[發(fā)明專利]一種基于圖像特征的配準系統(tǒng)及配準方法

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112258562A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 趙泉洲;張嘉偉;王新強;陳亮
• 申請（專利權）人: 常州錦瑟醫(yī)療信息科技有限公司
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

一種基于圖像特征的配準系統(tǒng)包括光學定位模塊、校準模塊、混合現(xiàn)實模塊和控制模塊，所述校準模塊包括固定連接的特征圖像模塊和光敏模塊。所述光學定位模塊用于追蹤所述光敏模塊，所述混合現(xiàn)實模塊用于追蹤所述特征圖像模塊得到所述特征圖像中心點在所述混合現(xiàn)實模塊中的位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供了一種配準方法，利用光學定位模塊對混合現(xiàn)實模塊輔助定位，提高定位精度，并通過校準模塊建立光學定位模塊和混合現(xiàn)實模塊之間的聯(lián)系，基于所述校準模塊上特征圖像模塊中心點在所述光學定位模塊和所述混合現(xiàn)實模塊中的位置數(shù)據(jù)，得到對應的空間配準矩陣，以方便后續(xù)模型與實物之間的精確定位，達到不同類型應用場景的智能應用。

技術領域：

本發(fā)明涉及定位配準技術領域，尤其涉及一種基于圖像特征的配準系統(tǒng)及配準方法。

背景技術：

隨著智能科技的發(fā)展，混合現(xiàn)實(MR)技術目前在很多領域都有應用。基于混合現(xiàn)實技術的深度融合系統(tǒng)實現(xiàn)了將虛擬物體(即物理實體的三維模型)實時疊加到真實環(huán)境中對應的物理實體上。在這一過程中，目標物理實體要和三維模型實時精確配準。混合現(xiàn)實技術能夠提高各類應用的可視化效果與應用效率。比如用于維修指導，尤其針對復雜設備的維修，通過混合現(xiàn)實技術可以協(xié)助維修人員快速找出有異常的部位，并針對維修的操作過程進行虛擬指導。該系統(tǒng)可廣泛應用于機械維修、車輛、導航、培訓等領域。

然而目前現(xiàn)有的混合現(xiàn)實設備的定位精度較低，遠低于紅外光學定位設備的精度，將紅外光學定位設備的精度引入到混合現(xiàn)實設備中來，能夠解決混合現(xiàn)實設備定位精度低的問題。如何將紅外光學定位設備的精度引入到混合現(xiàn)實設備中來，是亟待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的問題，提供一種能夠解決上述問題的一種基于圖像特征的配準系統(tǒng)及配準方法。

一種基于圖像特征的配準系統(tǒng)，包括光學定位模塊、校準模塊、混合現(xiàn)實模塊和控制模塊，所述光學定位模塊和混合現(xiàn)實模塊與控制模塊連接，所述校準模塊包括固定連接的特征圖像模塊和光敏模塊。

所述光學定位模塊用于追蹤所述光敏模塊，通過計算得到所述特征圖像模塊中心點在所述光學定位模塊中的位置數(shù)據(jù)。

所述混合現(xiàn)實模塊用于追蹤所述特征圖像模塊得到所述特征圖像中心點在所述混合現(xiàn)實模塊中的位置數(shù)據(jù)。

所述光學定位模塊與所述混合現(xiàn)實模塊通過在同一時刻內(nèi)識別所述校準模塊從而得到同一空間位置在所述混合現(xiàn)實模塊與所述光學定位模塊之間的坐標轉(zhuǎn)換矩陣。本發(fā)明將光學定位模塊的精度引入到混合現(xiàn)實模塊中，混合現(xiàn)實模塊中能夠顯示出光學定位模塊追蹤到的信息，達到不同類型應用場景的智能應用。

進一步地，所述光學定位模塊為紅外定位設備或電磁定位設備，其中所述紅外定位設備或電磁定位設備要求精度小于2mm。

進一步地，所述特征圖像模塊包括至少一個特征圖像，特征圖像可以是二維碼或其他計算機可識別的包含信息的圖像。

進一步地，所述光敏模塊包括至少三個光敏球，所述至少三個光敏球處于同一平面且組成的圖形面積不小于40cm²。

本發(fā)明還提供了一種基于圖像特征的配準系統(tǒng)的配準方法，包括以下步驟：

(1)首先將光學定位模塊、混合現(xiàn)實模塊與控制模塊連接，然后校驗所述校準模塊，

(2)啟動光學定位模塊，使其追蹤所述光敏模塊，并通過計算得到所述特征圖像模塊中心點在所述光學定位模塊中的位置數(shù)據(jù)，

(3)啟動混合現(xiàn)實模塊，使其追蹤所述特征圖像模塊，得到所述特征圖像中心點在所述混合現(xiàn)實模塊中的位置數(shù)據(jù)，

(4)基于所述特征圖像模塊中心點在所述光學定位模塊和所述混合現(xiàn)實模塊中的位置數(shù)據(jù)，得到同一空間位置在所述混合現(xiàn)實模塊與所述光學定位模塊之間的坐標轉(zhuǎn)換矩陣