[发明专利]通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法

权利要求书

1.一种通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)根据手术方案建立操作目标的虚拟模型，得到第一有向包围盒；

(2)通过相机采集操作目标的至少一组点云；

(3)根据所述点云求得第二有向包围盒；

(4)对所述第一有向包围盒和所述第二有向包围盒进行粗配准，得到所述操作目标与虚拟模型的位置关系和所述操作目标与相机的位置关系。

2.如权利要求1所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述相机为结构光相机，所述步骤(2)包括：

(2-1)定义所述相机的初始位置为零位点，所述相机采集所述操作目标的点云；

(2-2)从零位点开始，旋转所述相机，每次旋转均采集所述操作目标的点云，得到至少二组点云。

3.如权利要求1所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：

(3-1)识别每组点云中的平面，并将所述平面从所述点云中分割；

(3-2)移除每组点云中的离群点；

(3-3)将每组点云整体投影至所述平面；

(3-4)根据所述平面上点云投影之间得距离区分点云团；

(3-5)通过所述点云团求得所述第二有向包围盒。

4.如权利要求1所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述对所述第一有向包围盒和所述第二有向包围盒进行粗配准，具体为：

通过位姿变换矩阵得到所述操作目标与虚拟模型的位置关系：(M₁)^-1M₂，

其中，M₁为所述第一有向包围盒的位姿矩阵，M₂为所述第二有向包围盒的位姿矩阵。

5.如权利要求1所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述方法还包括：

(5)对所述点云进行合并，获得第一点集，根据所述虚拟模型获得第二点集；

(6)对所述第一点集和所述第二点集进行精配准，得到所述操作目标与虚拟模型的位置关系和所述操作目标与相机的位置关系。

6.如权利要求5所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述步骤(5)，具体为：

(5-1)根据坐标变换信息合并点云；

(5-2)根据以下公式定义所述第一点集和第二点集：

P_L＝{P_i}∈R³,Q＝{Q_i}∈R³,i＝1,2,3,···,N；

其中，P为所述第一点集，Q为所述第二点集，R为旋转矩阵，T为平移矩阵，i为坐标数量，N为最大坐标数量。

7.如权利要求5所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述对所述第一点集和所述第二点集进行精配准，包括以下步骤：

(6-1)将所述第一点集和所述第二点集中心化；

(6-2)根据所述第一点集和所述第二点集计算旋转矩阵和平移矩阵；

(6-3)判断误差是否小于预设阈值，如果是，则输出所述操作目标与虚拟模型的位置关系和所述操作目标与相机的位置关系，否则，继续步骤(6-1)。

8.如权利要求7所述通过下颌骨重建机器人定位操作目标的方法，其特征在于，所述步骤(6-1)具体为：

根据以下公式将所述第一点集和所述第二点集中心化：

其中，P为所述第一点集，Q为所述第二点集，i为坐标数量，N为最大坐标数量。