，相同的标 号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
[0026] 图2示出根据本发明示例性实施例的用于手术导航的设备的结构框图。如图2所 示，根据本发明示例性实施例的用于手术导航的设备包括：光学跟踪定位装置10、加速度 跟踪定位装置20和融合定位装置30。这些装置可由数字信号处理器、现场可编程门阵列等 通用硬件处理器来实现，也可通过专用芯片等专用硬件处理器来实现，还可完全通过计算 机程序来以软件方式实现。
[0027] 具体说来，光学跟踪定位装置10用于检测待定位装置的第一空间位置和第一姿 O
[0028] 这里，第一空间位置为通过光学跟踪定位装置10检测到的待定位装置的位置，相 应地，第一姿态为通过光学跟踪定位装置10检测到的待定位装置的姿态。
[0029] 光学跟踪定位装置10可通过现有的光学跟踪定位系统来实现，例如，可包括定位 传感器（例如，双目红外摄像机等）和定位标志点阵列（例如，红外反光标记球、被动刚体 等）。定位标志点阵列的各定位标志点可在同一平面内且以特定的构型（例如，各定位标志 点的姿态均不同）被固定连接在一起，可被固定于待定位装置上或固定于夹持待定位装置 的机械臂末端上（即，与待定位装置保持相对静止），定位传感器基于定位标志点阵列的构 型，通过检测定位标志点阵列的空间位置和姿态来确定待定位装置的空间位置和姿态。
[0030] 待定位装置可以是手术成像设备（例如，超声探头等）、手术器械等手术中需要进 行定位的装置，对此不作限制。
[0031] 加速度跟踪定位装置20用于检测待定位装置的空间线性加速度和空间角加速 度。具体说来，加速度跟踪定位装置20检测待定位装置分别沿三个相互垂直的方向（例如， 光学跟踪定位装置10所基于的世界坐标系（即，参考坐标系）的三个坐标轴的方向）的线 性加速度，以及待定位装置的三个角加速度（即，俯仰角、滚转角以及偏航角的加速度）。
[0032] 可被固定于待定位装置上或固定于夹持待定位装置的机械臂末端上（即，与待定 位装置保持相对静止）。
[0033] 加速度跟踪定位装置20可通过各种能够检测空间线性加速度和空间角速度的装 置来实现。作为示例，加速度跟踪定位装置20可包括：空间三向陀螺仪（未示出）、空间三 向加速度传感器（未示出）、无线通信装置（未示出）和电源（未示出），其中，无线通信装 置将包括空间三向加速度传感器检测到的待定位装置的空间线性加速度、空间三向陀螺仪 检测到的待定位装置的空间角加速度、以及加速度跟踪定位装置20的标识信息的信息发 送到融合定位装置30。
[0034] 这里，加速度跟踪定位装置20的标识信息为指示该加速度跟踪定位装置20的信 息（例如，该加速度跟踪定位装置20的ID等）。无线通信装置以无线通信方式（例如，蓝 牙、WIFI等方式）将上述信息发送到融合定位装置30。电源为空间三向陀螺仪、空间三向 加速度传感器和无线通信装置供电。
[0035] 融合定位装置30用于根据检测到的第一空间位置和第一姿态以及待定位装置的 空间线性加速度和空间角加速度确定待定位装置的第二空间位置和第二姿态作为待定位 装置的空间位置和姿态。
[0036] 这里，第二空间位置为根据光学跟踪定位装置10检测到的第一空间位置，以及加 速度跟踪定位装置20检测到的待定位装置的空间线性加速度所确定的待定位装置的空间 位置。相应地，第二姿态为根据光学跟踪定位装置10检测到的第一姿态，以及加速度跟踪 定位装置20检测到的待定位装置的空间角加速度所确定的待定位装置的姿态。
[0037] 作为示例，融合定位装置30可根据在第一时刻检测到的待定位装置的第一空间 位置和第一姿态以及在第一时刻与第二时刻之间检测到的待定位装置的空间线性加速度 和空间角加速度，确定待定位装置在第二时刻的第二空间位置和第二姿态，其中，第一时刻 早于第二时刻。
