n 9 tan 9 ' )x- (tan 9 -tan 9 ' )/ (1+tan 9 tan 9r )+f----(2)
[0126] y = tan 9 x----------------------------------(3)
[0127] y = ((tan9 -(2tan9 ' /(1-tan 9 '2))) / (1+tan 9 (2tan 9 ' ) / (l_tan 9 ' 2)))) x+d---(4)
[0128] 因此，第一标记150的半径的平方可以表示为如同数学式7的（1)，数学式（1)还 可以表示为如同〈数学式7>的⑵至（4)，如果求出〈数学式7>的⑷的解，那么，就可以 算出从所述第一光源150释放的光在第一标记110的表面反射的地点的y轴坐标。
[0129] 另一方面，如果针对x整理所述〈数学式7>的1，求出其解，那么，就可以算出从所 述第一光源150释放的光在第一标记110的表面反射的地点的x轴坐标。
[0130] 因此，所述处理器140可以反复如上所述的过程，算出由第一光源150和第二光源 151释放并在第一至第三标记110、111、112的表面进行反射的地点的坐标。
[0131] 之后，利用所述第一至第三标记110、111、112的二维坐标，通过所述处理器140， 算出所述第一至第三标记110、111、112的三维坐标。S142
[0132] 如上所述，在借助处理器140而算出第一至第三标记110、111、112的三维坐标后， 通过处理器140,比较所述各个标记110、111、112的三维坐标与所述处理器140中已保存的 相互相邻的标记110、111、112间的几何学信息，从而算出附着有所述标记110、111、112的 目标物200的空间位置和方向（S150)。
[0133] 在此，如上所述，上述相邻的多个标记110、111、112之间的几何学信息可以为用 于虚拟连接相邻的多个标记110、111、112的多个直线L1、L2、L3的长度信息和用于连接上 述多个标记110、111、112的相邻的一对直线所形成的角度A1、A2、A3信息。
[0134] S卩，通过所述处理器140,比较所述各个标记110、111、112的三维坐标与所述处理 器140中已保存的，进行虚拟连接的相互相邻的标记110、111、112的直线L1、L2、L3的长度 信息、相互形成连接各标记110、111、112的相互相邻的一对直线构成的角度Al、A2、A3信 息，算出附着有所述标记11〇、111、112的目标物200的空间位置信息和方向信息。
[0135] 如上所述，就本发明一个实施例的跟踪系统及利用其的跟踪方法而言，配置于互 不相同位置的一对光源150、151中的任意一个光源，直接向各标记110、111、112的表面上 的任意一个地点释放光，使得向透镜部120侧形成反射，从而致使各标记110、111、112的第 一标记影像在成像单元130中完成成像，另一光源通过透镜部120向各标记110、111、112 的珠心方向释放光，使得再向透镜部120侧形成反射，使得各标记110、111、112的第二标记 影像在所述成像单元130中完成成像，从而使得在成像单元中按每个标记110、111、112为 单位完成一对标记影像的成像。
[0136] S卩，在成像单元130的互不相同的位置，按一个标记110、111、112为单位完成一对 标记影像的成像，从而只利用一台成像单元130,通过三角法，便能够算出所述各标记110、 111、112的三维坐标。
[0137] 因此，本发明一个实施例的跟踪系统及利用其的跟踪方法只用一台成像单元130， 便能够算出并确认附着于目标物200的标记110、111、112的空间位置信息和方向信息。
[0138] 因此，不仅可以降低跟踪系统的制作费用，而且可以实现装备的小型轻量化，从而 与现有的跟踪系统相比，具有相对少受手术空间的制约的优点。
[0139] 在如上所述的本发明的详细说明中，虽然参照本发明的优选实施例进行了说明， 但只要是本发明所属技术领域的成熟的技术人员或该技术领域的普通技术人员，就可以在 不脱离本发明的保护范围所记载的本发明的思想及技术领域的范围内，对本发明进行多种 修改及变更。
【主权项】
