[发明专利]基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法

权利要求书

1.基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：医学图像空间内对病灶靶点、穿刺入针点以及穿刺路径位姿的定位；

步骤2：双目摄像机图像空间内对患者皮肤表层标记弹定位；

步骤3：双目摄像机图像空间内对机器人空间坐标的定位；

步骤4：计算出机器人空间内病灶靶点、穿刺入针点和穿刺路径位姿的定位。

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法，其特征在于，步骤1中，医学图像定位通过CT图像坐标系，且CT图像坐标系通过3D模型仿射坐标系建立与3D模型仿射坐标系一一对应的3D模型。

3.根据权利要求2所述的基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法，其特征在于，步骤1中，在3D模型上粘贴至少4个标记点建立一个3D模型仿射坐标系，通过不在同一平面内的4个标记点建立参考坐标系，任选其中一个标记点M₀(x_m0,y_m0,z_m0)作为参考坐标系原点，且平行于CT图像坐标系的三个坐标轴方向，则3D模型仿射坐标系相对于CT图像坐标系发生了平移和旋转，其分别在x、y、z轴上平移距离为x_m0、y_m0、z_m0，其沿x、y、z轴旋转为0；

其他三个标记点M₁(x_m1,y_m1,z_m1)、M₂(x_m2,y_m,2,z_m2)、M₃(x_m3,y_m3,z_m3)建立仿射关系，从3D模型放射坐标系到图像坐标系的映射矩阵可表示为如下：

其转换公式可表示为：

图像坐标系中的任意一点P(x_mp,y_mp,z_mp)在3D模型上都有唯一的一点与之对应。

4.根据权利要求1所述的基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法，其特征在于，步骤2中，双目摄像机图像定位通过双目摄像机光学坐标系，且双目摄像机光学坐标系与3D模型仿射坐标系建立一一对应关系，通过双目摄像机做光学定位计算，求得四个标记点在光学坐标系下的坐标位置，建立摄像机光学坐标系到3D模型仿射坐标系的转换矩阵：

双目摄像机光学坐标系和3D模型仿射坐标系建立了一一对应的关系。

5.根据权利要求4所述的基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法，其特征在于，步骤2中，3D模型上的任意一点在双目摄像机光学坐标系上都有唯一的一点与之对应，其转换公式可表示为：

求得图像坐标系中的点对应到摄像机光学坐标系下的映射关系为：

其中，是图像坐标系到摄像机坐标系的映射矩阵。

6.根据权利要求1所述的基于双目视觉定位的穿刺手术空间映射方法，其特征在于，步骤3中，机器人空间坐标定位通过机器人坐标系，且机器人坐标系与机器人放射坐标系建立一一对应关系，在机器人末端选取四个标记点，作为机器人的标记点，可建立机器人坐标系到机器人仿射坐标系之间的转换矩阵：

其转换公式可表示为：

机器人坐标系和机器人仿射坐标系建立了一一对应的关系，机器人的任意一点在机器人仿射坐标系上都有唯一的一点与之对应。