用于手术导航的导航工具校准方法、设备及存储介质技术

本申请关于一种用于手术导航的导航工具校准方法、设备及存储介质，涉及医疗技术领域。所述方法包括：获取第一图像，该第一图像是导航棒的顶点与第二跟踪工具上的目标定位点相接触时，通过图像采集设备对导航工具以及第二跟踪工具进行图像采集得到的；基于第一图像、至少三个第一定位点在第一坐标系中的坐标，以及至少三个第二定位点在第二坐标系中的坐标分别获取第一变换矩阵以及第二变换矩阵；基于第一变换矩阵、第二变换矩阵以及目标定位点在第二坐标系中的坐标，获取导航棒的顶点在第一坐标系中的目标坐标。在上述校准过程中，通过引入一个跟踪工具，避免了相关技术中的绕轴旋转过程，提高了对导航工具的校准效果，同时提高了校准效率。高了校准效率。高了校准效率。

【技术实现步骤摘要】
用于手术导航的导航工具校准方法、设备及存储介质


[0001]本申请涉及医疗
，特别涉及用于手术导航的导航工具校准方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在医疗
，手术导航系统越来越多的被应用到临床医学中，以实现对临床医学的临床辅助，其中，手术导航系统中包含用于进行跟踪的导航工具，导航工具的准确性决定了手术导航过程的准确性。
[0003]在使用导航工具之前，需要对该导航工具进行校准，在相关技术中，在对导航工具进行校准时，通过基于导航工具的自身旋转进行参考点采样，并根据这些采样点来计算导航棒的顶端在指定坐标系中的位置。
[0004]然而，上述相关技术中，旋转过程中获取到的有效点较少，或者，获取到的点中包含较多的噪声点，会影响到对用于手术导航的导航工具校准精度，使得对用于手术导航的导航工具校准效果较差。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种用于手术导航的导航工具校准方法、设备及存储介质，可以提高对用于手术导航的导航工具的校准效果，该技术方案如下：
[0006]一方面，提供了一种用于手术导航的导航工具校准方法，所述导航工具包括导航棒，以及固定在所述导航棒上的第一跟踪工具；所述第一跟踪工具上包含至少三个第一定位点；所述方法包括：
[0007]获取第一图像，所述第一图像是所述导航棒的顶点与第二跟踪工具上的目标定位点相接触时，通过图像采集设备对所述导航工具以及所述第二跟踪工具进行图像采集得到的；所述第二跟踪工具上包含至少三个第二定位点，所述目标定位点是至少三个所述第二定位点中的任意一个；
[0008]基于所述第一图像，以及至少三个所述第一定位点在第一坐标系中的坐标，获取第三坐标系到所述第一坐标系的第一变换矩阵；所述第一坐标系是基于所述第一跟踪工具建立的空间坐标系；所述第三坐标系是基于所述图像采集设备建立的空间坐标系；
[0009]基于所述第一图像，以及至少三个所述第二定位点在第二坐标系中的坐标，获取所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二变换矩阵；所述第二坐标系是基于所述第二跟踪工具建立的空间坐标系；
[0010]基于所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述目标定位点在所述第二坐标系中的坐标，获取所述导航棒的顶点在所述第一坐标系中的目标坐标，以实现对所述导航工具的校准。
[0011]另一方面，提供了一种用于手术导航的导航工具的校准方法，该方法包括：
[0012]展示图像预览界面；所述图像预览界面中包含预览图像展示区域，以及校准控件；
[0013]在所述预览图像展示区域中展示图像采集设备实时采集的预览图像；
[0014]响应于所述导航棒的顶点与第二跟踪工具上的目标定位点相接触，且接收到对所述校准控件的触发操作，完成对所述导航工具的校准；所述第二跟踪工具上包含至少三个第二定位点，所述目标定位点是至少三个所述第二定位点中的任意一个；
[0015]其中，至少三个所述第一定位点在第一坐标系中的坐标、以及至少三个所述第二定位点在第二坐标系中的坐标是已知的；所述第一坐标系是基于所述第一跟踪工具建立的空间坐标系；所述第二坐标系是基于所述第二跟踪工具建立的空间坐标系。
[0016]另一方面，提供了一种用于手术导航的导航工具校准装置，所述导航工具包括导航棒，以及固定在所述导航棒上的第一跟踪工具；所述第一跟踪工具上包含至少三个第一定位点；所述装置包括：
