利索能及
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专利号: 2009101090860
申请人: 深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1、一种医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述方法包括:

A.获取标定参数,所述标定参数包括棋盘网格的大小和数目;

B.利用多模态配准算法构建磁跟踪器与内窥镜之间的相对坐标关系;

C.采集磁跟踪器读数和棋盘网格的图像信息,结合所述磁跟踪器与内窥镜 之间的相对坐标关系,推断得到内窥镜的运动参数。

2、根据权利要求1所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述步骤B 具体是:

B1.分别建立磁跟踪器、磁跟踪器底座、内窥镜及棋盘网格的坐标系统;

B2.根据磁跟踪器底座与磁跟踪器之间的相对坐标关系、棋盘网格与内窥镜 之间的相对坐标关系以及磁跟踪器底座与棋盘网格之间的相对坐标关系得到磁 跟踪器与内窥镜之间的相对坐标关系。

3、根据权利要求2所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述步骤 B2还包括:所述磁跟踪器底座与磁跟踪器之间的相对坐标关系表示为:

x b y b z b 1 = R bm T bm 0 T 1 x m y m z m 1 , 其中, x b y b z b 1 表示磁跟踪器底座的空间坐标, x m y m z m 1 表示 磁跟踪器的空间坐标,Rbm是磁跟踪器底座与磁跟踪器之间的旋转矩阵,Tbm是 磁跟踪器底座与磁跟踪器之间的平移矩阵,0=(0,0,0)T所述磁跟踪器底座与磁 跟踪器之间的相对坐标关系由磁跟踪器测量得到。

4、根据权利要求2所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述步骤 B2还包括:所述棋盘网格与内窥镜之间的相对坐标关系表示为:

x c y c z c 1 = R cg T cg 0 T 1 x g y g z g 1 , 其中, x c y c z c 1 表示内窥镜的空间坐标, x g y g z g 1 表示棋盘网 格的空间坐标,Rcg是内窥镜与棋盘网格之间的旋转矩阵,Tcg是内窥镜与棋盘网 格之间的平移矩阵,0=(0,0,0)T,所述棋盘网格与内窥镜之间的相对坐标关系根 据张正友两步法的内窥镜标定算法得到。

5、根据权利要求2所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述磁跟踪 器与内窥镜之间的相对坐标关系表示为: x c y c z c 1 = R cm T cm 0 T 1 x m y m z m 1 , 其中,Rcm是磁 跟踪器与内窥镜之间的旋转矩阵,Tcm是磁跟踪器与内窥镜之间的平移矩阵;所 述磁跟踪器底座与棋盘网格之间的相对坐标关系表示为: x b y b z b 1 = R bg T bg 0 T 1 x g y g z g 1 , 其中,Rbg是磁跟踪器底座与棋盘网格之间的旋转矩阵,Tbg是磁跟踪器底座与棋 盘网格之间的平移矩阵;则所述棋盘网格和内窥镜之间的相对坐标关系表示公 式为: x g y g z g 1 = R bg T bg 0 T 1 R bm T bm 0 T 1 R cm T cm 0 T 1 - 1 x c y c z c 1 .

6、根据权利要求5所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述步骤B 具体是:采集磁跟踪器读数和棋盘网格的图像信息,根据所述磁跟踪器底座与 磁跟踪器之间的相对坐标关系、磁跟踪器读数和棋盘网格中的图像信息及棋盘 网格与内窥镜之间的相对坐标关系预估算出磁跟踪器与内窥镜之间的相对坐标 关系。

7、根据权利要求6所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述方法还 包括:根据极线约束条件构建目标函数为: e = Σ 1 k , l n Σ i m kl [ p i ( l ) T , 1 ] [ T k l ] × R k l p i ( k ) 1 2 , 其 中,e是目标函数的代价函数值,n是采用的图像帧数,Tk l和Rk l分别表示第k帧到 第l帧图像的内窥镜的平移和旋转参数,mkl表示第k帧和第l帧之间的匹配特征个 数,pi (k)和pi (l)分别表示第k帧与第l帧的第i个匹配特征的坐标位置。

8、根据权利要求7所述的医用内窥镜标定方法,其特征在于,所述步骤C 具体是:利用所述目标函数对计算得到的内窥镜平移和旋转参数进行非线性优 化,取使所述目标函数的代价函数值最小的内窥镜平移和旋转参数作为所述内 窥镜的运动参数。