[0038] 例如，融合定位装置30可根据第一时刻与第二时刻之间检测到的待定位装置的 空间线性加速度和空间角加速度计算待定位装置在第一时刻与第二时刻之间的空间位置 变化和姿态变化，并根据第一时刻检测到的待定位装置的第一空间位置和第一姿态，以及 在第一时刻与第二时刻之间的空间位置变化和姿态变化确定待定位装置在第二时刻的第 二空间位置和第二姿态。
[0039] 具体说来，融合定位装置30可通过对第一时刻与第二时刻之间检测到的待定位 装置的空间线性加速度进行二次积分，来得到待定位装置在第二时刻相较于第一时刻的相 对空间位置变化，然后结合第一时刻检测到的待定位装置的第一空间位置确定出待定位装 置在第二时刻的第二空间位置；相应地，融合定位装置30可通过对第一时刻与第二时刻之 间检测到的待定位装置的空间角加速度进行二次积分，来得到待定位装置在第二时刻相较 于第一时刻的相对姿态变化，然后结合第一时刻检测到的待定位装置的第一姿态确定出待 定位装置在第二时刻的第二姿态。
[0040] 作为示例，第一时刻可以是光学跟踪定位装置10开始处于定位失效状态之前最 后一次检测到第一空间位置和第一姿态的时刻，第二时刻可以是光学跟踪定位装置10开 始处于定位失效状态时或之后的时刻，其中，在光学跟踪定位装置10处于定位失效状态之 前，融合定位装置30将第一空间位置和第一姿态作为待定位装置的空间位置和姿态。
[0041] 换言之，在光学跟踪定位装置10处于定位失效状态之前一直通过光学跟踪定位 装置10来确定待定位装置的空间位置和姿态，一旦光学跟踪定位装置10处于定位失效状 态，融合定位装置30将基于光学跟踪定位装置10处于定位失效状态之前最后一次检测到 的第一空间位置和第一姿态作为起始空间位置和姿态，结合加速度跟踪定位装置20在第 一时刻相较于第二时刻的空间位置变化和姿态变化来确定的待定位装置在第二时刻的第 二空间位置和第二姿态，作为待定位装置在第二时刻的空间位置和第二姿态。
[0042] 这里，光学跟踪定位装置10处于定位失效状态即光学跟踪定位装置10不能够准 确检测待定位装置的空间位置和姿态。例如，当定位传感器检测不到定位标志点阵列，或者 定位传感器检测到定位标志点阵列处于特定姿态（例如，定位传感器检测到定位标志点阵 列处于一条直线的姿态等）时，融合定位装置30可确定光学跟踪定位装置处于定位失效状 态。当定位传感器检测到定位标志点阵列且检测到定位标志点阵列没有处于特定姿态时， 融合定位装置30可确定光学跟踪定位装置处于定位正常状态。
[0043] 例如，如果定位标志点阵列超出定位传感器的有效检测范围、定位传感器与定位 标志点阵列之间的光学通路受到遮挡，则定位传感器检测不到定位标志点阵列。
[0044]此外，融合定位装置30还可根据第i时刻与第i-1时刻之间检测到的待定位装置 的空间线性加速度和空间角加速度计算待定位装置在第i_l时刻与第i时刻之间的空间位 置变化和姿态变化，并根据计算得到的第i_l时刻的待定位装置的第二空间位置和第二姿 态，以及在第i_l时刻与第i时刻之间的空间位置变化和姿态变化确定待定位装置在第i 时刻的第二空间位置和第二姿态，其中，i为大于等于3的整数，第i-1时刻早于第i时刻。
[0045] 即，在第二时刻之后的时刻，可以计算得到的上一时刻的第二空间位置和第二姿 态作为起始空间位置和姿态，结合当前时刻相对于上一时刻的待定位装置的空间位置变化 和姿态变化来确定当前时刻的待定位装置的第二空间位置和第二姿态。通过上述方式，可 降低运算量、提高运算速度。
[0046] 此外，融合定位装置30也可根据第i时刻与第一时刻之间检测到的待定位装置的 空间线性加速度和空间角加速度计算待定位装置在第一时刻与第i时刻之间的