技术特征：
1.一种导航系统，其包括：定位器，所述定位器被配置为检测第一对象的位置；视觉装置，所述视觉装置被配置为生成所述第一对象附近的表面的实际深度图；以及控制器，所述控制器耦接到所述定位器和所述视觉装置，所述控制器被配置为：访问与所述第一对象相对应的虚拟模型；标识所述定位器与所述视觉装置之间在公共坐标系中的位置关系；基于所述第一对象的所检测到的位置、所述虚拟模型以及所述位置关系生成所述视觉装置的预期深度图；标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的部分；并且基于所标识部分识别第二对象。2.如权利要求1所述的导航系统，其中所述控制器被配置为基于所述第一对象的所检测到的位置、所述第二对象在所述实际深度图中的定位以及所述位置关系标识所述第二对象相对于所述第一对象在所述公共坐标系中的位置。3.如权利要求2所述的导航系统，其中所述第一对象限定要根据手术计划治疗的患者组织的目标体积，并且所述控制器被配置为：基于所述第二对象相对于所述目标体积在所述公共坐标系中的所述位置以及所述手术计划，确定所述第二对象是否是根据所述手术计划治疗所述目标体积的障碍物；并且响应于确定所述第二对象是所述手术计划的障碍物，修改所述手术计划和/或触发通知和/或停止手术导航。4.如权利要求1-3中任一项所述的导航系统，其中追踪器刚性地耦接到所述第一对象，并且所述控制器被配置为：经由所述定位器检测所述追踪器在特定于所述定位器的第一坐标系中的位置；基于所述追踪器在所述第一坐标系中的所检测到的位置以及所述追踪器与所述第一对象之间在所述第一坐标系中的位置关系标识所述虚拟模型在所述第一坐标系中的位置；基于所述虚拟模型在所述第一坐标系中的所述位置以及所述定位器与所述视觉装置之间在所述第二坐标系中的位置关系将所述虚拟模型在所述第一坐标系中的所述位置转换为所述虚拟模型在特定于所述视觉装置的第二坐标系中的位置；并且基于所述虚拟模型在所述第二坐标系中的所述位置生成所述预期深度图。5.如权利要求1-4中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下项来标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的部分：计算所述实际深度图与所述预期深度图之间的差异；确定所述差异的第一区段是否指示大于阈值深度的绝对深度；并且响应于确定所述差异的所述第一区段指示大于阈值深度的绝对深度，将所述实际深度图的与所述差异的所述第一区段相对应的第二区段标识为所述部分。6.如权利要求5所述的导航系统，其中所述阈值深度是非零的。7.如权利要求5或6所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下项来标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的所述部分：确定所述第一区段的大小是否大于最小大小阈值；并且响应于确定所述第一区段的所述大小大于所述最小大小阈值，将所述第二区段标识为
所述部分。8.如权利要求1-7中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下项来基于所标识部分识别所述第二对象：将所标识部分同与所述第二对象相对应的预定轮廓匹配。9.如权利要求1-8中任一项所述的导航系统，其中所述实际深度图的所述部分包括与所述第二对象相对应的并且位于所述实际深度图的第一位置中的特征的布置，并且所述控制器被配置为通过监测所述特征的布置是否移动到第二位置来追踪所述第二对象的移动，所述第二位置在随后由所述视觉装置生成的另外的实际深度图中与所述第一位置不同。10.如权利要求1-9中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为在所述公共坐标系中生成与所述第二对象相对应的虚拟边界，所述虚拟边界提供对手术工具的运动的约束。11.如权利要求1-10中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为基于所述虚拟模型、所述第一对象的所检测到的位置以及所述定位器与所述视觉装置之间在公共坐标系中的所述位置关系将所述实际深度图裁剪为感兴趣区域，并且所述控制器被配置为通过被配置为进行以下项来比较所述实际深度图：比较所裁剪的实际深度图。12.如权利要求1-11中任一项所述的导航系统，其中所述控制器被配置为通过被配置为进行以下项来标识所述定位器与所述视觉装置之间在所述公共坐标系中的所述位置关系：将图案投影到在所述定位器和所述视觉装置的视野中的表面上；使用所述定位器生成定位数据，所述定位数据指示所述图案在特定于所述定位器的第一坐标系中的位置；接收由所述视觉装置生成的示出所投影图案的校准深度图；基于所述校准深度图标识所投影图案在特定于所述视觉装置的第二坐标系中的位置；并且基于所述图案在所述第一坐标系中的所述位置和所述图案在所述第二坐标系中的所述位置标识所述定位器与所述视觉装置之间在所述公共坐标系中的所述位置关系。13.如权利要求1-12中任一项所述的导航系统，其中所述定位器被配置为在第一光谱带中操作以检测所述第一对象的所述位置，所述视觉装置被配置为在第二光谱带中操作以生成所述第一对象附近的所述表面的所述实际深度图，并且所述第一光谱带与所述第二光谱带不同。14.一种与如权利要求1-13中任一项所述的导航系统一起利用的机器人操纵器，其中所述机器人操纵器支撑手术工具并且包括多个连杆和多个致动器，所述多个致动器被配置为使所述连杆移动以移动所述手术工具，并且其中所述机器人操纵器被控制以回避所述第二对象。15.一种操作导航系统的方法，所述导航系统包括：定位器，所述定位器被配置为检测第一对象的位置；视觉装置，所述视觉装置被配置为生成所述第一对象附近的表面的实际深度图；以及控制器，所述控制器耦接到所述定位器和所述视觉装置，所述方法包括：访问与所述第一对象相对应的虚拟模型；标识所述定位器与所述视觉装置之间在公共坐标系中的位置关系；
