[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

说明书

本发明涉及一种混合现实手术导航系统的标定装置及标定方法，标定装置，包括：标定块本体和设于标定块本体第一侧面上的手持握杆；光学追踪模块，其上设有荧光小球，设于标定块本体的第二侧面上，其中第一侧面和第二侧面为不同侧面；标定块本体的四个顶角处设有对齐标志点，其中三个对齐标志点在一个平面中；标定块本体中设有对齐观察槽，标定块本体上设有多个探针容纳孔和与各探针容纳孔一一对应的手术器械容纳孔，且各手术器械容纳孔的中心轴线与对应探针容纳孔的中心轴线在一条直线上。与现有技术相比，本发明可同时完成混合现实空间标定以及手术器械的标定，具有功能多用性，标定块可一次对齐多个标志点，可节省标定时长。

技术领域

本发明涉及标定装置标定方法，尤其是涉及一种混合现实手术导航系统的标定装置及标定方法。

背景技术

混合现实手术导航系统可以通过将计算机中生成的虚拟组织器官或辅助信息叠加到真实的手术场景中，从而构建出虚实融合的外科手术操作环境。操作员通过佩戴光学半透视式头盔显示器，可以观察到肉眼无法看到的重要皮下软硬组织。在扩展操作员对环境视觉感知能力的同时，提升了操作的安全性和可靠性。为达到虚实动态融合的效果，需要对混合光学透视式头盔显示器与导航系统世界坐标系进行标定。此外，为实现手术器械的动态跟踪，需要对手术器械进行标定。混合现实手术导航系统的标定精度对术中虚实融合的效果起决定性影响，现有的标定方案主要包括点云配准方案、标志点配准方法、计算机视觉配准法等。

中国专利CN201910905977.0公布了一种基于标志点的混合现实手术导航系统。通过将病人与标志点同时进行三维成像，完成影像分割与三维重建，并将模型传输到混合现实设备显示。该方法的缺点在于标定过程复杂，且缺乏实时性。中国专利CN202011199791.7公布了一种基于整体点云与局部点云配准的方法，最终实现了混合现实设备下的虚实融合。但是该方法对计算资源要求较高，且虚实融合精度任需提升。综上，现有的混合现实导航系统标定装置及方法存在精度较差、实时性较差、稳定性较差、无法同时完成手术器械标定等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种混合现实手术导航系统的标定装置及标定方法，可同时完成混合现实空间标定以及手术器械的标定，具有功能多用性，标定块可一次对齐多个标志点，可节省标定时长。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种混合现实手术导航系统的标定装置，包括：

标定块本体和设于标定块本体第一侧面上的手持握杆；

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

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

所述标定块本体中设有对齐观察槽，该对齐观察槽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，所述标定块本体上设有多个探针容纳孔和与各探针容纳孔一一对应的手术器械容纳孔，所有探针容纳孔和手术器械容纳孔的一端均延伸至标定块本体的表面，另一端均延伸至对齐观察槽，且各手术器械容纳孔的中心轴线与对应探针容纳孔的中心轴线在一条直线上。

所述光学追踪模块包括基座，所述荧光小球至少设有三个，并安装于基座上。

所述标定块本体为立方体。

所述探针容纳孔的一端延伸至标定块本体的第五侧面，所述手术器械容纳孔的一端延伸至标定块本体的第六侧面，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。

所述第一侧面和第六侧面为同一侧面。

所述标定块本体的其他顶点中的至少三个上设有辅助对齐标志点，辅助对齐标志点的形状与对齐标志点的形状不同，其中，所述其他顶点为除设有对齐标志点之外的顶点。