[发明专利]一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法及系统

权利要求书

1.一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：利用标定靶，将X光透视设备的成像源坐标系与结构光重建模型的坐标系转换至同一坐标系下；

S2：获取X光透视设备拍摄的病人患处透视图片以及结构光扫描病人患处得到的三维重建点云模型；

S3：在同一坐标系下，将透视图片与三维重建点云模型进行匹配融合，得到融合信息；

S4：将融合信息输出到结构光中进行图像叠加后进行显示。

2.如权利要求1所述的一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：制作标定靶，基于透视原理，采用圆孔标定靶，将X光透视设备等效为针孔相机模型；

S22：将标定靶放置于X光透视设备下拍摄一张X光图片，标记标定靶某个边缘角点为世界坐标系原点，利用张氏标定法求得以射线模拟的针孔相机模型的相机坐标到世界坐标系的旋转平移矩阵记为R₁T₁和针孔相机的内参矩阵记为Intrinsic₁；

S23：保持标定靶位置，利用结构光的光学相机拍摄一张光学图片，标记标定靶同一边缘角点为世界坐标系原点，利用张氏标定法求得结构光相机坐标到世界坐标系的旋转平移矩阵R₂T₂和内参矩阵记为Intrinsic₂，再求得结构光相机坐标系到结构光重建坐标系的旋转平移单位矩阵R₃T₃，即可求得结构光重建坐标系到世界坐标系的旋转平移矩阵记为R₃T₃R₂T₂；

S33：得到构光重建坐标系到模拟的针孔相机模型的相机坐标系的平移旋转矩阵为RT＝[R₁T₁]^-1R₂T₂，两者空间位置的相对关系标定完成。

3.如权利要求1所述的一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：保持结构光和X光透视设备位置，将病人患处移动至X光透视设备拍摄一张病人患处透视图片，再利用结构光扫描患处获得三维重建点云模型。

4.如权利要求2所述的一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：以结构光重建坐标系作为空间原点，在虚拟空间中渲染重建好的点云模型；

S32：使用标定好的RT和Intrinsic₁在虚拟空间中创建一个模拟X光透视设备成像的第一虚拟相机；

S33：根据第一虚拟相机投影点云模型，创建虚拟投影平面，利用纹理映射将病人患处透视图片映射至虚拟平面，第一虚拟相机拍摄到点云模型和病人患处透视图片融合后的图片；

S34：对融合后的图片进行感兴趣区域划分或钻孔规划预处理，得到融合信息。

5.如权利要求4所述的一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：利用Intrinsic₂和R₂T₂创建模拟结构光相机的第二个虚拟相机，第二个虚拟相机接收到处理后的融合信息后和现实中结构光相机的图像相叠加后输出显示。

6.一种基于结构光的增强现实骨科透视导航系统，其特征在于：包括计算机工作站，所述计算机工作站以执行如权利要求1-5中任一项所述的一种基于结构光的增强现实骨科透视导航方法。

7.如权利要求6所述的一种基于结构光的增强现实骨科透视导航系统，其特征在于：所述标定靶采用圆孔标定靶，所述圆孔标定靶包括矩形底板，所述矩形底板上设有若干间距相等的圆孔。