【技术实现步骤摘要】
本公开涉及机械和图像处理，尤其涉及一种基于数字孪生模型的运动误差提示方法及系统。
技术介绍
1、远程手术器械延迟是指在远程手术操作中，由于信号传输、数据处理等因素导致的操作信号和实际器械运动之间的时间滞后。首先，远程手术器械延迟可能对手术过程产生一系列的影响，包括医生执行手术操作的精度下降。其次，远程手术器械延迟使得时间滞后，造成远程手术器械的运动误差增大。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本公开提供了基于数字孪生模型的运动误差提示方法及系统。
2、根据本公开的第一个方面，提供了一种基于数字孪生模型的运动误差提示方法，包括：根据医疗器械臂与持镜机械臂之间的位置关系，确定医疗器械臂与持镜机械臂之间的转换位姿矩阵；根据转换位姿矩阵和医疗器械臂的信息，建立与医疗器械臂具有相同图像坐标系的数字孪生模型；将电机位姿信息分别输入医疗器械臂和数字孪生模型，以驱动医疗器械臂和数字孪生模型运动，持镜机械臂用于采集医疗器械运动图像，医疗器械运动图像是与电机位姿信息对应的医疗器械臂的运动图像；获取与数字孪生模型对应的数字孪生运动图像和从持镜机械臂获得的医疗器械运动图像；将医疗器械运动图像与数字孪生运动图像进行像素值比对，得到像素差值；在像素差值满足预设条件的情况下，对数字孪生模型进行处理，得到提示孪生模型。
3、根据本公开的实施例，根据转换位姿矩阵和医疗器械臂的信息，建立与医疗器械臂具有相同图像坐标系的数字孪生模型包括：根据医疗器械臂的信息，建立初始数字孪生模型；对初始数字孪生模
4、根据本公开的实施例，医疗器械臂的信息包括运动信息和机械信息，根据医疗器械臂的信息，建立初始数字孪生模型包括：根据机械信息，建立机械孪生模型；根据运动信息对机械孪生模型进行处理，得到初始数字孪生模型。
5、根据本公开的实施例，机械信息包括机械臂自由度、医疗器械臂中各子臂的结构信息和尺寸信息，运动信息包括子臂之间的连接方式和子臂的运动形式。
6、根据本公开的实施例，医疗器械臂与持镜机械臂之间的位置关系是根据医疗器械臂的末端位姿信息和内窥镜的内窥镜位姿信息确定的，内窥镜为持镜机械臂的末端，末端位姿信息是根据医疗器械臂的基础坐标系和机械信息所建立的正运动学方程得到的。
7、根据本公开的实施例，在像素差值满足预设条件的情况下，对数字孪生模型进行处理，得到提示孪生模型包括：在像素差值满足预设条件的情况下，减小数字孪生模型的透明度，得到提示孪生模型。
8、根据本公开的实施例，在像素差值满足预设条件的情况下，对数字孪生模型进行处理，得到提示孪生模型还包括：在像素差值不满足预设条件的情况下，增大数字孪生模型的透明度，得到实时孪生模型。
9、本公开的第二方面提供了一种基于数字孪生模型的运动误差提示系统，包括：医疗器械臂；持镜机械臂；远程终端；与医疗器械臂和持镜机械臂通信连接，用于根据医疗器械臂与持镜机械臂之间的位置关系，确定医疗器械臂与持镜机械臂之间的转换位姿矩阵；根据转换位姿矩阵和医疗器械臂的信息，建立与医疗器械臂具有相同图像坐标系的数字孪生模型；将电机位姿信息分别输入医疗器械臂和数字孪生模型，以驱动医疗器械臂和数字孪生模型运动，持镜机械臂用于采集医疗器械运动图像，医疗器械运动图像是与电机位姿信息对应的医疗器械臂的运动图像；获取与数字孪生模型对应的数字孪生运动图像和从持镜机械臂获得的医疗器械运动图像；将医疗器械运动图像与数字孪生运动图像进行像素值比对，得到像素差值；在像素差值满足预设条件的情况下，对数字孪生模型进行处理，得到提示孪生模型。
10、根据本公开的实施例，医疗器械臂包括医疗器械控制器，医疗器械控制器用于根据电机位姿信息，对医疗器械臂中各子臂进行位姿控制，得到医疗器械臂的运动信息；内窥镜为持镜机械臂的末端，内窥镜用于采集与医疗器械臂的运动信息对应的医疗器械运动图像，并向远程终端发送医疗器械运动图像。
11、根据本公开的实施例，医疗器械臂包括至少一个电机，远程终端还包括远程控制器，远程终端还用于通过欧拉角公式对电机的旋转角度进行处理，得到与电机对应的电机位姿信息，电机的旋转角度为用户输入远程控制器的信息。
12、本公开的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述方法。
13、本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述方法。
14、本公开的第五方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
