[发明专利]一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备

说明书

本发明公开一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备。其中，所述方法包括：获得目标牙齿配准三维模型、目标牙齿配准实体模型和第二目标牙齿模型；根据对目标牙齿配准三维模型配准后的基体三维模型上至少三个点在虚拟坐标系下的坐标，获得目标牙齿配准三维模型在虚拟坐标系下的位置姿态矩阵；将目标牙齿配准实体模型安装到配准标准板上，根据三个光学标记以及上述至少三个点对应的目标牙齿配准实体模型上的点，获得目标牙齿配准实体模型在视觉坐标系下的位置姿态矩阵，根据上述两个位置姿态矩阵，获得虚拟坐标系和视觉坐标系之间的对应关系。本发明提供的用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备，提高了两个坐标系之间配准的精度。

技术领域

本发明涉及医疗机器人技术领域，具体涉及一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备。

背景技术

机器人的智能化、高精准度等特点，使其在口腔医学领域的应用具有独特优势，由于口腔内结构精细复杂，需要通过机器人的定位导航系统才能进行精准定位，以提高治疗效果。

种牙手术前，医生在基于患者CT图像重建的三维模型上规划出手术路径，在手术时需要将虚拟空间坐标系与视觉坐标系进行配准，虚拟空间坐标系即CT图像重建患者的牙列的三维模型所在的坐标系，视觉坐标系即机器人视觉导航设备的坐标系。现有技术中，常采用标记点配准法实现虚拟空间坐标系与视觉坐标系的配准，即通过确立医学图像上的标记点与人体上相对应的标记点间的映射关系，来建立两个空间坐标系的映射关系，上述标记点既可以是颌骨或牙齿解剖标志点，也可以是体积较小的人造标记点。采用解剖标志点配准精度较低，而采用人造标记点来进行配准，需要将其植入患者的牙槽突或颌骨，这会给患者造成不必要的创伤甚至引发感染。

因此，如何提出一种坐标系配准方法，能够用于机器人辅助种牙手术中，以提高坐标系之间配准的精度成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于种牙手术视觉导航的配准方法及电子设备。

一方面，本发明提出一种用于种牙手术视觉导航的配准方法，包括：

获得目标牙齿配准三维模型以及对应的目标牙齿配准实体模型，所述目标牙齿配准三维模型包括第一目标牙齿三维模型和基体三维模型，所述第一目标牙齿三维模型和基体三维模型一体连接；其中，所述基体三维模型是预设的；

获得第二目标牙齿三维模型，所述第二目标牙齿模型与所述第一目标牙齿模型相对应；

以所述第二目标牙齿三维模型为基准，将所述目标牙齿配准三维模型与所述第二目标牙齿三维模型进行配准；

获得配准后的基体三维模型上至少三个点在所述第二目标牙齿三维模型所在虚拟坐标系下的坐标，根据所述至少三个点在所述虚拟坐标系下的坐标获得所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵；其中，所述至少三个点是预设的且所述至少三个点不在一条直线上；

将所述目标牙齿配准实体模型安装到预制的配准标准板上，所述配准标准板包括三个光学标记；

获取所述三个光学标记在视觉坐标系下的坐标，并根据所述三个光学标记在所述视觉坐标系下的坐标获得齐次矩阵；

根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述配准标准板坐标系下的坐标以及所述齐次矩阵，获得与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标；

根据与所述基体三维模型上所述至少三个点对应的所述目标牙齿配准实体模型上的点在所述视觉坐标系下的坐标，获得所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵；

根据所述目标牙齿配准三维模型在所述虚拟坐标系下的位置姿态矩阵和所述目标牙齿配准实体模型在所述视觉坐标系下的位置姿态矩阵，获得所述虚拟坐标系和所述视觉坐标系之间的对应关系。