【技术实现步骤摘要】
本申请涉及手术器械，特别是涉及一种手术器械的标定方法、系统及标定器。
技术介绍
1、目前的2d手术导航系统，通常在x光机设备上固定一个套筒标定器，在每次手术前都会进行一次空片拍摄，获得x光机设备的术中空间位置，进而完成手术导航系统的标定。由于套筒标定器结构较为复杂，占用了有限的手术操作空间；且每次术前都需要进行标定，标定流程繁琐，增加了术前操作流程，不利于手术进程的高效开展。
技术实现思路
1、基于此，提供一种手术器械的标定方法、系统及标定器，实现手术进程的高效开展。
2、第一方面，提供一种手术器械的标定方法，包括：
3、在至少一个扫描体位下，扫描设备的射线光源端将标定器上至少五个标记点投影至射线接收板，得到对应的投影标记点及所述投影标记点在所述射线接收板所对应的投影坐标系中的第一投影位置；
4、光学相机获取各个所述标记点在光学相机坐标系中的第一空间位置；
5、获取所述扫描设备的投影变换关系、射线光源追踪器与所述光学相机的第一坐标系变换关系以及射线接收板追踪器与所述光学相机的第二坐标系变换关系；
6、根据所述投影变换关系、所述第一坐标系变换关系以及所述第二坐标系变换关系对所述第一空间位置进行转换，获得所述投影标记点在所述投影坐标系中的第二投影位置；
7、将所述第一投影位置和所述第二投影位置输入预设的第一损失函数，对所述第一损失函数进行寻优处理得到寻优结果，以完成射线光源追踪器与所述射线光源端、射线接收板追踪器与
8、其中，所述寻优结果包括所述射线光源端发射的光源质点在射线光源追踪器坐标系中的位置，以及射线接收板追踪器坐标系和所述投影坐标系之间的第一转换矩阵。
9、结合第一方面，在第一方面的第一种可实施方式中，光学相机获取各个所述标记点在光学相机坐标系中的第一空间位置的步骤，包括：
10、获取所述标定器预先标定好的标定参数，其中，所述标定参数包括所述标定器上至少三个光学球在所述标定器的标定器坐标系中的第二空间位置，以及各个所述标记点在所述标定器坐标系中的第三空间位置；
11、采集各个所述光学球在所述光学相机坐标系中的第四空间位置；
12、根据各个所述光学球的第四空间位置和所述第二空间位置，计算所述标定器坐标系与所述光学相机坐标系之间的第二转换矩阵；
13、根据所述第二转换矩阵对各个所述标记点的第三空间位置进行坐标系转换处理，获得各个所述标记点在所述光学相机坐标系中的第一空间位置。
14、结合第一方面的第一种可实施方式，在第一方面的第二种可实施方式中，在获取所述标定器预先标定好的标定参数的步骤之前，所述方法还包括：
15、所述光学相机识别第一体位下的标定器，采集各个所述光学球在光学相机坐标系中的第五空间位置；
16、所述光学相机识别第二体位下的标定器，采集至少一次各个所述光学球在所述光学相机坐标系中的第六空间位置；
17、根据至少一次采集到的各个所述光学球的第六空间位置构建初始化坐标系，基于所述初始化坐标系生成标定器坐标系；
18、对各个所述光学球的第五空间位置进行坐标系转换处理，获得各个所述光学球在所述标定器坐标系中的第二空间位置。
19、结合第一方面的第二种可实施方式，在第一方面的第三种可实施方式中，根据至少一次采集到的各个所述光学球的第六空间位置构建初始化坐标系的步骤，包括：
20、根据至少一次采集到的各个所述光学球的第六空间位置，生成坐标系原点和坐标轴方向，以构建初始化坐标系；
21、根据所述坐标系原点和坐标轴方向进行坐标系转换计算，获得所述光学相机坐标系到所述初始化坐标系的第三转换矩阵；
22、根据所述第三转换矩阵对至少一次采集到的各个所述光学球的第六空间位置进行坐标系转换处理，获得对应的所述光学球在所述初始化坐标系中的第七空间位置；
23、根据所述第七空间位置构建第二损失函数，并计算所述第二损失函数的第二损失值，其中，所述第二损失函数的数学表达包括：
24、
25、
26、n为采集所述第六空间位置的总次数，且n≥1；n1∈{1,2,…,m1}，m1为所述光学球的总数，且m1≥3；为第n次采集的第m1个光学球的第六空间位置对应在所述初始化坐标系中的第七空间位置；表示n次采集的第m1个光学球对应的第七空间位置之和的均值；
27、判断所述第二损失值是否低于预设的损失阈值，若是，所述初始化坐标系构建成功；若否，返回所述光学相机识别第一体位下的标定器的步骤。
28、结合第一方面的第二种可实施方式或第三种可实施方式，在第一方面的第四种可实施方式中，在获取所述标定器预先标定好的标定参数的步骤之前，所述方法还包括：
29、所述光学相机识别第三体位下的标定器，采集至少一次各个所述光学球在所述光学相机坐标系中的第八空间位置，其中，所述第三体位表示所述标定器以任意一个所述标记点作为旋转中心进行无规则旋转时的体位；
