器械尖端标定系统、方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种器械尖端标定系统、方法、装置、设备及存储介质，所述系统包括靶标板、位置信息采集装置和处理器，位置信息采集装置采集多组特征点位置信息；处理器基于特征点位置信息进行器械尖端的标定。实现了无需高精度的靶标板即可完成器械尖端的准确标定。定。定。

Instrument tip calibration system, method, device, equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
器械尖端标定系统、方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及仪器标定领域，尤其涉及一种器械尖端标定系统、方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]手术导航系统中为了准确定位手术器械，需要在每次术前对手术器械尖端位置进行标定。现有主流的尖端点标定方法包括高精度靶标标定和固定尖端点标定方法。高精度靶标标定方法要求一个高精度的靶标，靶标表面拥有一个已知三维点坐标的标志点，通过使手术器械尖端点和靶标标志点触碰，获取手术器械尖端点定位。固定尖端点标定方法则是需求空间中固定点，通过将手术器械尖端嵌入空间固定点，再绕器械尖端点旋转，通过球面拟合确定球心坐标，即可确定器械尖端点定位。
[0003]然而，高精度靶标标定方法操作简单，但对于靶标加工精度有需求，并且要求准确定位其上标志点三维位置，在实际使用过程中，由于温度湿度变化等可能会造成靶标变形，导致标志点三维坐标不准确，进而降低尖端点标定精度。固定尖端点的方式精度虽然很高，但要求空间中有固定点，且需要将手术器械绕尖端点旋转，实际旋转过程中，易造成空间中固定点位置发生偏移，降低尖端点标定精度甚至失败。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种器械尖端标定系统、方法、装置、设备及存储介质，实现了无需高精度的靶标板即可完成器械尖端的准确标定。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种器械尖端标定系统，包括靶标板、位置信息采集装置和处理器，其中，靶标板表面设置有球形凹槽，在对待标定器械进行标定时，待标定器械的尖端与靶标板的球形凹槽始终相接触，待标定器械绕靶标板的球形凹槽旋转，其中：
[0006]位置信息采集装置，用于在待标定器械的旋转过程中采集多组特征点位置信息，其中，每组特征点位置信息为单次采集得到的靶标板特征点位置信息和器械特征点位置信息，靶标板特征点位置信息包括靶标板的至少三个靶标板特征点的位置信息，器械特征点位置信息包括待标定器械的至少三个器械特征点的位置信息；
[0007]处理器，用于基于靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定位置变换参数，基于位置变换参数将器械特征点位置信息变换至靶标板坐标系下，得到器械特征点在靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息；
[0008]以及，基于各组靶标板坐标系位置信息拟合得到器械特征点绕球形凹槽旋转构成球面的目标球心位置，根据目标球心位置确定待标定器械尖端与器械特征点的相对位置关系，完成待标定器械的尖端标定。
[0009]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种器械尖端标定方法，由本专利技术任意实施例所提供的器械尖端标定系统中的处理器执行，方法包括：
[0010]获取多组特征点位置信息，其中，每组特征点位置信息包括靶标板特征点位置信
息和器械特征点位置信息，靶标板特征点位置信息包括靶标板的至少三个靶标板特征点的位置信息，器械特征点位置信息包括待标定器械的至少三个器械特征点的位置信息；
[0011]基于靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定位置变换参数，基于位置变换参数将器械特征点位置信息变换至靶标板坐标系下，得到器械特征点在靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息；
[0012]基于各组靶标板坐标系位置信息拟合得到器械特征点绕球形凹槽旋转构成球面的目标球心位置，根据目标球心位置确定待标定器械尖端与器械特征点的相对位置关系，完成待标定器械的尖端标定。
[0013]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种器械尖端标定装置，配置于本专利技术任意实施例所提供的器械尖端标定系统中的处理器中，包括：
[0014]信息获取模块，用于获取多组特征点位置信息，其中，每组特征点位置信息包括靶标板特征点位置信息和器械特征点位置信息，靶标板特征点位置信息包括靶标板的至少三个靶标板特征点的位置信息，器械特征点位置信息包括待标定器械的至少三个器械特征点的位置信息；
[0015]坐标变换模块，用于基于靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定位置变换参数，基于位置变换参数将器械特征点位置信息变换至靶标板坐标系下，得到器械特征点在靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息；
[0016]尖端标定模块，用于基于各组靶标板坐标系位置信息拟合得到器械特征点绕球形凹槽旋转构成球面的目标球心位置，根据目标球心位置确定待标定器械尖端与器械特征点的相对位置关系，完成待标定器械的尖端标定。
[0017]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，设备包括：
