[发明专利]一种可穿戴的手术工具定位装置及定位方法

说明书

本发明公开了一种可穿戴的手术工具定位装置及定位方法，可穿戴的手术工具定位装置包括红外摄像头、RGB摄像头、红外激光发射器、红外灯，所述红外摄像头得到拍摄场景的灰度图像，通过红外相机立体定位，得到手术工具所安装的定位小球的位置；所述RGB摄像头得到所拍摄场景的彩色图像，通过RGB相机平面二维码定位，得到手术工具的所粘贴的平面二维码的位置；所述红外激光发射器发射的点阵被红外摄像头捕捉，通过主动测距的方式，获得场景的点云图，实现点云定位。将上述三种定位方式通过融合与坐标转换，最终得到手术工具的位置与姿态。本发明能使手术工具得到最佳的工作位置，以达到减少病人的创面，同时提高手术的成功率，加速病人术后的康复速度。

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种可穿戴的手术工具定位装置及定位方法。

背景技术

目前，在临床上，特别是骨科、神经、以及肿瘤的临床治疗上，越来越多的临床医生开始使用手术工具定位装置。通过手术工具定位装置准确地定位手术工具，进而使手术工具达到最佳的工作位置，以达到减少病人的创面，同时提高手术的成功率，加速病人术后的康复速度。

现阶段，手术工具定位装置主要分为两大类，分别为光学定位装置和电磁定位装置。光学定位装置通过光学成像的原理，能够实现高精度的手术工具的定位，但是现阶段的光学定位装置，其所需要的安装空间较大，只能固定安装，又因为受到光的传播特性的影响，现阶段的光学手术工具定位装置容易受到遮挡，从而无法在复杂的手术室内实现灵活的定位手术工具。电磁定位装置虽然弥补了光学定位的不足，但是受到磁场环境的影响，其定位精度相对较低。同时，现阶段的手术工具定位方法，其计算量大，使得手术工具定位装置必须使用高处理能力的计算机，大大增加了装置的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、高精度以及灵活的手术工具定位装置，以及能够降低计算量的定位方法，以便能够在手术过程，提高手术工具的定位精度，减少病人的创面，提高手术的成功率，加速病人术后的康复速度，不仅可以降低手术工具定位装置对手术过程的不利影响和医生对定位装置的使用难度，还可以降低装置的计算成本和制造成本。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种可穿戴的手术工具定位装置，包括：

红外灯，用于照射手术场景，以达到对红外摄像头的补光作用；

红外摄像头，用于拍摄所述红外灯照射的手术场景，并得到所拍摄场景的灰度图像；

RGB摄像头，用于拍摄与所述红外摄像头相同的手术场景，并得到所拍摄场景的彩色图像；

红外激光发射器，用于发射红外激光点阵，与所述红外灯、红外摄像头、RGB摄像头集成在一个可穿戴设备上；

所述红外摄像头还用于对手术工具上安装的红外反光球定位，实现红外相机立体定位；

所述红外摄像头还捕捉所述红外激光发射器发射的点阵，通过主动测距的方式，获得手术场景的点云图，实现点云定位；

所述RGB摄像头还用于对手术工具上粘贴的平面二维码定位，实现RGB相机平面二维码定位；

所述红外相机立体定位、RGB相机平面二维码定位和点云定位通过融合与坐标转换，得到手术工具的位置与姿态。

进一步的，所述红外摄像头的数量不低于两个，所述红外摄像头的排列方式符合立体相机三角测距原理。

相应地，本发明还提供一种根据上述所述可穿戴的手术工具定位装置的定位方法，包括：

通过红外摄像头采集红外灯照射的手术场景，并得到所拍摄手术场景的灰度图像，然后通过红外相机立体定位，得到手术工具上安装的红外反光球的位置；