[发明专利]手术机器人骨骼的配准方法及系统

权利要求书

1.一种手术机器人骨骼的配准系统，其特征在于，包括：

第一位置获取模块，用于获取骨骼的三维模型中骨骼上的术前规划点在三维模型坐标下的空间位置，以及实体的骨骼上的术中标记点在世界坐标系下的空间位置；

粗配准模块，用于将所述术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置与所述术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵；

第二位置获取模块，用于获取实体的骨骼上的划线点集在世界坐标系下的空间位置；

精配准模块，用于根据所述粗配准矩阵将所述划线点集在世界坐标系下的空间位置与所述三维模型进行精配准，得到配准结果；

其中，所述精配准模块还用于根据所述粗配准矩阵将所述划线点集在世界坐标系下的空间位置反射回三维模型坐标系中，得到划线点集在三维模型坐标系下的位置；根据所述划线点集在三维模型坐标系下的位置在所述三维模型上进行邻域空间搜索，得到第一邻域空间点集；据所述第一邻域空间点集以及所述划线点集在世界坐标系下的空间位置对所述划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正，得到修正后的划线点集；将所述修正后的划线点集与所述划线点集在世界坐标系下的空间位置进行配准；所述划线点集是在术中利用标定设备在实体的骨骼表面进行划线操作获得的，其中，所述标定设备包括手术探针，需要进行划线操作的划线区域是骨骼表面的关键骨骼区域，所述关键骨骼区域为包含关键骨骼点的区域；在划线操作中，通过所述手术探针进行采样，在线上进行采点操作，将整条线段细分为多个点集，得到划线点集。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，精配准模块还用于根据所述划线点集在世界坐标系下的空间位置将划线点集中的点进行三角形配对，得到配对三角形序列；根据所述第一邻域空间点集以及所述配对三角形序列对所述划线点集在三维模型坐标系下的空间位置进行修正。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，精配准模块还用于在所述第一邻域空间点集中筛选出第一目标点集；根据所述配对三角形序列将所述划线点集在三维模型坐标系下的空间位置修正至所述第一目标点集的位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，粗配准模块还用于通过预设三维空间点云搜索方式，根据所述术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置将术前规划点进行三角化处理，以及根据所述术中标记点在世界坐标系下的空间位置对术中标记点进行三角化处理，得到术中标记点对应的实操三角形序列和术前规划点对应的规划三角形序列；

通过预设三维空间点云搜索方式，根据所述规划三角形序列对所述术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置进行修正，得到修正后的术前规划点；

将所述实操三角形序列对应的术中标记点与所述修正后的术前规划点进行配准。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，粗配准模块还用于通过预设三维空间点云搜索方式，根据所述术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置将术前规划点的前三个点组成三角形，以及根据所述术中标记点在世界坐标系下的空间位置将术中标记点的前三个点组成三角形；

从第四个点开始，分别在之前的点中选取两个点，与当前点组成三角形，得到术中标记点对应的实操三角形序列和术前规划点对应的规划三角形序列；所述实操三角形序列与所述规划三角形序列的三角形组成顺序是相同的。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，粗配准模块还用于通过预设三维空间点云搜索方式，根据所述术前规划点在三维模型坐标系下的空间位置在所述三维模型上确定第二邻域空间点集；

在所述第二邻域空间点集中筛选出第二目标点集；

根据所述规划三角形序列将所述术前规划点在三维模型坐标下的空间位置修正至所述第二目标点集的位置。