[发明专利]一种混合现实手术导航系统的标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种混合现实手术导航系统的标定装置，其特征在于，包括：

标定块本体(1)和设于标定块本体(1)第一侧面上的手持握杆(10)；

光学追踪模块，其上设有荧光小球(14)，设于标定块本体(1)的第二侧面上，其中第一侧面和第二侧面为不同侧面；

所述标定块本体(1)的四个顶角处设有对齐标志点(4)，其中三个对齐标志点(4)在一个平面中，第四个对齐标志点(4)不在所述平面中；

所述标定块本体(1)中设有对齐观察槽(5)，该对齐观察槽(5)贯穿第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和第四侧面为相交的两个侧面，所述标定块本体(1)上设有多个探针容纳孔(2)和与各探针容纳孔(2)一一对应的手术器械容纳孔(9)，所有探针容纳孔(2)和手术器械容纳孔(9)的一端均延伸至标定块本体(1)的表面，另一端均延伸至对齐观察槽(5)，且各手术器械容纳孔(9)的中心轴线与对应探针容纳孔(2)的中心轴线在一条直线上。

2.根据权利要求1所述的一种混合现实手术导航系统的标定装置，其特征在于，所述光学追踪模块包括基座(13)，所述荧光小球(14)至少设有三个，并安装于基座(13)上。

3.根据权利要求1所述的一种混合现实手术导航系统的标定装置，其特征在于，所述标定块本体(1)为立方体。

4.根据权利要求1所述的一种混合现实手术导航系统的标定装置，其特征在于，所述探针容纳孔(2)的一端延伸至标定块本体(1)的第五侧面，所述手术器械容纳孔(9)的一端延伸至标定块本体(1)的第六侧面，所述第五侧面和第六侧面相互平行，均与第三侧面垂直，且和第四侧面垂直。

5.根据权利要求4所述的一种混合现实手术导航系统的标定装置，其特征在于，所述第一侧面和第六侧面为同一侧面。

6.根据权利要求1所述的一种混合现实手术导航系统的标定装置，其特征在于，所述标定块本体(1)的其他顶点中的至少三个上设有辅助对齐标志点(11)，辅助对齐标志点的形状与对齐标志点(4)的形状不同，其中，所述其他顶点为除设有对齐标志点(4)之外的顶点。

7.一种如权利要求1-6中任一所述的一种混合现实手术导航系统的标定装置的标定方法，其特征在于，包括混合现实与物理空间的标定过程和手术器械的标定过程。

8.根据权利要求7所述的标定方法，其特征在于，所述混合现实与物理空间的标定过程具体包括：

步骤A1：启动光学定位跟踪器(18)；

步骤A2：在虚拟空间中显示一个轮廓与标定块本体(1)一致的虚拟对象，并生成虚拟对象在混合现实中的各点坐标，其中，所述虚拟对象至少包括与各对齐标志点(4)一一对应的多个虚拟对齐标志点(20)；

步骤A3：采集标定块本体(1)的图像，并检测标定块本体(1)上的对齐标志点(4)，当所有对齐标志点(4)和虚拟对齐标志点(20)重合，且荧光小球(14)被光学定位跟踪器(18)捕捉到时，完成标定。

9.根据权利要求8所述的标定方法，其特征在于，所述步骤A3中当所有对齐标志点(4)和虚拟对齐标志点(20)重合，且荧光小球(14)被光学定位跟踪器(18)捕捉到并持续设定时长后，完成标定。

10.根据权利要求7所述的标定方法，其特征在于，所述手术器械的标定过程具体包括：

步骤B1：启动光学定位跟踪器(18)；

步骤B2：将标定块本体(1)水平放置，保持稳定，并使其保持在导航世界坐标系T1的跟踪范围之内，并保持标定块上的荧光小球(14)不被遮挡；

步骤B3：将探针(23)插入探针容纳孔(2)中，直至在对齐观察槽(5)中能够看到探针(23)的尖点。

步骤B4：将手术器械(24)插入手术器械容纳孔(9)，直至在对齐观察槽(5)中能够看到手术器械(24)的尖点。

步骤B5：不断调整手术器械(24)与探针(23)的位置，直至在对齐观察槽(5)中观察到探针(23)的尖点与手术器械(24)的尖点对齐。

步骤B6：光学定位跟踪器(18)同时跟踪探针(23)的尖点，得到手术器械(24)的尖点相对于光学定位跟踪器(18)的位姿，至此完成手术器械(24)的标定。