[发明专利]用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法及装置

权利要求书

1.一种用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法，其特征在于，所述方法的实现依托于探针标定架及基准坐标组件的使用；

所述探针标定架的主体部分由一个针头和一个探针架构成，所述针头与所述探针架通过固定销固定连接；所述探针架上设置有多个光学反光球，分别为第一光学反光球、第二光学反光球、第三光学反光球和第四光学反光球，所述第二光学反光球、所述第三光学反光球以及所述第四光学反光球共同形成用于定位的三角形结构；

所述基准坐标组件包括组件框架和多个标志物；所述组件框架为平面连接框架结构，多个所述标志物分别沿同一平面方向设置于所述组件框架的连接顶点，相邻两个所述标志物之间的连接杆上开设参考位点；所述组件框架上开设三个参考位点；所述多个标志物的数量为四个；

所述方法包括：

获取基准坐标组件上多个标志物的标志物实测空间坐标值，依据所述标志物实测空间坐标值建立第一三维坐标系，所述第一三维坐标系为所述基准坐标组件的三维坐标系；

分别接收第一时刻、第二时刻、第三时刻下探针标定架上多个光学反光球的反光球理论空间坐标值以及误差阈值，在所述第一时刻下、所述探针标定架的针尖插入所述基准坐标组件上的第一参考位点中且二者刚性固定连接，在所述第二时刻下、所述探针标定架的针尖插入所述基准坐标组件上的第二参考位点中且二者刚性固定连接，在所述第三时刻下、所述探针标定架的针尖插入所述基准坐标组件上的第三参考位点中且二者刚性固定连接；

通过光学采集设备分别获取所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下多个所述光学反光球在第二三维坐标系中的反光球实测空间坐标值，所述第二三维坐标系为所述光学采集设备的三维坐标系；

将所述反光球实测空间坐标值转换至所述第一三维坐标系中，得到所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下多个所述光学反光球在所述第一三维坐标系中的反光球转换空间坐标值；

依据所述反光球转换空间坐标值与所述反光球理论空间坐标值，对探针标定架的精度进行验证。

2.根据权利要求1所述的用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法，其特征在于，所述获取所述基准坐标组件上多个标志物的标志物实测空间坐标值，依据所述标志物实测空间坐标值建立第一三维坐标系，包括：

获取基准坐标组件上多个标志物的标志物实测空间坐标值，所述多个标志物至少包括第一标志物、第二标志物以及第三标志物；

根据所述第一标志物及所述第二标志物的标志物实测空间坐标值拟合出一条参考直线，结合所述第三标志物的标志物实测空间坐标值及所述参考直线拟合出一个参考平面，以所述第一标志物的标志物实测空间坐标值为原点、以所述参考直线为Y轴、以垂直于所述参考平面的直线为Z轴，建立得到第一三维坐标系。

3.根据权利要求1所述的用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法，其特征在于，所述分别接收第一时刻、第二时刻、第三时刻下探针标定架上多个光学反光球的反光球理论空间坐标值以及误差阈值，包括：

接收并记录预设的第一时刻、第二时刻以及第三时刻下探针标定架上多个光学反光球的反光球理论空间坐标值，所述反光球理论空间坐标值均为所述第一三维坐标系内的固定坐标值；

接收并记录预设的误差阈值。

4.根据权利要求1所述的用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法，其特征在于，所述通过光学采集设备分别获取所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下多个所述光学反光球在第二三维坐标系中的反光球实测空间坐标值，包括：

通过具备图像处理和被测物坐标值输出功能的光学采集设备分别获取所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下所述探针标定架上多个所述光学反光球在第二三维坐标系中的反光球实测空间坐标值，所述光学采集设备为光学摄像头。

5.根据权利要求1所述的用于关节置换术的导航定位系统精度验证方法，其特征在于，所述将所述反光球实测空间坐标值转换至所述第一三维坐标系中，得到所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下多个所述光学反光球在所述第一三维坐标系中的反光球转换空间坐标值，包括：

利用坐标系转换矩阵，将所述反光球实测空间坐标值转换至所述第一三维坐标系中，得到所述第一时刻、第二时刻以及第三时刻下所述探针标定架上多个所述光学反光球在所述第一三维坐标系中的反光球转换空间坐标值。