基于所述第一对象的所检测到的位置、所述虚拟模型以及所述位置关系生成所述视觉装置的预期深度图；标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的部分；以及基于所标识部分识别第二对象。16.如权利要求15所述的方法，其还包括：基于所述第一对象的所检测到的位置、所述第二对象在所述实际深度图中的定位以及所述位置关系标识所述第二对象相对于所述第一对象在所述公共坐标系中的位置。17.如权利要求16所述的方法，其中所述第一对象限定要根据手术计划治疗的患者组织的目标体积，并且所述方法还包括：基于所述第二对象相对于所述目标体积在所述公共坐标系中的所述位置以及所述手术计划，确定所述第二对象是否是根据所述手术计划治疗所述目标体积的障碍物；以及响应于确定所述第二对象是所述手术计划的障碍物，修改所述手术计划和/或触发通知和/或停止手术导航。18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，其中追踪器刚性地耦接到所述第一对象，并且所述方法还包括：经由所述定位器检测所述追踪器在特定于所述定位器的第一坐标系中的位置；基于所述追踪器在所述第一坐标系中的所检测到的位置以及所述追踪器与所述第一对象之间在所述第一坐标系中的位置关系标识所述虚拟模型在所述第一坐标系中的位置；基于所述虚拟模型在所述第一坐标系中的所述位置以及所述定位器与所述视觉装置之间在所述第二坐标系中的位置关系将所述虚拟模型在所述第一坐标系中的所述位置转换为所述虚拟模型在特定于所述视觉装置的第二坐标系中的位置；以及基于所述虚拟模型在所述第二坐标系中的所述位置生成所述预期深度图。19.如权利要求15-18中任一项所述的方法，其中标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的部分包括：计算所述实际深度图与所述预期深度图之间的差异；确定所述差异的第一区段是否指示大于阈值深度的绝对深度；以及响应于确定所述差异的所述第一区段指示大于阈值深度的绝对深度，将所述实际深度图的与所述差异的所述第一区段相对应的第二区段标识为所述部分。20.如权利要求19所述的方法，其中所述阈值深度是非零的。21.如权利要求19或20所述的方法，其中标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的部分包括：确定所述第一区段的大小是否大于最小大小阈值；以及响应于确定所述第一区段的所述大小大于所述最小大小阈值，将所述第二区段标识为所述部分。22.如权利要求15-21中任一项所述的方法，其中基于所标识部分识别所述第二对象包括：将所标识部分同与所述第二对象相对应的预定轮廓匹配。23.如权利要求15-22中任一项所述的方法，其中所述实际深度图的所述部分包括与所述第二对象相对应的并且位于所述实际深度图的第一位置中的特征的布置，并且所述控制器被配置为通过监测所述特征的布置是否移动到第二位置来追踪所述第二对象的移动，所
述第二位置在随后由所述视觉装置生成的另外的实际深度图中与所述第一位置不同。24.如权利要求15-23中任一项所述的方法，其还包括：在所述公共坐标系中生成与所述第二对象相对应的虚拟边界，所述虚拟边界提供对手术工具的运动的约束。25.如权利要求15-24中任一项所述的方法，其还包括：基于所述虚拟模型、所述第一对象的所检测到的位置以及所述定位器与所述视觉装置之间在公共坐标系中的所述位置关系将所述实际深度图裁剪为感兴趣区域，其中比较所述实际深度图包括：比较所裁剪的实际深度图。26.如权利要求15-25中任一项所述的方法，其中标识所述定位器与所述视觉装置之间在所述公共坐标系中的所述位置关系包括：将图案投影到在所述定位器和所述视觉装置的视场中的表面上；使用所述定位器生成定位数据，所述定位数据指示所述图案在特定于所述定位器的第一坐标系中的位置；接收由所述视觉装置生成的与所投影图案相对应的校准深度图；基于所述校准深度图标识所投影图案在特定于所述视觉装置的第二坐标系中的位置；以及基于所述图案在所述第一坐标系中的所述位置和所述图案在所述第二坐标系中的所述位置标识所述定位器与所述视觉装置之间在所述公共坐标系中的所述位置关系。27.如权利要求15-26中任一项所述的方法，其还包括：在第一光谱带中操作所述定位器以检测所述第一对象的所述位置；以及在第二光谱带中操作所述视觉装置以生成所述第一对象附近的所述表面的所述实际深度图，所述第二光谱带与所述第一光谱带不同。28.一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有存储在其上的指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时被配置为实施如权利要求15-27中任一项所述的方法。
技术总结
本文描述了系统和方法，其中定位器被配置为检测第一对象的位置并且视觉装置被配置为生成所述第一对象附近的表面的深度图。访问与所述第一对象相对应的虚拟模型，并且标识所述定位器与所述视觉装置之间在公共坐标系中的位置关系。然后基于所述第一对象的所检测到的位置、所述虚拟模型以及所述位置关系生成所述视觉装置的预期深度图。标识所述实际深度图的未能与所述预期深度图匹配的部分，并且基于所标识部分识别第二对象。标识部分识别第二对象。标识部分识别第二对象。
技术研发人员：D
受保护的技术使用者：史赛克公司
技术研发日：2020.07.02
技术公布日：2022/3/11