[发明专利]一种基于运动捕捉的放疗手术系统

权利要求书

1.一种基于运动捕捉的放疗手术系统，其特征在于，包括位于操作室的动作捕捉系统(1)、上位机(2)和手持工具(3)，以及位于手术室的手术机械臂(4)和视觉采集器(5)；

视觉采集器(5)，用于采集患者(7)待手术区域的图像，并上传至上位机(2)进行显示；

动作捕捉系统(1)包括多个动作捕捉镜头(1-1)和多个红外靶球；

在操作者(6)的大臂、前臂、手背、以及手中的手持工具(3)，共4个部位上均粘贴有红外靶球，且每个部位上至少有3个红外靶球；

所有的动作捕捉镜头(1-1)均匀布设在操作者(6)周围，用于实时采集操作者(6)操作手臂上的4个部位上的红外靶球的图像，并上传至上位机(2)；

上位机(2)对接收的红外靶球的图像进行处理，获得每个部位上所有红外靶球的空间位置，并根据每个部位上所有红外靶球的空间位置生成控制指令对手术机械臂(4)进行控制；

上位机(2)对接收的红外靶球的图像进行处理，获得每个部位上所有红外靶球的空间位置，并根据每个部位上所有红外靶球的空间位置生成控制指令对手术机械臂(4)进行控制的实现方式为：

上位机(2)从所接收的红外靶球的图像中提取每个部位上所有红外靶球的空间位置，并根据每个部位上所有红外靶球的空间位置解算出当前时刻4个部位质心的位置和姿态；再根据当前时刻4个部位质心的位置和姿态，生成控制指令对手术机械臂(4)进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于运动捕捉的放疗手术系统，其特征在于，上位机(2)根据当前时刻4个部位质心的位置和姿态，生成控制指令对手术机械臂(4)进行控制的实现方式为：

上位机(2)对当前时刻和上一时刻下的每个部位质心的位置进行运算，获得当前时刻各部位质心的速度、角速度、加速度和角加速度后，采用模仿学习算法对当前时刻各部位质心的位置、姿态、速度、角速度、加速度和角加速度进行动作特征提取，再根据提取的操作者(6)动作特征生成当前时刻相应的控制指令对手术机械臂(4)进行控制；

其中，每个部位质心位置的初始值均为预设值。

3.根据权利要求2所述的一种基于运动捕捉的放疗手术系统，其特征在于，上位机(2)对当前时刻和上一时刻下的每个部位质心的位置进行运算，获得当前时刻各部位质心的速度、角速度、加速度和角加速度的实现方式为：

上位机(2)对当前时刻和上一时刻下的每个部位质心的位置进行微分运算，获得当前时刻每个部位质心的速度和加速度，同时，上位机(2)还通过欧拉角微分方程对当前时刻和上一时刻下的每个部位质心的位置进行运算，获得当前时刻每个部位质心的角速度、角加速度。

4.根据权利要求1所述的一种基于运动捕捉的放疗手术系统，其特征在于，动作捕捉镜头(1-1)为红外相机。