【技術實現步驟摘要】
本申請涉及手術器械，特別是涉及一種手術器械的標定方法、系統及標定器。
技術介紹
1、目前的2d手術導航系統，通常在x光機設備上固定一個套筒標定器，在每次手術前都會進行一次空片拍攝，獲得x光機設備的術中空間位置，進而完成手術導航系統的標定。由于套筒標定器結構較為復雜，占用了有限的手術操作空間；且每次術前都需要進行標定，標定流程繁瑣，增加了術前操作流程，不利于手術進程的高效開展。
技術實現思路
1、基于此，提供一種手術器械的標定方法、系統及標定器，實現手術進程的高效開展。
2、第一方面，提供一種手術器械的標定方法，包括：
3、在至少一個掃描體位下，掃描設備的射線光源端將標定器上至少五個標記點投影至射線接收板，得到對應的投影標記點及所述投影標記點在所述射線接收板所對應的投影坐標系中的第一投影位置；
4、光學相機獲取各個所述標記點在光學相機坐標系中的第一空間位置；
5、獲取所述掃描設備的投影變換關系、射線光源追蹤器與所述光學相機的第一坐標系變換關系以及射線接收板追蹤器與所述光學相機的第二坐標系變換關系；
6、根據所述投影變換關系、所述第一坐標系變換關系以及所述第二坐標系變換關系對所述第一空間位置進行轉換，獲得所述投影標記點在所述投影坐標系中的第二投影位置；
7、將所述第一投影位置和所述第二投影位置輸入預設的第一損失函數，對所述第一損失函數進行尋優處理得到尋優結果，以完成射線光源追蹤器與所述射線光源端、射線接收板追蹤器與
8、其中，所述尋優結果包括所述射線光源端發射的光源質點在射線光源追蹤器坐標系中的位置，以及射線接收板追蹤器坐標系和所述投影坐標系之間的第一轉換矩陣。
9、結合第一方面，在第一方面的第一種可實施方式中，光學相機獲取各個所述標記點在光學相機坐標系中的第一空間位置的步驟，包括：
10、獲取所述標定器預先標定好的標定參數，其中，所述標定參數包括所述標定器上至少三個光學球在所述標定器的標定器坐標系中的第二空間位置，以及各個所述標記點在所述標定器坐標系中的第三空間位置；
11、采集各個所述光學球在所述光學相機坐標系中的第四空間位置；
12、根據各個所述光學球的第四空間位置和所述第二空間位置，計算所述標定器坐標系與所述光學相機坐標系之間的第二轉換矩陣；
13、根據所述第二轉換矩陣對各個所述標記點的第三空間位置進行坐標系轉換處理，獲得各個所述標記點在所述光學相機坐標系中的第一空間位置。
14、結合第一方面的第一種可實施方式，在第一方面的第二種可實施方式中，在獲取所述標定器預先標定好的標定參數的步驟之前，所述方法還包括：
15、所述光學相機識別第一體位下的標定器，采集各個所述光學球在光學相機坐標系中的第五空間位置；
16、所述光學相機識別第二體位下的標定器，采集至少一次各個所述光學球在所述光學相機坐標系中的第六空間位置；
17、根據至少一次采集到的各個所述光學球的第六空間位置構建初始化坐標系，基于所述初始化坐標系生成標定器坐標系；
18、對各個所述光學球的第五空間位置進行坐標系轉換處理，獲得各個所述光學球在所述標定器坐標系中的第二空間位置。
19、結合第一方面的第二種可實施方式，在第一方面的第三種可實施方式中，根據至少一次采集到的各個所述光學球的第六空間位置構建初始化坐標系的步驟，包括：
20、根據至少一次采集到的各個所述光學球的第六空間位置，生成坐標系原點和坐標軸方向，以構建初始化坐標系；
21、根據所述坐標系原點和坐標軸方向進行坐標系轉換計算，獲得所述光學相機坐標系到所述初始化坐標系的第三轉換矩陣；
22、根據所述第三轉換矩陣對至少一次采集到的各個所述光學球的第六空間位置進行坐標系轉換處理，獲得對應的所述光學球在所述初始化坐標系中的第七空間位置；
23、根據所述第七空間位置構建第二損失函數，并計算所述第二損失函數的第二損失值，其中，所述第二損失函數的數學表達包括：
24、
25、
26、n為采集所述第六空間位置的總次數，且n≥1；n1∈{1,2,…,m1}，m1為所述光學球的總數，且m1≥3；為第n次采集的第m1個光學球的第六空間位置對應在所述初始化坐標系中的第七空間位置；表示n次采集的第m1個光學球對應的第七空間位置之和的均值；
27、判斷所述第二損失值是否低于預設的損失閾值，若是，所述初始化坐標系構建成功；若否，返回所述光學相機識別第一體位下的標定器的步驟。
28、結合第一方面的第二種可實施方式或第三種可實施方式，在第一方面的第四種可實施方式中，在獲取所述標定器預先標定好的標定參數的步驟之前，所述方法還包括：