30、根据各个所述光学球的第二空间位置和第八空间位置，计算所述标定器坐标系到所述光学相机坐标系的第四转换矩阵；
31、获取作为旋转中心的标记点在所述光学相机坐标系中的第九空间位置；
32、根据所述第四转换矩阵对所述第九空间位置进行坐标系转换处理，获得作为旋转中心的标记点在所述标定器坐标系中的第三空间位置；
33、分别以其他标记点为旋转中心对所述标定器进行无规则旋转后的体位作为第三体位，并返回通过所述光学相机识别第三体位下的标定器的步骤，以获得其他标记点在所述标定器坐标系中的第三空间位置。
34、结合第一方面的第四种可实施方式，在第一方面的第五种可实施方式中，获取作为旋转中心的标记点在所述光学相机坐标系中的第九空间位置的步骤，包括：
35、预设作为旋转中心的标记点在所述光学相机坐标系中的第九空间位置；
36、根据所述第九空间位置和至少一次采集到的所述第八空间位置构建对应的映射关系，其中，所述映射关系的数学表达包括：
37、
38、和分别为第k次采集的第m1个所述光学球的第八空间位置在x轴、y轴和z轴的数值，x1、y1和z1分别为预设的所述第九空间位置在x轴、y轴和z轴的数值，为第m1个所述光学球的旋转半径，k∈{1,2,…,k}，k为所述第八空间位置的采集次数，且k≥1，m1∈{1,2,…,m1}，m1为所述光学球的总数，且m1≥3；
39、根据各个所述映射关系建立第三损失函数，其中，所述第三损失函数的数学表达包括：
40、
41、对所述第三损失函数进行求解处理，获得所述第九空间位置分别在x轴、y轴和z轴的数值。
42、第二方面，提供一种手术器械的标定系统，放置在至少一个扫描体位下的标定器；
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【技术保护点】
1.一种手术器械的标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手术器械的标定方法，其特征在于，光学相机获取各个所述标记点在光学相机坐标系中的第一空间位置的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的手术器械的标定方法，其特征在于，在获取所述标定器预先标定好的标定参数的步骤之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的手术器械的标定方法，其特征在于，根据至少一次采集到的各个所述光学球的第六空间位置构建初始化坐标系的步骤，包括：
5.根据权利要求3或4所述的手术器械的标定方法，其特征在于，在获取所述标定器预先标定好的标定参数的步骤之前，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的手术器械的标定方法，其特征在于，获取作为旋转中心的标记点在所述光学相机坐标系中的第九空间位置的步骤，包括：
7.一种手术器械的标定系统，其特征在于，包括：
8.一种标定器，其特征在于，所述标定器应用于如权利要求1-6中任意一项所述的手术器械的标定方法以及如权利要求7所述的手术器械的标定系统，所述标定器包括：
9
10.根据权利要求8所述的标定器，其特征在于，所述本体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种手术器械的标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手术器械的标定方法，其特征在于，光学相机获取各个所述标记点在光学相机坐标系中的第一空间位置的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的手术器械的标定方法，其特征在于，在获取所述标定器预先标定好的标定参数的步骤之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的手术器械的标定方法，其特征在于，根据至少一次采集到的各个所述光学球的第六空间位置构建初始化坐标系的步骤，包括：
5.根据权利要求3或4所述的手术器械的标定方法，其特征在于，在获取所述标定器预...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏桂锋，邬江，
申请(专利权)人：重庆博仕康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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