1. 一种跟踪系统，其特征在于，包括： 标记，其至少为3个，附着于目标物并使光反射； 光源，其为一对，在互不相同的位置向所述多个标记释放光； 透镜部，其使从所述一对光源释放并被所述多个标记反射的光通过； 成像单元，其接收通过所述透镜部的光，按每个标记为单位完成一对标记影像的成像； 及 处理器，其利用在所述成像单元中按每个标记为单位完成成像的一对标记影像，算出 所述多个标记的三维坐标后，比较所述多个标记的三维坐标与已保存的相互相邻的多个标 记间的几何学信息，算出目标物的空间位置信息与方向信息。2. 根据权利要求1所述的跟踪系统，其特征在于， 还包括分束器，其配置于所述透镜部与成像单元之间， 使从所述一对光源中的任意一个光源释放的光的一部分进行反射，使之通过所述透镜 部而向所述多个标记的珠心方向释放， 使向所述多个标记的珠心方向释放并被所述多个标记再反射且通过所述透镜部而流 入的光的一部分通过所述成像单元。3. 根据权利要求2所述的跟踪系统，其特征在于， 还包括扩散器，其配置于向所述分束器侧释放光的光源与所述分束器之间，使从所述 光源释放的光扩散。4. 根据权利要求1所述的跟踪系统，其特征在于， 所述成像单元是接收从所述多个标记反射并依次通过所述透镜部和分束器的光，从而 按每个标记为单位完成一对影像成像的摄像头。5. 根据权利要求1所述的跟踪系统，其特征在于， 所述多个标记间的几何学信息是连接所述相互相邻的多个标记的多个直线的长度信 息和所述相互相邻的一对直线构成的角度信息。6. -种跟踪方法，其特征在于，包括： 从配置于互不相同位置的一对光源，向至少3个标记释放光的步骤； 从所述一对光源释放的光被所述多个标记而向透镜部侧进行反射的步骤； 被所述多个标记反射的光通过所述透镜部，从而在成像单元中按每个标记为单位完成 一对标记影像的成像的步骤； 利用在所述成像单元中按每个标记为单位完成成像的一对标记影像，通过处理器算出 所述各个标记的三维坐标的步骤；及 比较所述各个标记的三维坐标与所述处理器中已保存的相互相邻的多个标记间的几 何学信息，从而算出所述目标物的空间位置和方向的步骤。7. 根据权利要求6所述的跟踪方法，其特征在于， 所述一对光源中的任意一个光源向配置于所述透镜部与成像单元之间的分束器方向 释放光后，借助于所述分束器而使光的一部分进行反射，从而通过所述透镜部向所述多个 标记的珠心方向进行释放， 另一个光源向所述多个标记直接释放光。8. 根据权利要求7所述的跟踪方法，其特征在于， 向所述分束器方向释放的光被配置于所述分束器之间的扩散器而扩散，从而向所述分 束器侧进行释放。9. 根据权利要求6所述的跟踪方法，其特征在于， 所述多个标记间的几何学信息是连接所述相互相邻的多个标记的多个直线的长度信 息和所述相互相邻的一对直线构成的角度信息。10. 根据权利要求6所述的跟踪方法，其特征在于， 算出所述多个标记的三维坐标的步骤，还包括： 通过所述处理器，利用在所述成像单元中成像的按每个标记为单位的一对标记影像的 成像位置信息，算出所述各标记的二维中心坐标的步骤；及 利用所述各标记的二维中心坐标，算出所述多个标记的三维坐标的步骤。
【专利摘要】公开一种使得只用一台成像单元便能够算出各个标记的三维坐标，在减少制作费用的同时实现设备的小型化，能够使手术空间的制约最小化的跟踪系统及利用其的跟踪方法。所述跟踪系统及利用其的跟踪方法可以借助配置于互不相同位置的一对光源，在成像单元的互不相同的位置，能够按每个标记为单位完成一对标记影像的成像，因而只利用一台成像单元，便能够通过三角法算出所述各标记的三维坐标，从而能够算出并确认附着于目标物的多个标记的空间位置信息和方向信息，因此，能够节省跟踪系统的制作费用并实现小型轻量化，因而与以往的跟踪系统相比，具有相对更少受到手术空间制约的效果。
【IPC分类】A61B17/00, A61B19/00
【公开号】CN105073056
【申请号】CN201480008932
【发明人】洪钟圭, 李贤箕, 郑载宪, 金珉永
【申请人】株式会社高永科技, 庆北大学校产学协力团
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月5日
【公告号】EP2959857A1, WO2014129760A1