[发明专利]一种获取3D腹腔镜手眼矩阵的方法和装置

权利要求书

1.一种获取3D腹腔镜手眼矩阵的方法，其特征在于，包括：

采集数据步骤：使用腹腔镜相机采集当前状态下校准参考物的左右图像，同时记录动态参考帧在光学定位系统坐标系的姿态矩阵，所述动态参考帧固定在3D腹腔镜相机的远端；

获取相机坐标系坐标步骤：对所述左右图像进行处理，获取所述校准参考物标记点的图像像素坐标，根据所述图像像素坐标获取所述校准参考物标记点在相机坐标系的三维坐标，第一个状态的所述校准参考物标记点在相机坐标系的三维空间坐标为所述校准参考物标记点的金标准数据；

优化手眼矩阵步骤：将所述校准参考物标记点在相机坐标系的三维坐标经手眼矩阵和所述姿态矩阵变换后得到的光学定位系统下的三维坐标，根据所述变换后得到的光学定位系统下的三维坐标与所述校准参考物标记点在光学定位系统坐标系下的坐标的误差，对手眼矩阵进行迭代优化，得到最优手眼矩阵；

获取手眼矩阵步骤：读取所述校准参考物标记点在光学定位系统坐标系下的坐标，根据所述最优手眼矩阵和所述姿态矩阵反投影得到相机坐标系下的三维空间坐标，比较反投影到相机坐标系下的三维空间坐标和所述金标准数据，若误差满足要求，所述最优手眼矩阵为最终结果，若误差不满足要求，转采集数据步骤继续处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取手眼矩阵步骤中的误差为均方根误差，所述优化手眼矩阵步骤中的误差为残差误差。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取手眼矩阵步骤，还包括：

输出均方根误差，使所述均方根误差可视化。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采集数据步骤前，还包括设置校准参考物标记点的步骤，所述校准参考物标记点中间设有限位凹槽。

5.一种用于实现获取3D腹腔镜手眼矩阵的方法的装置，其特征在于，包括：

采集数据模块，用于使用腹腔镜相机采集当前状态下校准参考物的左右图像，同时记录动态参考帧在光学定位系统坐标系的姿态矩阵，所述动态参考帧固定在3D腹腔镜相机的远端；

获取相机坐标系坐标模块，用于对所述左右图像进行处理，获取所述校准参考物标记点的图像像素坐标，根据所述图像像素坐标获取所述校准参考物标记点在相机坐标系的三维坐标，第一个状态的所述校准参考物标记点在相机坐标系的三维空间坐标为所述校准参考物标记点的金标准数据；

优化手眼矩阵模块，用于将所述校准参考物标记点在相机坐标系的三维坐标经手眼矩阵和所述姿态矩阵变换后得到的光学定位系统下的三维坐标，根据所述变换后得到的光学定位系统下的三维坐标与所述校准参考物标记点在光学定位系统坐标系下的坐标的误差，对手眼矩阵进行迭代优化，得到最优手眼矩阵；

获取手眼矩阵模块，用于读取所述校准参考物标记点在光学定位系统坐标系下的坐标，根据所述最优手眼矩阵和所述姿态矩阵反投影得到相机坐标系下的三维空间坐标，比较反投影到相机坐标系下的三维空间坐标和所述金标准数据，若误差满足要求，所述最优手眼矩阵为最终结果，若误差不满足要求，转采集数据步骤继续处理。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取手眼矩阵模块中的误差为均方根误差，所述优化手眼矩阵模块中的误差为残差误差。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取手眼矩阵模块，还包括输出单元；

所述输出单元，用于输出均方根误差，使所述均方根误差可视化。

8.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括设置模块；

所述设置模块，用于设置校准参考物标记点，所述校准参考物标记点中间设有限位凹槽。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。