[0017]第一图像获取模块，用于获取第一图像，所述第一图像是所述导航棒的顶点与第二跟踪工具上的目标定位点相接触时，通过图像采集设备对所述导航工具以及所述第二跟踪工具进行图像采集得到的；所述第二跟踪工具上包含至少三个第二定位点，所述目标定位点是至少三个所述第二定位点中的任意一个；
[0018]第一变换矩阵获取模块，用于基于所述第一图像，以及至少三个所述第一定位点在第一坐标系中的坐标，获取第三坐标系到所述第一坐标系的第一变换矩阵；所述第一坐标系是基于所述第一跟踪工具建立的空间坐标系；所述第三坐标系是基于所述图像采集设备建立的空间坐标系；
[0019]第二变换矩阵获取模块，用于基于所述第一图像，以及至少三个所述第二定位点在第二坐标系中的坐标，获取所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二变换矩阵；所述第二坐标系是基于所述第二跟踪工具建立的空间坐标系；
[0020]目标坐标获取模块，用于基于所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述目标定位点在所述第二坐标系中的坐标，获取所述导航棒的顶点在所述第一坐标系中的目标坐标，以实现对所述导航工具的校准。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述第一变换矩阵获取模块，包括：
[0022]第一坐标集合获取子模块，用于获取至少三个所述第一定位点在所述第一坐标系中对应的第一坐标集合；
[0023]第二坐标集合获取子模块，用于基于所述第一图像，获取至少三个所述第一定位点在所述第三坐标系中对应的第二坐标集合；
[0024]第一变换矩阵生成子模块，用于基于所述第一坐标集合与所述第二坐标集合生成所述第一变换矩阵。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述第二坐标集合获取子模块，包括：
[0026]二维坐标集合获取单元，用于获取至少三个所述第一定位点在所述第一图像中的像素位置，以获取至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合；所述平面坐标系是所述第一图像所在平面内的二维坐标系；
[0027]第二坐标集合获取单元，用于基于至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合，获取所述第二坐标集合。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述第二坐标集合获取单元，用于基于至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合，以及所述平面坐标系与所述第三坐标系
之间的第三变换矩阵，获取所述第二坐标集合。
[0029]在一种可能的实现方式中，所述第一变换矩阵生成子模块，用于基于所述第一坐标集合与所述第二坐标集合生成由所述第一坐标系到所述第三坐标系的中间变换矩阵；
[0030]对所述中间变换矩阵进行转置，获得所述第一变换矩阵。
[0031]在一种可能的实现方式中，所述第二变换矩阵获取模块，包括：
[0032]第三坐标集合获取子模块，用于获取至少三个所述第二定位点在所述第二坐标系中对应的第三坐标集合；
[0033]第四坐标集合获取子模块，用于基于所述第一图像，获取至少三个所述第二定位点在所述第三坐标系中对应的第四坐标集合；
[0034]第二变换矩阵生成子模块，用于基于所述第三坐标集合与所述第四坐标集合生成所述第二变换矩阵。
[0035]在一种可能的实现方式中，所述目标坐标获取模块，用于基于所述目标定位点在所述第二坐标系中的坐标，以及所述第二变换矩阵，获取所述目标定位点在所述第三坐标系中的坐标；
[0036]基于所述目标定位点在所述第三坐标系中的坐标，以及所述第一变换矩阵，获取所述导航棒的顶点在所述第一坐标系中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于手术导航的导航工具校准方法，其特征在于，所述导航工具包括导航棒，以及固定在所述导航棒上的第一跟踪工具；所述第一跟踪工具上包含至少三个第一定位点；所述方法包括：获取第一图像，所述第一图像是所述导航棒的顶点与第二跟踪工具上的目标定位点相接触时，通过图像采集设备对所述导航工具以及所述第二跟踪工具进行图像采集得到的；所述第二跟踪工具上包含至少三个第二定位点，所述目标定位点是至少三个所述第二定位点中的任意一个；基于所述第一图像，以及至少三个所述第一定位点在第一坐标系中的坐标，获取第三坐