【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学机电设备领域，尤其涉及一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法。
技术介绍
1、现有的双目视觉追踪设备通过红外线结合反光球进行参考元件的追踪，而该追踪技术受环境光线与温度的影响较大，在实际使用中，双目视觉设备反馈的参考元件坐标位置与参考元件实际坐标存在一定的偏差，且不稳定，存在一定的波动。导致在手术过程中，即使机械臂台车固定不动时，导航系统接收到的机械臂台车参考元件的坐标也在不停的变化，而由于杠杆原理，导航软件将机械臂台车参考元件坐标最终转换为机械臂前端工具时，前端工具坐标会出现更大的偏差，无法准确地追踪机械臂前端工具的实际坐标位置，并最终导致前端工具无法准确定位到目标位置，且在系统实时反馈前端工具时，前端工具的位置出现明显的抖动。
2、综上所述，需要一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法来解决现有技术中所存在的不足之处。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，旨在解决上述问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，包括以下步骤：
3、步骤一：安装机械臂台车和双目视觉设备，并在机械臂台车上安装追踪元件；
4、步骤二：机械臂台车不动，每个指定时间间隔t1，从双目视觉设备中获取一组机械臂台车追踪元件的坐标，采集指定时长s1后，结束数据采集；
5、步骤三：开启机械臂台车追踪元件坐标锁定，对采集到的数据进行4d滤波处理，得到
6、步骤四：对平滑数据集m1进行平均，将平均后的坐标值作为机械臂台车追踪元件锁定实时坐标数据c；
7、步骤五：开启机械臂台车追踪元件坐标监控，每隔指定时间间隔t2，从双目视觉设备中获取一组机械臂追踪元件的坐标；
8、步骤六：取当前获取到的追踪元件的坐标，结合此前获取的数据，生成数据集m2，进行4d滤波处理，将滤波后的数据集进行平均，将平均后的坐标值作为机械臂台车追踪元件的监控坐标数据g；
9、步骤七：比较机械臂台车参考元件的锁定实时坐标数据c和监控坐标数据g，判断锁定实时坐标数据c与监控坐标数据g的位置偏移量值l或角度偏值a移超出设定的数值，若超出设定数值，判定为发生了偏移，此时重复步骤二到七，计算新的锁定实时坐标数据。
10、在机械臂上安装追踪元件，配合双目视觉设备，开启追踪元件坐标锁定，采集追踪元件的坐标数据集，在通过4d滤波处理，得到平滑数据集m1，再对平滑数据集平均，得到追踪元件锁定实时坐标数据c，在开启机械臂台车追踪元件坐标监控，从双目视觉中获取机械臂追踪元件的坐标数据集m2，在对m2进行4d滤波处理，将滤波后的数据集尽心搞平均，得到机械臂台车追踪元件的监控坐标数据g，比较机械臂台车追踪元件的锁定实时坐标数据c和监控坐标数据g，判断锁定实时坐标数据c与监控坐标数据g的位置偏移量值l或角度偏值a移超出设定的数值，若超出设定数值，判定为发生了偏移，此时重复步骤二到七，计算新的锁定实时坐标数据，若不超过设定数值，则使用锁定实时坐标数据。
11、可选的，所述步骤二中时间间隔t1范围为50ms-500ms，所述采集时长s1为1s-10s。建议采集数据的时间间隔t1为100ms，采集时长为2s，这样既可以快速采集追踪元件的坐标，又可以有效的得到想要的数据量。
12、可选的，所述步骤三中4d滤波处理公式为：
13、
14、其中：
15、tx，ty，tz为采样点的x,y,z轴坐标；qx，qy，qz，q0为采样点的四元素姿态；j为采样索引；m为滤波采样数，为偶数；fi(tx，ty，tz，qx，qy，qz，q0)为滤波处理前的第i个坐标数据；gj(tx，ty，tz，qx，qy，qz，q0)为滤波处理后的第j个坐标数据。
16、由于双目视觉设备存在的固有缺陷，采集的数据会存在随机噪声点，通过4d滤波处理，会得到滤波后的平滑数据，这样会增加坐标数据的准确性。
17、可选的，所述步骤四中数据集m1平均公式为：
18、
19、其中：
20、tx，ty，tz为采样点的x,y,z轴坐标，qx，qy，qz，q0为采样点的四元素姿态，n为采样数，c(tx，ty，tz，qx，qy，qz，q0)为锁定实时坐标数据，gi(tx，ty，tz，qx，qy，qz，q0)为滤波处理后的第i个坐标数据。
