一种基于多目立体视觉的手术器械跟踪定位策略-江苏大学.PDF

２０１８年１月 第３９卷　第１期 Ｊａｎ．２０１８ Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７７７５．２０１８．０１．０１０ 一种基于多目立体视觉的手术器械跟踪定位策略 １，２ ２ １ ２ 赵昕扬 ，刘仰川 ，高万荣 ，高　欣 （１．南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京２１００９４；２．中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州２１５１６３） 摘要：提出了一种基于多目立体视觉的手术器械跟踪定位策略．利用２个以上的摄像机构建多目 立体视觉系统，采用投影线交点法重建靶标的空间坐标．当无光线遮挡时，通过扩展投影线方程数 量进行多目立体重建；当某一摄像机的光线被遮挡时，进行双目立体重建．利用自行搭建的三目立 体视觉系统，通过自制的多标志点手术器械的跟踪定位试验，实现对该策略有效性的测试．结果表 明：在不同光线遮挡条件下，系统均能实现定位功能，且静态定位和动态定位误差均小于０．１５ｍｍ； 该策略能够在一定程度上解决光线遮挡问题，避免手术器械定位信息丢失，在满足使用精度需求的 情况下，提高了系统的可靠性． 关键词：手术器械；定位；手术导航；立体视觉；光线遮挡 中图分类号：ＴＰ３９１．７　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１６７１－７７７５（２０１８）０１－００５７－０７ 引文格式：赵昕扬，刘仰川，高万荣，等．一种基于多目立体视觉的手术器械跟踪定位策略［Ｊ］．江苏大学学报（自然科学版），２０１８， ３９（１）：５７－６３． Ａｍｕｌｔｉｖｉｅｗｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎｂａｓｅｄｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｓｕｒｇｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ １，２ ２ １ ２ ＺＨＡＯＸｉｎｙａｎｇ ，ＬＩＵＹａｎｇｃｈｕａｎ，ＧＡＯＷａｎｒｏｎｇ，ＧＡＯＸｉｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００９４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｕｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１５１６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｕｌｔｉｖｉｅｗｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎｂａｓｅｄｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｓｕｒｇｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｍｕｌｔｉｖｉｅｗｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇｍｏｒｅｔｈａｎｔｗｏｃａｍｅｒａｓ，ａｎｄｔｈｅｓｐａｔｉａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｔａｒｇｅｔｗａｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｌｉｎｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗｉｔｈ ｎｏｌｉｎｅｏｆｓｉｇｈｔｂｌｏｃｋｉｎｇ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｔａｒｇｅｔｗａｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｅｘｔｅｎｄｉｎｇｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｗｉｔｈｌｉｎｅｏｆｓｉｇｈｔｂｌｏｃｋｉｎｇｉｎｏｎｅｃａｍｅｒａ，ｔｈｅｂｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓ ｕｓｅｄ．Ｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｆｏｒａｓｅｌｆｍａｄｅｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔｓｕｒｇｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗｉｔｈａｓｅｌｆｂｕｉｌｔ ｔｒｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｖｉｓ