元采集的第二定位导板图像中的第二投影位置数据；光学处理模块，用于根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行光学处理，以获得所述第一定位导板图像中所述配准球的第一连通区域，并根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行光学处理，以获得所述第二定位导板图像中所述配准球的第二连通区域；第二确定模块，用于根据所述第一连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，并根据所述第二连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据；第三确定模块，用于根据所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据和所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，确定所述配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的标定位置数据。
[0008]根据本申请实施例的第三方面，提供了一种标定设备，所述标定设备包括：支撑物、设置于所述支撑物上的基座、设置于所述基座上的固定架、设置于所述固定架的第一双目视觉成像装置和第二双目视觉成像装置，其中，所述第一双目视觉成像装置的成像方向与所述第二双目视觉成像装置的成像方向相互垂直；调节架，设置于所述支撑物上，用于调节待标定的定位导板分别与所述第一双目视觉成像装置和所述第二双目视觉成像装置的相对位置；工控机，分别与所述第一双目视觉成像装置和所述第二双目视觉成像装置通信连接，用于执行如本申请实施例的第一方面所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法。
[0009]根据本申请实施例的第四方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，配置为存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本申请实施例的第一方面所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法。
[0010]根据本申请实施例的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例的第一方面所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法。
[0011]通过本申请实施例提供的手术导航设备中的定位导板的标定方案，根据待标定的定位导板的定位标志物在所述标定设备的第一双目视觉成像装置的坐标系下的位姿数据和所述定位导板的配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的第一设计位置数据，确定所述第一设计位置数据在所述标定设备的第二双目视觉成像装置的第一视觉成像单元采集的第一定位导板图像中的第一投影位置数据和所述第一设计位置数据在所述第二双目
视觉成像装置的第二视觉成像单元采集的第二定位导板图像中的第二投影位置数据，并根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行光学处理，以获得所述第一定位导板图像中所述配准球的第一连通区域，再根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行光学处理，以获得所述第二定位导板图像中所述配准球的第二连通区域，再根据所述第一连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，再根据所述第二连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，再根据所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据和所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，确定所述配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的标定位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，应用于标定设备，所述方法包括：根据待标定的定位导板的定位标志物在所述标定设备的第一双目视觉成像装置的坐标系下的位姿数据和所述定位导板的配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的第一设计位置数据，确定所述第一设计位置数据在所述标定设备的第二双目视觉成像装置的第一视觉成像单元采集的第一定位导板图像中的第一投影位置数据和所述第一设计位置数据在所述第二双目视觉成像装置的第二视觉成像单元采集的第二定位导板图像中的第二投影位置数据；根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行光学处理，以获得所述第一定位导板图像中所述配准球的第一连通区域，并根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行光学处理，以获得所述第二定位导板图像中所述配准球的第二连通区域；根据所述第一连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，并根据所述第二连通区域中的像素点的灰度数据和位置数据，确定所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据；根据所述第一定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据和所述第二定位导板图像中所述配准球的球心的位置数据，确定所述配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的标定位置数据。2.