[发明专利]机器人与影像设备的空间注册方法、装置及电子设备

说明书

本发明公开了一种机器人与影像设备的空间注册方法、装置及电子设备，其中方法包括：基于标记物组建立中间坐标系，对透视图像进行处理生成透视图像坐标系，确定透视图像坐标系和中间坐标系的相对位姿关系；确定机器人坐标系和中间坐标系的相对位姿关系，进而确定机器人坐标系和透视图像坐标系的相对位姿关系；基于透视扫描区域的圆心建立影像设备坐标系，并确定透视图像坐标系和影像设备坐标系的相对位姿关系；确定机器人坐标系和影像设备坐标系的相对位姿关系，实现机器人与影像设备的空间注册；本发明提供的空间注册方法减小了注册误差，医生进行基本医学影像设备操作和影像分析即可实现手术机器人与医学影像设备的快速、高精度空间注册。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种机器人与影像设备的空间注册方法、装置及电子设备。

背景技术

手术机器人具有定位精准、可重复性高、能有效提升医生手术操作能力等优点，已经被越来越广泛应用于临床手术实施。使用手术机器人对患者实施手术的前提是确定患者空间与机器人操作空间的相对位置关系，患者空间通常通过医学影像设备例如CT扫描CT影像来确定，为了在确定患者空间的同时避免手术机器人碰撞医学影像设备，需要确定机器人操作空间与医学影像设备空间的相对位置关系，即实现手术机器人与医学影像设备的空间注册。

目前常用的一种技术手段是利用光学或电磁定位设备确定手术机器人、医学影像设备和患者空间的相对位置关系。具体实施时，在机器人和患者上安装光学或电磁定位标记，用光学或电磁定位设备追踪定位标记确定机器人操作空间和患者空间的相对位置关系，通过医学影像设备扫描患者上安装的定位标记确定医学影像设备空间和患者空间的相对位置关系，进一步实现手术机器人与医学影像设备的空间注册。

另一种技术手段是采用手术机器人触碰标记点的方法确定机器人操作空间和医学影像设备空间的相对位置关系。具体实施时，在患者上安装标记点，通过机器人触碰标记点确定机器人操作空间和患者空间的相对位置关系，通过医学影像设备扫描患者上安装的标记点确定医学影像设备空间和患者空间的相对位置关系，进一步实现手术机器人与医学影像设备的空间注册。

上述两种技术手段虽然能够实现手术机器人与医学影像设备的空间注册，但是存在以下问题：

1、光学或电磁定位设备容易受到光线遮挡、手术器械铁磁干扰等不良影响，这会直接导致注册误差甚至造成注册失败；且定位设备价格昂贵，其安装对手术室有特殊要求；

2、采用手术机器人触碰标记点的方法需要医生手动操控机器人触碰多个标记点，医生操作繁琐；标记点的中心位置、被触碰时标记点移动、医生手动操控机器人触碰标记点误差等均会导致注册误差；

3、注册时间较长，进一步增加了整个手术时间；且鉴于医生普遍只对影像设备的操作和影像分析具有深入研究，所使用定位设备和注册方法对医生的学习能力和操作技能的要求较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人与影像设备的空间注册方法、装置及电子设备，以解决现有机器人与影像设备的空间注册容易导致注册误差、注册时间长、操作复杂繁琐对医生要求高且成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种机器人与影像设备的空间注册方法，包括：

将机器人的标记物组移动至影像设备透视范围内，基于所述标记物组建立中间坐标系；

获取影像设备对标记物组进行扫描得到的透视图像，对所述透视图像进行处理生成透视图像坐标系，确定透视图像坐标系和中间坐标系的相对位姿关系；

接收预先设置的机器人坐标系，确定所述机器人坐标系和所述中间坐标系的相对位姿关系；

确定机器人坐标系和透视图像坐标系的相对位姿关系；

获取影像设备的透视扫描区域，基于所述透视扫描区域的圆心建立影像设备坐标系，并确定透视图像坐标系和影像设备坐标系的相对位姿关系；