[發明專利]一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法在審

申請號：	201810382899.6	申請日：	2018-04-26
公開（公告）號：	CN108888341A	公開（公告）日：	2018-11-27
發明（設計）人：	陳曉軍;胡俊磊;徐律	申請（專利權）人：	上海交通大學
主分類號：	A61B34/20	分類號：	A61B34/20
代理公司：	上海科盛知識產權代理有限公司 31225	代理人：	蔡彭君
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	參考坐標系頭盔顯示器虛擬圖像增強現實移動標定空間變換矩陣三維虛擬模型矩陣世界坐標系實時跟蹤空間位置矩陣中間變量配準捕捉
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【權利要求書】：

1.一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法，其特征在于，包括：

步驟S1：捕捉增強現實頭盔顯示器移動前和移動后的位置，并得到移動前和移動后增強現實頭盔顯示器參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣；

步驟S2：獲得患者移動前和移動后，患者參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣；

步驟S3：通過配準操作，獲得導航系統虛擬圖像坐標系與患者參考坐標系之間的空間變換矩陣；

步驟S4：重建三維虛擬模型，使三維虛擬模型的坐標系與虛擬圖像坐標系一致，獲得三維虛擬模型移動前在虛擬圖像坐標系下的空間位置矩陣，其中，所述空間位置矩陣為單位矩陣；

步驟S5：根據增強現實頭盔顯示器參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣、患者參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣和間變換矩陣計算獲得增強現實頭盔顯示器的標定矩陣。

2.根據權利要求1所述的一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法，其特征在于，所述增強現實頭盔顯示器上固定有與所述增強現實頭盔顯示器相對位置不變的定位參考架，其中，所述定位參考架上設有用于被光學定位跟蹤系統跟蹤的反光小球；

所述增強現實頭盔顯示器參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣由光學定位跟蹤系統計算獲取。

3.根據權利要求2所述的一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法，其特征在于，所述患者參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣由光學定位跟蹤系統計算獲取。

4.根據權利要求1所述的一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法，其特征在于，所述步驟S3中，三維虛擬模型移動前在虛擬圖像坐標系下的空間位置矩陣根據點配準或者面配準獲得。

5.根據權利要求1所述的一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法，其特征在于，所述步驟S5中，增強現實頭盔顯示器的標定矩陣為三維虛擬模型移動后在虛擬圖像坐標系下的空間位置矩陣B₂。

6.根據權利要求5所述的一種增強現實頭盔顯示器位置實時跟蹤的標定方法，其特征在于，所述增強現實頭盔顯示器的標定矩陣計算公式為：

其中：A₁(R₁,T₁)和A₂(R₂,T₂)分別為移動前和移動后增強現實頭盔顯示器參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣，A₃(R₃,T₃)和A₄(R₄,T₄)分別為移動前和移動后患者參考坐標系相對于世界坐標系的空間變換矩陣，R(R_R,T_R)為虛擬圖像坐標系與患者參考坐標系之間的空間變換矩陣，B₁(R_B1,T_B1)為三維虛擬模型移動前在虛擬圖像坐標系下的空間位置矩陣。