[发明专利]基于平板电脑的手术导航和增强现实系统

权利要求书

1.基于平板电脑的手术导航和增强现实系统，其特征在于：采用置有用于红外跟踪的参考架，屏幕不低于800X600的分辨率，支持多点触控及手写输入，支持Wi-Fi无线连接方式，不低于8小时电力续航时间的平板电脑与改进的手术导航系统excelim-04或者由主计算机、红外定位仪及相关周边设备组成的更高版本的导航仪构成。

2.根据权利要求1所述的手术导航和增强现实系统，其特征在于：导航仪与平板电脑通过Wi-Fi无线连接实时通信，将导航仪的数据发送到平板电脑上，同时对平板电脑拍摄的实时手术视频图像进行虚拟图像和实时手术图像叠加并显示在平板电脑的屏幕上。

3.根据权利要求1所述的手术导航和增强现实系统，其特征在于：根据图像提取特征点,建立特征点之间的匹配关系，根据图像上对应的特征点分别为u_i(x_i,y_i)，u_i′(x_i′,y_i，)，则有关系或表示为V^TF＝0，其中：

F＝[F₁₁,F₁₂,F₁₃,F₂₁,F₂₂,F₂₃,F₃₁,F₃₂,F₃₃]，

V＝[x_i′x_i,x_i′y_i,x_i′ζ,y_i′x_i,y_i′y_i,y_i′ζ,x_iζ,y_iζ,ζ²]，

由此通过至少7个匹配点关系即可求得基础矩阵F；再利用对极几何原理得到图像分别的投影矩阵P和P'，P＝[I|0]，计算e'以满足对极限制e^TF＝0，得到场景的三维重建mine_u(u,PU)²+e_u(u',P'U)²，再利用红外定位仪获取场景在平板电脑参考架中的变换关系T_rm，参考架坐标到平板电脑显示屏的变换关系T_rc＝T_rm*P'；手术过程中拍摄病人的实时视频，并且由红外定位仪实时跟踪手术探针的空间位置，根据T_rc计算出探针在视频图像上的位置，并且将病人的术前数据图像叠加在视频中病人的相应位置上，实现医学增强现实效果。

4.根据权利要求3所述的基于平板电脑的手术导航和增强现实系统，其特征在于：所述平板电脑自带的摄像头将术前拍摄的病人图像用以场景的三维重建。