[发明专利]姿态数据的测量方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本申请提供一种姿态数据的测量方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：获取手术导航器采集的运动数据和人体阻抗值；基于人体阻抗值，对运动数据进行修正，得到目标运动数据；对目标运动数据进行变换，得到姿态数据；利用预设的卡尔曼滤波器，对目标运动数据与姿态数据进行融合，得到手术导航器的目标姿态数据。本发明能够采用人体阻抗值对运动数据进行修正，以降低温度对传感器的误差影响，从而提高运动数据的准确度；以及利用卡尔曼滤波器去除姿态数据的估算结果中噪声，进一步提高姿态数据的精确度。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种姿态数据的测量方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在骨科手术中，常常需要对人体骨骼进行置钉操作，以达到稳固人体骨架等目的。目前，临床置钉操作大多数处于眼观手测的现状，非常依赖外科医生的手感、经验和手术器械的精度。为了提高技术器械的精度，越来越多手术器械将传感器应该在临床手术上。

在相关技术中，手术器械采用加速器、陀螺仪等微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)传感器采集姿态数据，对人体特征进行识别和定位，实现置钉操作的定向导航。但是在实际应用中，MEMS传感器会随时间积累而存在误差，使得姿态数据的测量精度难以提高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种姿态数据的测量方法、装置、电子设备及存储介质，旨在解决姿态数据的测量精度低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种姿态数据的测量方法，包括：

获取手术导航器采集的运动数据和人体阻抗值；

基于人体阻抗值，对运动数据进行修正，得到目标运动数据；

对目标运动数据进行变换，得到姿态数据；

利用预设的卡尔曼滤波器，对目标运动数据与姿态数据进行融合，得到手术导航器的目标姿态数据。

在本实施例中，由于传感器随时间而存在误差的原因是温度造成的，所以通过采用人体阻抗值对运动数据进行修正，得到目标运动数据，以降低温度对传感器的误差影响，从而提高运动数据的准确度；再利用目标运动数据进行变换得到姿态数据，从而提高姿态数据的估算结果的准确度；最后利用预设的卡尔曼滤波器，对目标运动数据与姿态数据进行融合，得到手术导航器的目标姿态数据，以利用卡尔曼滤波器去除姿态数据的估算结果中噪声，进一步提高姿态数据的精确度。

在一实施例中，手术导航器上设有三维磁场传感器、三维加速度传感器、三维陀螺传感器和电阻抗测量探头，获取手术导航器采集的运动数据和人体阻抗值，包括：

基于三维磁场传感器，对三维加速度传感器和三维陀螺传感器进行正北校正，三维加速度传感器与三维陀螺传感器相互垂直；

基于正北校正后的三维加速度传感器和三维陀螺传感器，采集运动数据；

基于电阻抗测量探头，采集人体阻抗值。

在本实施例中，置钉操作需要知道持钉器械在随意位置的三自由度运动，必须采集到六自由度的角加速度信息，而要获得六自由度角加速度的信息，则加速器的传感轴必须相互垂直，即装置之间满足正交要求，因此组合三维磁场传感器，对三维加速度传感器和三维陀螺传感器，建立GAM三系坐标系统，并进行正北校正，提高传感器采集的数据准确度。

在一实施例中，基于电阻抗测量探头，采集人体阻抗值，包括：

基于电阻抗测量探头，采集电阻抗值；

对电阻抗值进行离散傅里叶变换，得到复阻抗值，并将复阻抗值作为人体阻抗值。

在本实施例中，电阻抗测量探头是变压器原理，其采集到的是电阻抗值，所以要变换为表征人体温度的复阻抗值。