15、根据本公开提供的基于数字孪生模型的运动误差提示方法及系统，通过根据医疗器械臂与持镜机械臂之间的位置关系，确定医疗器械臂与持镜机械臂之间的转换位姿矩阵。根据转换位姿矩阵和医疗器械臂的信息，建立与医疗器械臂具有相同图像坐标系的数字孪生模型，实现数字孪生模型可精准模拟医疗器械臂的运动情况。将电机位姿信息分别输入医疗器械臂和数字孪生模型，以驱动医疗器械臂和数字孪生模型运动。将医疗器械运动图像与数字孪生运动图像进行像素值比对，得到像素差值。在像素差值满足预设条件的情况下，对数字孪生模型进行处理，得到提示孪生模型，可及时发现数字孪生模型的模拟运动与医疗器械臂的实际运动之间产生的运动误差，并以提示孪生模型的视觉形式直观反映给医生，以提示医生在执行手术操作中存在的时间误差，进而提高医生执行手术操作的精度，减小医疗器械臂的运动误差。
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1.一种基于数字孪生模型的运动误差提示方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述转换位姿矩阵和所述医疗器械臂的信息，建立与所述医疗器械臂具有相同图像坐标系的数字孪生模型包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述医疗器械臂的信息包括运动信息和机械信息，所述根据所述医疗器械臂的信息，建立初始数字孪生模型包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述机械信息包括机械臂自由度、所述医疗器械臂中各子臂的结构信息和尺寸信息，所述运动信息包括所述子臂之间的连接方式和所述子臂的运动形式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述医疗器械臂与所述持镜机械臂之间的所述位置关系是根据所述医疗器械臂的末端位姿信息和内窥镜的内窥镜位姿信息确定的，所述内窥镜为所述持镜机械臂的末端，所述末端位姿信息是根据所述医疗器械臂的基础坐标系和所述机械信息所建立的正运动学方程得到的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在所述像素差值满足预设条件的情况下，对所述数字孪生模型进行处理，得到提示孪生模型包括：
7.根据权利
8.一种基于数字孪生模型的运动误差提示系统，包括：
9.根据权利要求8所述的系统，所述医疗器械臂包括医疗器械控制器，所述医疗器械控制器用于根据所述电机位姿信息，对所述医疗器械臂中各子臂进行位姿控制，得到所述医疗器械臂的运动信息；
10.根据权利要求8所述的系统，所述医疗器械臂包括至少一个电机，所述远程终端还包括远程控制器，所述远程终端还用于通过欧拉角公式对所述电机的旋转角度进行处理，得到与所述电机对应的所述电机位姿信息，所述电机的旋转角度为用户输入所述远程控制器的信息。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生模型的运动误差提示方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述转换位姿矩阵和所述医疗器械臂的信息，建立与所述医疗器械臂具有相同图像坐标系的数字孪生模型包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述医疗器械臂的信息包括运动信息和机械信息，所述根据所述医疗器械臂的信息，建立初始数字孪生模型包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述机械信息包括机械臂自由度、所述医疗器械臂中各子臂的结构信息和尺寸信息，所述运动信息包括所述子臂之间的连接方式和所述子臂的运动形式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述医疗器械臂与所述持镜机械臂之间的所述位置关系是根据所述医疗器械臂的末端位姿信息和内窥镜的内窥镜位姿信息确定的，所述内窥镜为所述持镜机械臂的末端，所述末端位姿信息是根据所述医疗器械臂的基础坐标系和所述机械信息所建立的正运...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢元，郑鸿志，王树新，关博，张浩，姜旭，
申请(专利权)人：天津大学医疗机器人与智能系统研究院，
类型：发明
国别省市：
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