跟踪系统及利用上述跟踪系统的跟踪方法_2

文档序号:9220694阅读:来源:国知局
而是包括 本发明的思想及技术范围所包括的所有变更、等同技术方案及代替技术方案。
[0033] 第一、第二等术语可用于说明多种结构要素,但上述结构要素不能仅限于上述术 语。上述术语仅用于从另一个结构要素中区别出一个结构要素的目的。例如,在不脱离本 发明的保护范围的情况下,第一结构要素可命名为第二结构要素,相似地,第二结构要素可 命名为第一结构要素。
[0034] 在本申请中所使用的术语仅用于对特定的实施例进行说明,并不用于限定本发 明。只要在上下文中未明确地表示不同,单数的表达就可以包括复数的表达。在本申请中, 应理解为"包括"或"具有"等术语用于指定说明书所记载的特征、数字、步骤、动作、结构 要素、部件或他们的组合的存在,并不用于提前排除一个或一个以上的其他特征或数字、步 骤、动作、结构要素、部件或他们的组合的存在或附加可能性。
[0035] 只要没有以不同的方式定义,包括技术性术语或科学性术语在内的,在此使用的 所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。
[0036] 通常所使用的词典上已定义的术语应解释为具有与相关技术的上下文中所具有 的含义相一致的含义,在本申请中,只要没有明确定义,就不会以异常或过分形式性的含义 来进行解释。
[0037] 以下,参照附图,对本发明的优选实施例进行更加详细的说明。
[0038] 本发明的一实施例的跟踪系统及利用上述跟踪系统的跟踪方法在患处或手术器 械之类的目标物附着至少三个标记之后,计算出上述多个标记的三维坐标,并通过处理器 来对已保存于处理器的相邻的多个标记之间的几何学信息和上述多个标记的三维坐标进 行比较,从而可以计算出上述患处或手术器械之类的目标物的空间位置和方向,对于这种 详细结构,将参照附图进行说明。
[0039] 图1为本发明的一实施例的跟踪系统的简图,图2为多个标记附着于目标物的例 示图,图3为用于说明在镜头的相同光程上,当标记的位置改变时的标记影像完成成像的 位置的变化的例示图。
[0040] 参照图1至图3,本发明的一实施例的跟踪系统100可包括至少三个标记110、 111、112、镜头陈列单元(lens array unit) 120、成像单元 130 及处理器(processor) 140, 此时,镜头陈列单元120可安装于成像单元130并被成像单元130包括。
[0041] 上述至少三个标记110、111、112附着于患处或手术器械之类的目标物200。其中, 上述至少三个标记110、111、112与相邻的标记110、111、112隔开预定间隔,并以虚拟方式 与相邻的标记11〇、111、112相连接,使得与每个标记相邻的一对直线L1、L2、L3以形成预定 的角度A1、A2、A3的方式配置,从而附着于上述患处或手术器械之类的目标物200。
[0042] 其中,上述相邻的标记110、111、112之间的几何学信息,即,用于连接相邻的标记 110、111、112的直线L1、L2、L3的长度信息和用于连接相邻的标记110、111、112的相邻的一 对直线所形成的角度A1、A2、A3信息已保存于安装在上述处理器140的存储器(memory) 141 中。
[0043] 例如,上述三个标记110、111、112能够以三角形形态附着于患处或手术器械之类 的目标物200,而用于形成将上述三个标记110、111、112作为顶点的三角形的边的各个直 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信息可以已保存于上述处理器140所包括的存储器141中。
[0044] 另一方面,上述多个标记110、111、112可以为自行释放光的主动(active)标记。 如上所述,在将上述多个标记11〇、111、112作为主动标记而使用时,无需使用额外的光源。
[0045] 不同于此,上述多个标记110、111、112可以为反射从至少一个光源150释放的光 的被动(passive)标记。
[0046] 如上所述,在将上述多个标记110、111、112作为被动标记而使用时,可在上述成 像单元130的周边配置用于向上述多个标记110、111、112释放光的至少一个光源150。例 如,一对光源150可配置于上述镜头陈列单元120的两侧。其中,上述光源150的空间位置 和方向已保存在安装于处理器140的存储器141。
[0047] 上述镜头陈列单元120配置于成像单元130的前方部。这种上述镜头陈列单元 120由至少一对镜头121、122按预定间隔排列而成,从上述标记110、111、112释放的光通过 上述至少一对镜头121、122。例如,上述镜头陈列单元120可以由第一镜头121和第二镜头 122按预定间隔排列而成。在附图中虽然示出了上述第一镜头121、第二镜头122按预定间 隔排列的镜头陈列单元120,但上述镜头陈列单元120也可以由三个以上的镜头按预定间 隔排列而成。
[0048] 上述成像单元130接收从上述多个标记110、111、112释放并通过上述镜头陈列单 元120的各个镜头121、122的光,并针对每个标记分别完成与上述镜头陈列单元120的镜 头的数量相对应的数量的像的成像。
[0049] 对此进行更加详细的说明如下,在上述镜头陈列单元120中按预定间隔配置第一 镜头121、第二镜头122的情况下,上述成像单元120接收从上述多个标记110、111、112释 放并通过上述第一镜头121、第二镜头122的光,从而针对每个标记完成一对标记影像的成 像。
[0050] 例如,上述成像单元130可以为安装有图像传感器131的摄像机,上述安装有图像 传感器的摄像机接收从上述多个标记11〇、111、112释放并通过上述第一镜头121、第二镜 头122的光,针对每个标记完成与镜头陈列单元120的镜头121、122的数量相对应的数量 的像的成像。
[0051] 上述处理器140利用针对每个标记完成成像的与上述镜头陈列单元120的镜头 121、122的数量相对应的数量的标记影像,来计算出上述各个标记110、111、112的三维坐 标,并对上述标记11〇、111、112的三维坐标和已保存的相邻的多个标记110、111、112之间 的几何学信息进行比较,从而计算出附着有上述多个标记11〇、111、112的患处或手术器械 之类的上述目标物200的空间位置和方向。
[0052] 其中,在上述处理器140安装有存储器141。另一方面,可以在安装于上述处理器 140的存储器141中已保存上述相邻的多个标记110、111、112之间的几何学信息,即,用于 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相邻的多 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。
[0053] 与此同时,在上述标记110、111、112为被动标记的情况下,可以在安装于上述处 理器140的存储器141中已保存上述至少一对光源150的空间位置和方向。
[0054] 如上所述,本发明的一实施例的跟踪系统100使用由至少一对镜头121、122按预 定间隔排列的镜头陈列单元120,使得从上述多个标记110、111、112中释放的光通过至少 一对镜头121、
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