机器人辅助外科手术空间映射方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人辅助外科手术空间映射方法，机器人辅助外科手术空间包括图像空间、机器人空间、手术时病人空间，该方法主要是通过３个或３个以上标识点建立不同空间的仿射坐标系，进行各个空间之间的联系，通过获得每个仿射坐标系的在其基础坐标系的仿射矩阵和原点坐标，实现机器人辅助外科手术空间之间的相互映射。本发明专利技术可不依赖任何机械设备就能实现非接触标识点定位，且定位过程迅速，能实现亚秒级定位；此外摄像头坐标系和图像坐标系的相互定位误差小于１ｍｍ。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种机器人辅助外科手术空间映射方法，所述的机器人辅助外科手术空间包括图像空间、机器人空间和手术时病人空间，　摄像头空间：是以双目视觉摄像头，上两个摄像头的中间点为原点，两个摄像头的连线为Ｘ方向，两个摄像头镜头所在的平面为ＸＹ平面，垂直 于该平面的轴为Ｚ轴，建立的坐标系；　图象空间：由以第一张ＣＴ／ＭＲ片的左下角为圆点，ＣＴ／ＭＲ的高度方向为Ｙ轴，宽度方向为Ｘ轴，ＣＴ／ＭＲ序号增加的方向是Ｚ轴，建立的坐标系；　机器人空间：以机器人上贴者的摄像头识别标志建立起来的 ＸＹＺ坐标系，该标志贴在摄像头易于捕获的位置；　手术时病人空间：是指手术时病人所在的物理空间；　其特征在于该方法包括以下步骤：　（１）标识点的建立：利用球体的几何特性，将球体作为定位球，而将其球心作为标识点，标识点的个数为 ３个或者３个以上；　（２）建立图像空间中仿射坐标系：　（２．１）在具有定位球截面的ＣＴ＼ＭＲ图像上的定位球的截面内部用鼠标选取一个点，同时设定检测区域，通过边缘检测方法找到所有定位球边界点；　所述的检测区域是以选取的点为中 心、１．５倍定位球直径折算成像素点数为边长的矩形；　（２．２）采用圆的拟合方法，利用找出的定位球边界点求出定位球在该ＣＴ＼ＭＲ截面上的圆心坐标值；　（２．３）根据已知的定位球的直径，算出定位球的球心到该张ＣＴ＼ＭＲ片的距离ΔＺ， 而定位球球心的Ｚ坐标等于圆心Ｚ坐标加上或减去ΔＺ，即Ｚ↓［球心］＝Ｚ↓［圆心］±ΔＺ，求出定位球球心的坐标值；　所述的加上或减去ΔＺ是通过判断前后两张ＣＴ＼ＭＲ片在所述的矩形区域内ＣＴ＼ＭＲ灰度总值的大小，灰度总值大的ＣＴ＼ＭＲ片的方 向就是定位球球心所在的方向，总值大时加ΔＺ，总值小时减ΔＺ；　（２．４）利用上述方法找出全部以定位球球心作为标识点的坐标，并以其中的一个标识点作为仿射坐标系的原点，该点与其他标识点的连线作为仿射坐标系的基向量，建立标识点在图像坐标系下 的仿射坐标系，得到标识点的仿射坐标矩阵Ａ↓［Ｉ］。Ａ↓［Ｉ］是３×３的矩阵，矩阵的列是各个基向量；　（３）建立摄像头空间中仿射坐标系：　（３．１）在摄像头坐标系下捕捉到３个标识点及两个长短矢量在摄像头坐标系下的坐标值和矢量，叉乘 出垂直于该３个标识点构成的标识面的矢量；　（３．２）通过预先将定位球置于摄像头可识别的标识下的某一位置，根据向量加法计算出定位...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐粲，龚淳，程胜，张建伟，
申请(专利权)人：昆山市工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]