标系到所述第一坐标系的第一变换矩阵；所述第一坐标系是基于所述第一跟踪工具建立的空间坐标系；所述第三坐标系是基于所述图像采集设备建立的空间坐标系；基于所述第一图像，以及至少三个所述第二定位点在第二坐标系中的坐标，获取所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二变换矩阵；所述第二坐标系是基于所述第二跟踪工具建立的空间坐标系；基于所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述目标定位点在所述第二坐标系中的坐标，获取所述导航棒的顶点在所述第一坐标系中的目标坐标，以实现对所述导航工具的校准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一图像，以及至少三个所述第一定位点在第一坐标系中的坐标，获取第三坐标系到所述第一坐标系的第一变换矩阵，包括：获取至少三个所述第一定位点在所述第一坐标系中对应的第一坐标集合；基于所述第一图像，获取至少三个所述第一定位点在所述第三坐标系中对应的第二坐标集合；基于所述第一坐标集合与所述第二坐标集合生成所述第一变换矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一图像，获取至少三个所述第一定位点在所述第三坐标系中对应的第二坐标集合，包括：获取至少三个所述第一定位点在所述第一图像中的像素位置，以获取至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合；所述平面坐标系是所述第一图像所在平面内的二维坐标系；基于至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合，获取所述第二坐标集合。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合，获取所述第二坐标集合，包括：基于至少三个所述第一定位点在平面坐标系中对应的二维坐标集合，以及所述平面坐标系与所述第三坐标系之间的第三变换矩阵，获取所述第二坐标集合。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一坐标集合与所述第二坐标集合生成所述第一变换矩阵，包括：基于所述第一坐标集合与所述第二坐标集合生成由所述第一坐标系到所述第三坐标系的中间变换矩阵；对所述中间变换矩阵进行转置，获得所述第一变换矩阵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一图像，以及至少三个所述第二定位点在第二坐标系中的坐标，获取所述第二坐标系到所述第三坐标系的第二变换矩阵，包括：获取至少三个所述第二定位点在所述第二坐标系中对应的第三坐标集合；基于所述第一图像，获取至少三个所述第二定位点在所述第三坐标系中对应的第四坐标集合；基于所述第三坐标集合与所述第四坐标集合生成所述第二变换矩阵。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述目标定位点在所述第二坐标系中的坐标，获取所述导航棒的顶点在所述第一坐标系中的目标坐标，以实现对所述导航工具的校准，包括：基于所述目标定位点在所述第二坐标系中的坐标，以及所述第二变换矩阵，获取所述目标定位点在所述第三坐标系中的坐标；基于所述目标定位点在所述第三坐标系中的坐标，以及所述第一变换矩阵，获取所述导航棒的顶点在所述第一坐标系中的目标坐标，以实现对所述导航工具的校准。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取第二图像，所述第二图像是所述导航棒的顶点与所述第二跟踪工具上的目标验证点相接触时，通过图像采集设备对所述导航工具以及所述第二跟踪工具进行图像采集得到的，所述目标验证点是所述至少三个第二定位点中，除所述目标定位点之外的其他定位点中的任意一个定位点；基于所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵以及所述目标验证点在所述第二坐标系中的坐标，获取所述目标验证点在所述第一坐标系中的验证坐标；所述基于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翌勋，秦陈陈，姚建华，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：