21、将4d滤波处理后的平滑数据集进行平均，得到更加准确的坐标数据。
22、可选的，所述步骤五中时间间隔t2与所述步骤二中的时间间隔t1一致。两个时间间隔一致，可以使步骤五和步骤二中的坐标相对应，可以大大增加坐标数据的准确性。
23、可选的，步骤七中位置偏移计算公式为：
24、
25、其中：
26、l为位置偏移值，txr，tyr，tzr为锁定实时坐标数据的x,y,z轴坐标，txm，tym，tzm为监控坐标数据的x,y,z轴坐标。
27、通过计算得出位置偏移值l，在通过位置偏移值l与位置偏移值的极限值进行对比，判断是否超出设定偏移值。
28、可选的，所述步骤七中角度偏移计算公式为：
29、qr＝(qxr，qyr，qzr，q0r)
30、qm＝(qxm，qym，qzm，q0m)
31、qi＝qr-1*qm
32、
33、其中：
34、a为角度偏移值，qr为锁定实时坐标数据的四元素表达式，qxr，qyr，q0r为锁定实时坐标数据的四元素姿态，qm为监控坐标数据的四元素表达式，qxm，qym，qzm，q0m为监控坐标数据的四元素姿态，qi为锁定实时坐标数据与监控坐标数据夹角的四元素表达式；qi·vec.norm为qi的虚部向量表达式的二范数；qi·w为qi的实部。
35、通过计算得出角度偏移值a，在通过角度偏移值a与角度偏移值的极限值进行对比，判断是否超出设定偏移值。
36、本专利技术的有益效果：
37、1、本专利技术中，在机械臂上安装追踪元件，配合双目视觉设备，开启追踪元件坐标锁定，采集追踪元件的坐标数据集，在通过4d滤波处理，得到平滑数据集m1，再对平滑数据集平均，得到追踪元件锁定实时坐标数据c，在开启机械臂台车追踪元件坐标监控，从双目视觉中获取机械臂追踪元件的坐标数据集m2，在对m2进行4d滤波处理，将滤波后的数据集尽心搞平均，得到机械臂台车追踪元件的监控坐标数据g，比较机械臂台车追踪元件的锁定实时坐标数据c和监控坐标数据g，判断锁定实时坐标数据c与监控坐标数据g的位置偏移量值l或角度偏值a移超出设定的数值，若超出设定数值，判定为发生了偏移，此时重复步骤二到七，计算新的锁定实时坐标数据，若不超过设定数值，则使用锁定实时坐标数据；
38、2、本专利技术中，建议采集数据的时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤二中时间间隔T1范围为50ms-500ms，所述采集时长S1为1-10s。
3.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤三中4D滤波处理的计算公式为：
4.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤四中平滑数据集M1平均公式为：
5.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤五中时间间隔T2与所述步骤二中的时间间隔T1一致。
6.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤七中位置偏移计算公式为：
7.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤七中角度偏移计算公式为：
【技术特征摘要】
1.一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤二中时间间隔t1范围为50ms-500ms，所述采集时长s1为1-10s。
3.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，其特征在于，所述步骤三中4d滤波处理的计算公式为：
4.根据权利要求1所述一种机械臂导航手术中机械臂追踪方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶君，任志杰，洪星宇，
申请(专利权)人：杭州邦杰星医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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