[發明專利]光學跟蹤用標記、光學跟蹤系統及光學跟蹤方法

有效

• 申請號: 201611195564.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN107693131B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 洪鐘圭;李賢箕
• 申請（專利權）人: 株式會社高迎科技
• 主分類號: A61B90/00
• 分類號: A61B90/00
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發明提供形成有圖案的標記和對附著有這種標記的目標物進行跟蹤的光學跟蹤系統及跟蹤方法。圖案可包含多個行(rows)的多個二進制編碼序列(binary?coded sequences)，各個行的二進制編碼序列可包含反復排列的多個非周期性序列(aperiodic sequences)，上述多個行中的任意一個二進制編碼序列所包含的多個非周期性序列可與上述多個行中的另外任意一個二進制編碼序列所包含的多個非周期性序列互不相同，各個非周期性序列可包含按事先確定的順序排列的多個子序列(subsequences)。

技術領域

本發明涉及位置及姿勢測定用標記、利用其的光學跟蹤系統及跟蹤方法。

本發明是從作為產業通商資源部的機器人產業融合核心技術開發事業的一環而進行的研究中得出的。[課題固有編號：10062800，研究課題名稱：通過臨床試驗之基于醫療影像的腦部手術機器人系統的實用化技術開發]

背景技術

作為用于對目標物進行跟蹤的方法，可使用光學跟蹤系統。近來，為了使手術中產生錯誤的危險性最小化并進行精密手術，使用對手術機器人或手術工具的位置(location或coordinate)及姿勢(posture或orientation)進行跟蹤并將跟蹤結果應用到手術的方法。目標物的位置可由笛卡爾坐標系中的X軸、Y軸、Z軸上的坐標等的空間坐標來定義。目標物的姿勢可由物體繞Z軸旋轉的角度(roll)、物體繞X軸旋轉的角度(pitch)、物體繞Y軸旋轉的角度(yaw)來表示。為了對目標物準確進行跟蹤，如上所述，準確掌握與目標物的6自由度(Degree of Freedom)相對應的位置及姿勢尤為重要。

在光學跟蹤系統中，例如，可在使被稱作標記(marker)的基準物附著于目標物后對上述標記進行跟蹤，從而可測定目標物的位置及姿勢。例如，可通過使附著有三個以上的多個標記的結構物附著于目標物來測定目標物的位置及姿勢。使用三個以上的多個標記的方式存在難以使跟蹤基準物小型化的問題。尤其，若使多個標記附著于手術工具等的人直接使用的工具來進行使用，則因標記的大小及重量等而導致妨礙使用人員使用工具或有可能使使用人員感到不方便。

發明內容

解決的技術問題

本發明的目的在于提供可實現輕量化或小型化的光學跟蹤用標記。

本發明的另一目的在于提供可通過利用輕量或小型的標記來測定目標物的位置及姿勢的光學跟蹤系統及光學跟蹤方法。例如，本發明提供一種光學跟蹤系統及光學跟蹤方法，其跟蹤附著有至少一個標記的目標物的位置及姿勢。

技術方案

根據本發明的例示性的一實施例的標記形成(formed)有圖案，上述標記可包括光學系統，可在視覺上在上述標記的外部識別沿著通過上述光學系統從上述標記的外部看到上述標記的方向固有呈現的上述圖案的至少一部分，上述圖案可包含多個行(rows)的多個二進制編碼序列(binary-coded sequences)，各個行的上述二進制編碼序列可包含反復排列的多個非周期性序列(aperiodic sequences)，上述多個行中的任意一個二進制編碼序列所包含的多個非周期性序列可與上述多個行中的另外任意一個二進制編碼序列所包含的多個非周期性序列互不相同，各個上述非周期性序列可包含按事先確定的順序排列的多個子序列(subsequences)。

根據一實施例，上述多個行的多個二進制編碼序列可包含沿著列(column)方向相鄰的第一二進制編碼序列及第二二進制編碼序列，上述第一二進制編碼序列內所包含的多個子序列中的每個子序列的比特數量可與上述第二二進制編碼序列內所包含的多個子序列中的每個子序列的比特數量互不相同。