[發明專利]坐標轉換關系的標定方法、裝置、手術導航系統和介質

在審

• 申請號: 202310343038.8
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116269763A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王宏
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院生物醫學工程研究所
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 駱文欣

本發明公開了一種坐標轉換關系的標定方法、裝置、手術導航系統和介質，其中，方法包括：將機械臂末端調整至第一目標位置，校準板與機械臂的底座剛性連接，至少四個預設標記物的高度與對應人體區域的至少四個體表關鍵點的高度對應；獲取至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置以及至少四個預設標記物在機械臂對應的基坐標系中的第二空間位置，以至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置和末端坐標系中的第三空間位置，對激光雷達坐標系與末端坐標系之間的映射關系進行標定。本發明解決了基于激光雷達的手術導航存在精度不高的問題，提高了激光雷達用于手術導航的準確度，降低了手術導航系統的成本。

技術領域

本發明涉及數據處理技術領域，尤其涉及坐標轉換關系的標定方法、裝置、手術導航系統和介質。

背景技術

現有的手術導航基于結構光進行手術定位，由于結構光容易受到手術臺無影燈等環境光照的影響，影響手術導航的準確性。與結構光相比，激光雷達不易受環境光照的影響。但是，受激光雷達技術的精度限制，需要對激光雷達坐標系和手術導航系統的導航坐標系進行標定，才能用于手術中的定位。因此，基于激光雷達的手術導航存在精度限制的問題。

發明內容

本發明提供了一種坐標轉換關系的標定方法、裝置、手術導航系統和介質，以解決基于激光雷達的手術導航存在精度不高的問題。

根據本發明的一方面，提供了一種坐標轉換關系的標定方法，該方法包括：

將機械臂末端調整至第一目標位置，以使機械臂末端與校準板之間的距離為設定標定距離，校準板上設置了至少四個預設標記物，校準板與機械臂的底座剛性連接，所述至少四個預設標記物的高度與對應人體區域的至少四個體表關鍵點的高度對應；

獲取至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置以及至少四個預設標記物在機械臂對應的基坐標系中的第二空間位置，其中，激光雷達設置于機械臂末端，基坐標系與機械臂的末端坐標系之間的映射關系已知；

以至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置為自變量，以至少四個預設標記物分別在末端坐標系中的第三空間位置為因變量，對激光雷達坐標系與末端坐標系之間的映射關系進行標定。

根據本發明的另一方面，提供了一種坐標轉換關系的標定裝置，該裝置包括：

機械臂控制模塊，用于將機械臂末端調整至第一目標位置，以使機械臂末端與校準板之間的距離為設定標定距離，校準板上設置了至少四個預設標記物，校準板與機械臂的底座剛性連接，所述至少四個預設標記物的高度與對應人體區域的至少四個體表關鍵點的高度對應；

空間位置獲取模塊，用于獲取至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置以及至少四個預設標記物在機械臂對應的基坐標系中的第二空間位置，其中，激光雷達設置于機械臂末端，基坐標系與機械臂的末端坐標系之間的映射關系已知；

映射關系標定模塊，用于以至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置為自變量，以至少四個預設標記物分別在末端坐標系中的第三空間位置為因變量，對激光雷達坐標系與末端坐標系之間的映射關系進行標定。

根據本發明的又一方面，提供了一種手術導航系統，該系統包括：

機械臂，機械臂的末端用于固定手術器械；

校準板，被配置有至少四個預設標記物，與機械臂的底座剛性連接，至少四個預設標記物的高度與對應人體區域的至少四個體表關鍵點的高度對應；

激光雷達裝置，設置于機械臂的末端，用于獲取至少四個預設標記物分別在激光雷達坐標系中的第一空間位置；

至少一個處理器；以及

與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，