29、所述光學相機識別第三體位下的標定器，采集至少一次各個所述光學球在所述光學相機坐標系中的第八空間位置，其中，所述第三體位表示所述標定器以任意一個所述標記點作為旋轉中心進行無規則旋轉時的體位；
30、根據各個所述光學球的第二空間位置和第八空間位置，計算所述標定器坐標系到所述光學相機坐標系的第四轉換矩陣；
31、獲取作為旋轉中心的標記點在所述光學相機坐標系中的第九空間位置；
32、根據所述第四轉換矩陣對所述第九空間位置進行坐標系轉換處理，獲得作為旋轉中心的標記點在所述標定器坐標系中的第三空間位置；
33、分別以其他標記點為旋轉中心對所述標定器進行無規則旋轉后的體位作為第三體位，并返回通過所述光學相機識別第三體位下的標定器的步驟，以獲得其他標記點在所述標定器坐標系中的第三空間位置。
34、結合第一方面的第四種可實施方式，在第一方面的第五種可實施方式中，獲取作為旋轉中心的標記點在所述光學相機坐標系中的第九空間位置的步驟，包括：
35、預設作為旋轉中心的標記點在所述光學相機坐標系中的第九空間位置；
36、根據所述第九空間位置和至少一次采集到的所述第八空間位置構建對應的映射關系，其中，所述映射關系的數學表達包括：
37、
38、和分別為第k次采集的第m1個所述光學球的第八空間位置在x軸、y軸和z軸的數值，x1、y1和z1分別為預設的所述第九空間位置在x軸、y軸和z軸的數值，為第m1個所述光學球的旋轉半徑，k∈{1,2,…,k}，k為所述第八空間位置的采集次數，且k≥1，m1∈{1,2,…,m1}，m1為所述光學球的總數，且m1≥3；
39、根據各個所述映射關系建立第三損失函數，其中，所述第三損失函數的數學表達包括：
40、
41、對所述第三損失函數進行求解處理，獲得所述第九空間位置分別在x軸、y軸和z軸的數值。
42、第二方面，提供一種手術器械的標定系統，放置在至少一個掃描體位下的標定器；
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【技術保護點】
1.一種手術器械的標定方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的手術器械的標定方法，其特征在于，光學相機獲取各個所述標記點在光學相機坐標系中的第一空間位置的步驟，包括：
3.根據權利要求2所述的手術器械的標定方法，其特征在于，在獲取所述標定器預先標定好的標定參數的步驟之前，所述方法還包括：
4.根據權利要求3所述的手術器械的標定方法，其特征在于，根據至少一次采集到的各個所述光學球的第六空間位置構建初始化坐標系的步驟，包括：
5.根據權利要求3或4所述的手術器械的標定方法，其特征在于，在獲取所述標定器預先標定好的標定參數的步驟之前，所述方法還包括：
6.根據權利要求5所述的手術器械的標定方法，其特征在于，獲取作為旋轉中心的標記點在所述光學相機坐標系中的第九空間位置的步驟，包括：
7.一種手術器械的標定系統，其特征在于，包括：
8.一種標定器，其特征在于，所述標定器應用于如權利要求1-6中任意一項所述的手術器械的標定方法以及如權利要求7所述的手術器械的標定系統，所述標定器包括：
9
10.根據權利要求8所述的標定器，其特征在于，所述本體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種手術器械的標定方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的手術器械的標定方法，其特征在于，光學相機獲取各個所述標記點在光學相機坐標系中的第一空間位置的步驟，包括：
3.根據權利要求2所述的手術器械的標定方法，其特征在于，在獲取所述標定器預先標定好的標定參數的步驟之前，所述方法還包括：
4.根據權利要求3所述的手術器械的標定方法，其特征在于，根據至少一次采集到的各個所述光學球的第六空間位置構建初始化坐標系的步驟，包括：
5.根據權利要求3或4所述的手術器械的標定方法，其特征在于，在獲取所述標定器預...
【專利技術屬性】
技術研發人員：夏桂鋒，鄔江，
申請(專利權)人：重慶博仕康科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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