[发明专利]一种视觉定位方法、系统、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种视觉定位方法、系统、装置及存储介质，该方法包括在患者体表喷印或粘贴多个铅质二维码；对患者进行扫描，建立术前的三维模型，并获取第一坐标组；获取第二坐标组；对每个铅质二维码进行识别与编码，得到每个铅质二维码的唯一标记ID；根据第一坐标组和第二坐标组，计算得到三组配准参数；根据三组配准参数，计算每个铅质二维码的中心的重投影误差；使用非线性最小二乘法对三组配准参数进行优化，得到优化后的配准参数；根据优化后的配准参数，确定术中患者真实的病灶位置。本发明所需装置简单、精度高、时间短；能够将术中相机视觉系统中病灶区域与术前三维成像系统中的病灶区域进行配准；本发明可广泛应用于手术导航技术领域。

技术领域

本发明涉及手术导航技术领域，尤其是一种视觉定位方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

现有的外科手术经常需要术前三维影像数据对病灶区域进行辅助定位。在手术过程中，利用计算机技术将术前病人的三维影像数据(来自CT计算机断层扫描、MRI核磁共振成像等)与实际手术过程中患者的病灶区域统一起来。

目前，这种三维影像数据与术中病人的真实病灶区域坐标实现统一的技术，包括：传统的三点定位方式；通过解剖标志点、体内预埋标记物等方式实现配准；使用较大型的配准装置以及在手术床边安装固定装置来辅助配准；使用红外光、激光、结构光等方法进行配准。

以上技术的缺陷包括：(1)传统的三点定位方式配准误差较大，主要原因是病人在扫描CT时与开始配准时，标记点会随着病人体态的变化而发生变化，这种误差甚至会是厘米级别的，而且无法克服；(2)通过解剖标志点和体内预埋标记物进行配准的方法，对患者是有创的，增加了额外风险，并且使得术前配准准备时间漫长，延长了手术时间，术后也需要更多恢复时间；(3)通过较大型的配准装置以及在手术床边安装固定装置来辅助配准的方法，操作十分繁琐，需要对标记物、固定装置进行人工安放，术前准备时间过长，效率低下；并且，久而久之，由于物理磨损，配准精度会快速下降；(4)采用结构光进行影像配准的技术，设备过多，在手术台上方的较小空间还需要放置其他术中所需设备，难以为配准技术腾挪出更多的空间，操作多有不便；另外，需要将结构光导航仪上的摄像机坐标系、病灶区域附近的静态基准坐标系、末端执行器的坐标系以及手术导航系统导航影像坐标系统进行转换，叠加多次，累计误差也相对增大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种视觉定位方法、系统、装置及存储介质。

本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例包括一种视觉定位方法，包括：

在患者体表喷印或粘贴多个铅质二维码；

对患者进行扫描，建立术前的三维模型，并获取第一坐标组，所述第一坐标组为多个所述铅质二维码的中心在所述三维模型中的坐标；

获取第二坐标组，所述第二坐标组为多个所述铅质二维码的中心在术中相机坐标系中的坐标；

对每个所述铅质二维码进行识别与编码，得到每个所述铅质二维码的唯一标记ID；

根据所述第一坐标组和所述第二坐标组，计算得到多组配准参数；

根据多组所述配准参数，计算每个所述铅质二维码的中心的重投影误差；

使用非线性最小二乘法对多组所述配准参数进行优化，得到优化后的配准参数；

根据所述优化后的配准参数，确定术中患者真实的病灶位置。

进一步地，所述铅质二维码通过以下至少一种方式形成：

由铅粉材质喷绘二维码；

或者在铅层上贴附二维码。

进一步地，所述铅质二维码被设置成以下样式：