一种骨科机器人定位方法、系统、设备及介质与流程

技术特征：
1.一种骨科机器人定位装置，其特征在于，包括示踪器、3d c型臂、结构光平台和骨科机器人主机；所述示踪器用于提供原点坐标；所述3d c型臂：用于在示踪器固定在预设位置后，获取脊椎ct图像上传到骨科机器人主机；所述结构光平台：用于扫描脊椎获取第一表面点云，并上传到骨科机器人主机；所述骨科机器人主机中还包括脊柱3d图像生成模块和定位模块；所述脊柱3d图像生成模块：用于根据第一表面点云和脊椎ct图像进行点云粗－精配准，得到脊柱3d图像；所述定位模块：用于并根据脊柱3d图像进行定位。2.根据权利要求1所述的一种骨科机器人定位系统，其特征在于，所述结构光平台包括工业相机、投影仪、补光灯和移动平台，所述投影仪和工业相机配合用于进行结构光扫描，补光灯用于在进行结构光扫描过程中补光，移动平台用于调整结构光平台位置。3.一种骨科机器人定位方法，基于权利要求1-2中任一项所述的一种骨科机器人定位装置，其特征在于，包括以下步骤：将示踪器固定在预设位置，并获取脊椎ct图像上传到骨科机器人主机；骨科机器人主机根据脊椎ct图像控制结构光平台移动到待工作位置；通过结构光平台扫描脊椎获取第一表面点云，并上传到骨科机器人主机；骨科机器人主机根据第一表面点云和脊椎ct图像进行点云粗－精配准，得到脊柱3d图像；骨科机器人主机根据脊柱3d图像进行定位。4.根据权利要求3所述的一种骨科机器人定位方法，其特征在于，所述通过结构光平台扫描脊椎获取第一表面点云，具体包括以下步骤：通过投影仪投照结构光图案；通过工业相机采集结构光图案，并上传到骨科机器人主机；骨科机器人主机根据三角原理确定三维坐标得到第一表面点云。5.根据权利要求3所述的一种骨科机器人定位方法，其特征在于，所述根据第一表面点云和脊椎ct图像进行点云粗－精配准得到脊柱3d图像，具体包括以下步骤：对第一表面点云和脊椎ct图像进行点云粗配准，得到粗配准脊椎ct图像和粗配准第一表面点云；根据粗配准脊椎ct图像和粗配准第一表面点云进行点云精配准得到旋转向量、平移向量和最优漂移参数；根据旋转向量、平移向量和最优漂移参数调节调整粗配准脊椎ct图像和粗配准第一表面点云得到ct完整点云。6.根据权利要求5所述的一种骨科机器人定位方法，其特征在于，所述点云粗配准具体包括以下步骤：在骨科机器人坐标系下，利用骨科机器人红外定位以示踪器为基准点，计算出第一表面点云和脊椎ct图像间的旋转向量和平移向量；将脊椎ct图像叠加到第一表面点云上，使二者都处于同一坐标系下，得到粗配准脊椎
ct图像和粗配准第一表面点云。7.根据权利要求5所述的一种骨科机器人定位方法，其特征在于，所述点云精配准具体包括以下步骤：根据粗配准脊椎ct图像和粗配准第一表面点云，建立脊椎漂移数学模型；对粗配准脊椎ct图像和粗配准第一表面点云构建k-d树；使用k-d树进行双向距离搜索，计算各个点对的欧氏距离；根据欧氏距离和漂移数学模型采用加权最小二乘法进行联合优化，得到最优漂移参数和刚性变换矩阵；判断最优漂移参数和刚性变换矩阵是否收敛，若不收敛则迭代至收敛，若收敛则输出此时的旋转向量、平移向量、最优漂移参数和最优漂移参数。8.根据权利要求3所述的一种骨科机器人定位方法，其特征在于，所述获取脊椎ct图像时通过3d c型臂匀速扫描。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现权利要求3-8中任一项所述的一种骨科机器人定位方法。10.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现权利要求3-8中任一项所述的一种骨科机器人定位方法。

技术总结
本发明属于医疗手术用品技术领域，具体公开了一种骨科机器人定位方法、系统、设备及介质。一种骨科机器人定位方法，包括以下步骤：将示踪器固定在预设位置，并获取脊椎CT图像上传到骨科机器人主机；骨科机器人主机根据脊椎CT图像控制结构光平台移动到待工作位置；通过结构光平台扫描脊椎获取第一表面点云，并上传到骨科机器人主机；骨科机器人主机根据第一表面点云－脊椎CT图像进行点云粗-精配准，得到脊柱3D图像；骨科机器人主机根据脊柱3D图像进行定位。本发明通过对第一表面点云和脊椎CT图像进行点云粗－精片配准，先确定大概，再进行具体配准，提高了配准精度，精简了配准过程。精简了配准过程。精简了配准过程。


技术研发人员：袁宁 张勇 陈睿 田伟
受保护的技术使用者：北京积水潭医院
技术研发日：2022.07.27
技术公布日：2022/10/20