[發(fā)明專利]一種視覺定位方法、系統(tǒng)、裝置及存儲介質

有效

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• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113384361B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 黃凱;陳剛;白守民;胡海;尚高星
• 申請（專利權）人: 中山大學;中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院
• 主分類號: G16H10/00
• 分類號: G16H10/00;A61B90/00;A61B90/96;A61B34/10
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

本發(fā)明公開了一種視覺定位方法、系統(tǒng)、裝置及存儲介質，該方法包括在患者體表噴印或粘貼多個鉛質二維碼；對患者進行掃描，建立術前的三維模型，并獲取第一坐標組；獲取第二坐標組；對每個鉛質二維碼進行識別與編碼，得到每個鉛質二維碼的唯一標記ID；根據第一坐標組和第二坐標組，計算得到三組配準參數(shù)；根據三組配準參數(shù)，計算每個鉛質二維碼的中心的重投影誤差；使用非線性最小二乘法對三組配準參數(shù)進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的配準參數(shù)；根據優(yōu)化后的配準參數(shù)，確定術中患者真實的病灶位置。本發(fā)明所需裝置簡單、精度高、時間短；能夠將術中相機視覺系統(tǒng)中病灶區(qū)域與術前三維成像系統(tǒng)中的病灶區(qū)域進行配準；本發(fā)明可廣泛應用于手術導航技術領域。

技術領域

本發(fā)明涉及手術導航技術領域，尤其是一種視覺定位方法、系統(tǒng)、裝置及存儲介質。

背景技術

現(xiàn)有的外科手術經常需要術前三維影像數(shù)據對病灶區(qū)域進行輔助定位。在手術過程中，利用計算機技術將術前病人的三維影像數(shù)據(來自CT計算機斷層掃描、MRI核磁共振成像等)與實際手術過程中患者的病灶區(qū)域統(tǒng)一起來。

目前，這種三維影像數(shù)據與術中病人的真實病灶區(qū)域坐標實現(xiàn)統(tǒng)一的技術，包括：傳統(tǒng)的三點定位方式；通過解剖標志點、體內預埋標記物等方式實現(xiàn)配準；使用較大型的配準裝置以及在手術床邊安裝固定裝置來輔助配準；使用紅外光、激光、結構光等方法進行配準。

以上技術的缺陷包括：(1)傳統(tǒng)的三點定位方式配準誤差較大，主要原因是病人在掃描CT時與開始配準時，標記點會隨著病人體態(tài)的變化而發(fā)生變化，這種誤差甚至會是厘米級別的，而且無法克服；(2)通過解剖標志點和體內預埋標記物進行配準的方法，對患者是有創(chuàng)的，增加了額外風險，并且使得術前配準準備時間漫長，延長了手術時間，術后也需要更多恢復時間；(3)通過較大型的配準裝置以及在手術床邊安裝固定裝置來輔助配準的方法，操作十分繁瑣，需要對標記物、固定裝置進行人工安放，術前準備時間過長，效率低下；并且，久而久之，由于物理磨損，配準精度會快速下降；(4)采用結構光進行影像配準的技術，設備過多，在手術臺上方的較小空間還需要放置其他術中所需設備，難以為配準技術騰挪出更多的空間，操作多有不便；另外，需要將結構光導航儀上的攝像機坐標系、病灶區(qū)域附近的靜態(tài)基準坐標系、末端執(zhí)行器的坐標系以及手術導航系統(tǒng)導航影像坐標系統(tǒng)進行轉換，疊加多次，累計誤差也相對增大。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種視覺定位方法、系統(tǒng)、裝置及存儲介質。

本發(fā)明所采取的技術方案是：

一方面，本發(fā)明實施例包括一種視覺定位方法，包括：

在患者體表噴印或粘貼多個鉛質二維碼；

對患者進行掃描，建立術前的三維模型，并獲取第一坐標組，所述第一坐標組為多個所述鉛質二維碼的中心在所述三維模型中的坐標；

獲取第二坐標組，所述第二坐標組為多個所述鉛質二維碼的中心在術中相機坐標系中的坐標；

對每個所述鉛質二維碼進行識別與編碼，得到每個所述鉛質二維碼的唯一標記ID；

根據所述第一坐標組和所述第二坐標組，計算得到多組配準參數(shù)；

根據多組所述配準參數(shù)，計算每個所述鉛質二維碼的中心的重投影誤差；

使用非線性最小二乘法對多組所述配準參數(shù)進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的配準參數(shù)；

根據所述優(yōu)化后的配準參數(shù)，確定術中患者真實的病灶位置。

進一步地，所述鉛質二維碼通過以下至少一種方式形成：

由鉛粉材質噴繪二維碼；

或者在鉛層上貼附二維碼。

進一步地，所述鉛質二維碼被設置成以下樣式：