根据权利要求1所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据待标定的定位导板的定位标志物在所述标定设备的第一双目视觉成像装置的坐标系下的位姿数据和所述定位导板的配准球的球心在所述定位标志物的坐标系下的第一设计位置数据，确定所述第一设计位置数据在所述标定设备的第二双目视觉成像装置的第一视觉成像单元采集的第一定位导板图像中的第一投影位置数据和所述第一设计位置数据在所述第二双目视觉成像装置的第二视觉成像单元采集的第二定位导板图像中的第二投影位置数据，包括：根据所述位姿数据、所述第二双目视觉成像装置的坐标系相对于所述第一双目视觉成像装置的坐标系的位姿转换数据，以及所述第一设计位置数据，确定所述配准球的球心在所述第二双目视觉成像装置的坐标系下的第二设计位置数据；根据所述第二设计位置数据和所述第二双目视觉成像装置的第一视觉成像单元的针孔模型参数，确定所述第二设计位置数据在所述第一定位导板图像中的所述第一投影位置数据；根据所述第二设计位置数据和所述第二双目视觉成像装置的第二视觉成像单元的针孔模型参数，确定所述第二设计位置数据在所述第二定位导板图像中的所述第二投影位置数据。3.根据权利要求2所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据所述位姿数据、所述第二双目视觉成像装置的坐标系相对于所述第一双目视觉成像装置的坐标系的位姿转换数据，以及所述第一设计位置数据，确定所述配准球的球心在所述第二双目视觉成像装置的坐标系下的第二设计位置数据，包括：根据所述位姿数据和所述第一设计位置数据，确定所述配准球的球心在所述第一双目
视觉成像装置的坐标系下的第三设计位置数据；根据所述第三设计位置数据和所述第二双目视觉成像装置的坐标系相对于所述第一双目视觉成像装置的坐标系的位姿转换数据，确定所述第二设计位置数据。4.根据权利要求1所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行光学处理，以获得所述第一定位导板图像中所述配准球的第一连通区域，包括：根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行选取操作，以获得包含所述第一定位导板图像中的所述配准球的第一图像区域；对所述第一图像区域进行二值化处理，以获得所述第一图像区域对应的多个二值化图像；计算所述多个二值化图像中的每个二值化图像的黑色连通区域，并根据所述多个二值化图像中的每个二值化图像的黑色连通区域，确定所述第一连通区域。5.根据权利要求4所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据所述第一投影位置数据，对所述第一定位导板图像进行选取操作，以获得包含所述第一定位导板图像中的所述配准球的第一图像区域，包括：以所述第一投影位置数据所在的所述第一定位导板图像中的点为圆心，并以距离所述点的预设距离为半径，确定所述第一图像区域，其中，所述预设距离大于所述配准球在所述第一定位导板图像中的像素尺寸的半径。6.根据权利要求4所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述对所述第一图像区域进行二值化处理，以获得所述第一图像区域对应的多个二值化图像，包括：根据图像像素点的灰度数据的范围，确定用于对所述第一图像区域进行二值化处理的多个灰度阈值；根据所述多个灰度阈值，分别对所述第一图像区域进行二值化处理，以获得所述多个二值化图像。7.根据权利要求4所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述计算所述多个二值化图像中的每个二值化图像的黑色连通区域，包括：针对所述多个二值化图像中的每个二值化图像，对二值化图像进行光栅扫描，并以所述二值化图像中灰度数据为零的第一像素点为起点，测试与所述第一像素点八邻近的每个像素点是否与所述第一像素点在同一连通区域中，若是，则将其加入到所述同一连通区域中，再测试新加入所述同一连通区域的每个像素点的八邻近的每个像素点是否与被测试的像素点是否在所述同一连通区域中，重复这一过程，直至所述同一连通区域中的所有像素点都被找到；若所述同一连通区域中的所有像素点都被找到，以所述二值化图像中没有经过测试且灰度数据为零的下一个像素点为起点，寻找下一个连通区域中的所有像素点，直至所述二值化图像中的所有像素点都被遍历一次，从而获得所述二值化图像的至少一个黑色连通区域。8.根据权利要求4所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据所述多个二值化图像中的每个二值化图像的黑色连通区域，确定所述第一连通区域，包
括：确定所述多个二值化图像中的每个二值化图像的至少一个黑色连通区域中的每个黑色连通区域的大小和圆度；根据所述多个二值化图像中的每个二值化图像的至少一个黑色连通区域中的每个黑色连通区域的大小和圆度，确定所述第一连通区域。9.根据权利要求1所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行光学处理，以获得所述第二定位导板图像中所述配准球的第二连通区域，包括：根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行选取操作，以获得包含所述第二定位导板图像中的所述配准球的第二图像区域；对所述第二图像区域进行二值化处理，以获得所述第二图像区域对应的多个二值化图像；计算所述多个二值化图像中的每个二值化图像的黑色连通区域，并根据所述多个二值化图像中的每个二值化图像的黑色连通区域，确定所述第二连通区域。10.根据权利要求9所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述根据所述第二投影位置数据，对所述第二定位导板图像进行选取操作，以获得包含所述第二定位导板图像中的所述配准球的第二图像区域，包括：以所述第二投影位置数据所在的所述第二定位导板图像中的点为圆心，并以距离所述点的预设距离为半径，确定所述第二图像区域，其中，所述预设距离大于所述配准球在所述第二定位导板图像中的像素尺寸的半径。11.根据权利要求9所述的手术导航设备中的定位导板的标定方法，其特征在于，所述对所述第二图像区域进行二值化处理，以获得所述第二图像区域对应的多个二值化图像，包括：根据图像像素点的灰度数据的范围，确定用于对所述第二图像区域进行二值化处理的多个灰度阈值；根据所述多个灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：白汝乐，赵英含，冀艳婷，王宗涛，田飞飞，倪自强，田庆，吕洪彬，
申请(专利权)人：北京柏惠维康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：