[0018]一个或多个处理器；
[0019]存储装置，用于存储一个或多个程序；
[0020]当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本专利技术任意实施例所提供的器械尖端标定方法。
[0021]第五方面，本专利技术实施例还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专利技术任意实施例所提供的器械尖端标定方法。
[0022]本专利技术实施例提供的器械尖端标定系统包括靶标板、位置信息采集装置和处理器，其中，靶标板表面设置有球形凹槽，在对待标定器械进行标定时，待标定器械的尖端与靶标板的球形凹槽始终相接触，待标定器械绕靶标板的球形凹槽旋转，其中：位置信息采集装置，用于在待标定器械的旋转过程中采集多组特征点位置信息，其中，每组特征点位置信息为单次采集得到的靶标板特征点位置信息和器械特征点位置信息，靶标板特征点位置信息包括靶标板的至少三个靶标板特征点的位置信息，器械特征点位置信息包括待标定器械的至少三个器械特征点的位置信息；处理器，用于基于靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定位置变换参数，基于位置变换参数将器械特征点位置信息变换至靶标板坐标系下，得到器械特征点在靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息；以及，基于各组靶标板坐标系位置信息拟合得到器械特征点绕球形凹槽旋转构成球面的目标球心位置，根据目标球心位置确定待标定器械尖端与器械特征点的相对位置关系，完成待标定器械的尖端标定。实现了无需高精度的靶标板即可完成器械尖端的准确标定。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例一所提供的一种器械尖端标定系统的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例二所提供的一种器械尖端标定方法的流程图；
[0025]图3是本专利技术实施例三所提供的一种器械尖端标定装置的结构示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例四所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0028]实施例一
[0029]图1是本专利技术实施例一所提供的一种器械尖端标定系统的结构示意图。本实施例可适用于对器械尖端进行标定时的情形。
[0030]在本实施例中，器械尖端标定系统包括靶标板10、位置信息采集装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种器械尖端标定系统，其特征在于，包括靶标板、位置信息采集装置和处理器，其中，所述靶标板表面设置有球形凹槽，在对待标定器械进行标定时，所述待标定器械的尖端与所述靶标板的球形凹槽始终相接触，所述待标定器械绕所述靶标板的球形凹槽旋转，其中：所述位置信息采集装置，用于在所述待标定器械的旋转过程中采集多组特征点位置信息，其中，每组特征点位置信息为单次采集得到的靶标板特征点位置信息和器械特征点位置信息，所述靶标板特征点位置信息包括所述靶标板的至少三个靶标板特征点的位置信息，所述器械特征点位置信息包括所述待标定器械的至少三个器械特征点的位置信息；所述处理器，用于基于所述靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定位置变换参数，基于所述位置变换参数将所述器械特征点位置信息变换至靶标板坐标系下，得到器械特征点在所述靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息；以及，基于各组所述靶标板坐标系位置信息拟合得到所述器械特征点绕所述球形凹槽旋转构成球面的目标球心位置，根据所述目标球心位置确定所述待标定器械尖端与所述器械特征点的相对位置关系，完成所述待标定器械的尖端标定。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定位置变换参数，包括：针对每组特征点位置信息中的每个靶标板特征点，根据所述靶标板特征点的靶标板特征点位置信息和基准特征点位置信息确定所述靶标板特征点对应的位置变换参数。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述位置变换参数将所述器械特征点位置信息变换至靶标板坐标系下，得到器械特征点在所述靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息，包括：确定所述靶标板特征点对应的器械特征点，基于所述器械特征点的器械特征点位置信息和所述位置变换参数得到所述器械特征点在所述靶标板坐标系下的靶标板坐标系位置信息。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于各组所述靶标板坐标系位置信息拟合得到所述器械特征点绕所述球形凹槽旋转构成球面的目标球心位置，包括：基于各组所述靶标版坐标系位置信息构建球心拟合方程式；根据所述球心拟合方程式拟合出所述目标球心位置。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述根据所述球心拟合方程式拟合出所述目标球心位置，包括：联立所述球心拟合方程式，通过最小二乘法得到所述目标球心位置。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛鸿，陈云，刘技，张道文，章征贵，
申请(专利权)人：苏州迪凯尔医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：