[发明专利]一种基于增强现实的手术导航图像显示方法和系统

权利要求书

1.一种基于增强现实的手术导航图像显示方法，其特征在于，包括：

判断标志物上的标志点是否被遮挡；

若所述标志物上的标志点被遮挡，则执行以下步骤：

获取所述标志物当前时刻的角速度、加速度和磁场的测量值，并根据所述标志物当前时刻的角速度、加速度和磁场的测量值生成表征所述标志物的姿态信息的俯仰角、横滚角和航向角，以及所述标志物当前时刻的姿态旋转矩阵；

获取所述标志物上的标志点的三维空间坐标以及所述标志点与初始定义的原点之间的三维空间位移；

基于预设算法模型对所述标志物当前时刻的姿态旋转矩阵、所述标志物上的标志点的三维空间坐标以及所述标志点与初始定义的原点之间的三维空间位移进行处理，以得到当前时刻的原点的三维空间坐标；

根据目标物与初始定义的原点之间的位置关系以及当前时刻的原点的三维空间坐标，得到当前时刻所述目标物的位置信息；

将所述姿态信息与所述位置信息作为所述目标物的位姿追踪结果，并将所述位姿追踪结果与真实场景进行结合，以生成手术导航图像。

2.根据权利要求1所述的基于增强现实的手术导航图像显示方法，其特征在于，所述判断标志物上的标志点是否被遮挡的步骤，包括：

通过摄像头实时采集图像，并确定所述图像中标志物上的标志点的数量是否大于预设阈值；

若所述标志物上的标志点的数量大于预设阈值，则所述标志物上的标志点未被遮挡；若所述标志物上的标志点的数量小于预设阈值，则所述标志物上的标志点被遮挡。

3.根据权利要求1所述的基于增强现实的手术导航图像显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述标志物上的标志点未被遮挡，则执行以下步骤：

直接获取当前时刻目标物的位置信息和姿态信息；

将所述位姿信息和所述姿态信息作为目标物的位姿跟踪结果，并将所述位姿追踪结果与真实场景进行结合，以生成手术导航图像。

4.根据权利要求3所述的基于增强现实的手术导航图像显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述标志物上的标志点未被遮挡时获取的当前时刻目标物的姿态信息进行处理，以得到理想的角速度、加速度和磁场的测量值；

在所述标志物上的标志点被遮挡时，将所述标志物当前时刻的角速度、加速度和磁场的测量值与所述理想的角速度、加速度和磁场的测量值进行比对，以获得对应的误差值；

采用所述对应的误差值对所述志物当前时刻的角速度、加速度和磁场的测量值进行补偿，并根据所述补偿后的角速度、加速度和磁场的测量值生成表征所述标志物的姿态信息的俯仰角、横滚角和航向角，以及所述标志物当前时刻的姿态旋转矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于增强现实的手术导航图像显示方法，其特征在于，当所述标志物上的标志点被遮挡，且有两个标志点未被遮挡时，分别基于各标志点的位置信息得到当前时刻原点的位置信息并求均值，以得到当前时刻目标物的位置信息。

6.一种基于增强现实的手术导航图像显示系统，其特征在于，包括：

判断装置，用于判断标志物上的标志点是否被遮挡；

第一获取装置，用于在所述标志物上的标志点被遮挡时，获取所述标志物当前时刻的角速度、加速度和磁场的测量值，并根据所述标志物当前时刻的角速度、加速度和磁场的测量值生成表征所述标志物的姿态信息的俯仰角、横滚角和航向角，以及所述标志物当前时刻的姿态旋转矩阵；

第二获取装置，用于获取所述标志物上的标志点的三维空间坐标以及所述标志点与初始定义的原点之间的三维空间位移；

第一处理装置，用于基于预设算法模型对所述志物当前时刻的姿态旋转矩阵、所述标志物上的标志点的三维空间坐标以及所述标志点与初始定义的原点之间的三维空间位移进行处理，以得到当前时刻的原点的三维空间坐标；

第二处理装置，用于根据目标物与初始定义的原点之间的位置关系以及当前时刻的原点的三维空间坐标，得到当前时刻所述目标物的位置信息；

第一融合装置，用于将所述姿态信息与所述位置信息作为所述目标物的位姿追踪结果，并将所述位姿追踪结果与真实场景进行结合，以生成手术导航图像。