[发明专利]双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统

权利要求书

1.一种采用计算机进行控制的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：包括有第一床面板(1)、第二床面板(2)、双目视镜组件(3)、以及计算机主控单元，所述计算机主控单元由一工控计算机、双平面定位和双目视觉跟踪定位模块组成；

该第一床面板(1)的左右侧面上对称分别设有三个接口，其中右侧面上记为第一接口(11)、第二接口(12)、第三接口(13)；

该第二床面板(2)的上下床面采用透X光的碳纤维材料制作，其上分别设有多个标记点(21)，该标记点(21)是将钢珠(23)放入面板上的通孔(22)中形成；

所述双目视镜组件(3)的第一视镜(31)和第二视镜(32)安装在视镜安装座(35)的正面，视镜安装座(35)的背面与连接臂(34)的一端连接，连接臂(34)的另一端通过球铰与L形连杆(33)的一端连接，L形连杆(33)的另一端通过螺钉活动连接在第一床面板(1)的第三接口(13)上；第一视镜(31)和第二视镜(32)形成双目跟踪器；

该双平面定位和双目视觉跟踪定位模块包括有双平面定位单元(51)、双目跟踪定位单元(52)、虚拟现实显示单元(53)；在手术定位或者引导手术操作中，首先双平面定位单元(51)将接收的第一X光图像(54)、第二X光图像(55)采用双平面定位方法处理获得手术路径空间位姿；然后双目跟踪定位单元(52)将接收的第一视镜(31)输出的第一视频图像、第二视镜(32)输出的第二视频图像采用双目定位方法处理获得手术器械空间位姿；虚拟现实显示单元(53)对接收的手术路径空间位姿、手术器械空间位姿进行坐标配准处理在计算机的显示屏上实时显示。

2.根据权利要求1所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：进行手术引导时涉及的坐标系有图像坐标系O₁X₁Y₁、手术床面坐标系OXYZ、双目跟踪器坐标系O₂X₂Y₂Z₂、手术器械坐标系O₃X₃Y₃Z₃。

3.根据权利要求1、2所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：双平面定位方法满足关系式为(x，y，z)＝T₁{(u1，v1)，(u2，v2)}，式中，(x，y，z)表示手术靶点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标，T₁表示图像坐标系O₁X₁Y₁与手术床面坐标系OXYZ之间的转换关系，(u1，v1)表示手术靶点在第一X光图像(54)中的二维坐标，(u2，v2)表示手术靶点在第二X光图像(55)中的二维坐标。

4.根据权利要求1、2所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：虚拟现实显示单元(53)中的坐标配准满足关系式{(ut1，vt1)，(ut2，vt2)}＝(a，b，c)/T₁，式中，(ut1，vt1)表示手术器械末端点在第一X光图像(54)中的二维坐标，(ut2，vt2)表示手术器械末端点在第二X光图像(55)中的二维坐标，(a，b，c)表示手术器械末端点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标，T₁表示图像坐标系O₁X₁Y₁与手术床面坐标系OXYZ之间的转换关系。