[发明专利]用于探测和追踪图像姿态的图像导航系统

摘要

用于手术过程中追踪手术仪器的图像导航系统。该图像导航系统包括用于捕获光学可视图案的图像的多个照相机，该照相机适于位于手术区域之外。处理系统接收并处理该图像，以识别该图案并三角测量每个图案相对于照相机的位置和方向。该处理系统利用参考数据集识别该图案。

主权项

1.用于追踪坐标参考框架中的可移动物体的姿态的系统，该系统包括：/n正在被追踪物体上的光学-可视目标图案，所述图案包含位于贴片上的多个2D有鲜明对比的形状，所述有鲜明对比的形状被设置从而将所述图案与其它图案唯一地区分开；/n光学传感器组件，与所述物体间隔开，将所述光学传感器组件定位并且配置以捕获至少一部分所述图案的图像，所述传感器组件包括至少两个照相机，每个照相机配置以捕获所述一部分所述图案的2D图像，每个2D图像与其它2D图像处于所述一部分所述图案的不同视角；/n存储的数据，用于有鲜明对比的形状的多个不同图案，该存储的数据包括，对于每个不同图案，基于图案中有鲜明对比的形状的设置的、定义点的一组3D坐标，以及/n处理器，与每个照相机相关联，用于检索用于有鲜明对比的形状的所述多个不同图案的所述存储的数据，所述处理器配置为在所述2D图像中定位多个定义点，并且确定所述每个定义点和其邻近的两个定义点之间的一对基向量，所述处理器配置为，利用该基向量确定适用于每个2D图像中图案的有鲜明对比形状的校正仿射变换，并且利用该校正仿射变换预测每个图像中的格的位置，所述处理器配置为在每个预测的格位置分析所述2D图像以确定一组描述符，每个描述符描述了相应的局部区域，所述处理器配置为比较所述描述符与所述存储的数据中的并且与特定贴片相关的描述符库，计算每个描述符与每个库描述符之间的匹配分数，对最高分数进行处理以确定相关的贴片，以及/n处理器，配置为访问由一个或多个贴片形成的追踪图案的模型的数据库，该数据库包括格上每个定义点的3D模型位置，利用估计的刚体变换，唯一地识别基于追踪图案上的定义点的模型，并且利用所述照相机的已知位置执行立体三角测量，以确定每个定义点的3D位置的估计，所述处理器配置为计算刚体变换，以将上述定义点转换为目标坐标系统，从而确定所述物体的姿态。/n