AR眼镜及其追踪系统的制作方法

本实用新型涉及一种AR眼镜及其追踪系统。

背景技术：

增强现实(Augmented Reality，AR)是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

现有技术中，为了使医生能够清晰的了解手术器械相对病人解剖结构的位置，普遍采用计算机辅助导航技术，在骨科手术中尤为普遍。该技术采用相应定位手段对手术部位和术中的手术器械进行精确的实时跟踪，并实现将图像发送到AR眼镜中进行显示，从而引导医生根据三维图像辅助或引导手术，该方法中，由于未将AR眼镜的位置信息纳入手术导航系统中，医生所佩戴的AR眼镜上显示的图像不能很好的跟随医生头部的运动而发生相应的变化，使得手术过程中AR眼镜上显示的虚拟图像不能与患者的实际手术部位精准的叠加，反而不能起到辅助手术的目的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中AR眼镜的位置信息未能加入到手术导航系统中时导致的AR眼镜本体上显示的虚拟图像不能与患者的实际手术部位精准的叠加的缺陷，提供一种AR眼镜及其追踪系统。

本实用新型是通过下述技术方案解决上述技术问题：

一种AR眼镜，包括AR眼镜本体和N个标记部件，N为大于2的整数；

所述标记部件设置在所述AR眼镜本体上且位于同一水平面，任意两个所述标记部件之间的距离不相等；

所述标记部件用于向外部反馈表征位置信息的信号。

本方案中，通过在AR眼镜本体上设置标记部件，而该标记部件能够向外部反馈其位置信息，即可以获得标记部件的位置信息，再根据已有的标记部件与镜片的位置关系进一步得出AR眼镜的位置信息，该AR眼镜的位置信息为佩戴AR眼镜时医生的视点位置信息。

较佳地，所述标记部件包括有源标记部件，所述AR眼镜还包括一触发装置，用于发送触发信号至所述有源标记部件，所述有源标记部件用于根据所述触发信号发射红外光。

较佳地，所述标记部件包括无源标记部件，所述无源标记部件用于接收外部红外光并反射所述红外光。

本方案中，标记部件根据需求可以使用有源标记部件，即标记部件在电信号的触发下，自身就能发出红外光，外部设备接受所述红外光并根据接收到的红外光得出标记部件的位置信息，或，标记部件使用无源标记部件，即需要外部设备先发射红外光，标记部件再反射所述红外光，外部设备再根据反射的红外光来确定标记部件的位置信息。

较佳地，所述标记部件为球形标记部件，所述球形标记部件的球心位于同一水平面。

较佳地，所述AR眼镜还包括一支撑装置，所述支撑装置与所述AR眼镜本体固定连接；

所述支撑装置用于支撑所述标记部件。

较佳地，所述支撑装置包括支撑底座和支撑柱，所述支撑底座与所述AR眼镜本体固定连接，所述支撑柱与所述支撑底座固定连接，所述支撑柱上设有所述标记部件。

本方案中，为确保医生使用AR眼镜的过程中，确保AR眼镜本体上的标记部件的稳定性，设有固定支撑标记部件的支撑装置。

较佳地，所述距离不小于5cm，任意两个所述距离之差不小于5mm。

本方案中，为确保标记部件能够有效的被识别，对任意两个标记部件之间的距离有精准的设定范围。

一种AR眼镜的追踪系统，包括光学测量装置和上述各优选项任意组合的AR眼镜；

所述光学测量装置包括位置传感器和数据处理器，所述位置传感器与所述数据处理器通信连接；

所述位置传感器用于接收所述信号并生成所述标记部件的位置信息，并将所述位置信息发送至所述数据处理器；

所述数据处理器用于根据至少3个所述标记部件的位置信息生成所述AR眼镜的位置信息和方位信息。

本方案中，通过3个标记部件的位置信息即可得到AR眼镜的位置信息，在实际使用过程中，考虑到医生手术时可能会出现部分标记部件被遮挡而未能获取其位置信息的情况，所以AR眼镜本体上设置的标记部件需多于3个。

较佳地，当所述标记部件为有源标记部件时，所述位置传感器用于接收所述有源标记部件发射的红外光并根据所述红外光生成所述有源标记部件的位置信息。

较佳地，当所述标记部件为无源标记部件时，所述追踪系统还包括一照明器；

所述照明器用于发射红外光至所述位置传感器，所述位置传感器用于反射所述红外光至所述无源标记部件，所述无源标记部件用于接收并反射所述红外光至所述位置传感器，所述位置传感器用于根据接收到的所述红外光生成所述无源标记部件的位置信息。

本实用新型的积极进步效果在于：通过在AR眼镜本体上设有标记部件，从而实时获取AR眼镜的位置信息，将所述位置信息纳入到整个手术三维图像中，医生佩戴AR眼镜后可以随着医生头部的运动AR眼镜上显示的虚拟图像能够与患者的实际手术部位精准叠加，更好的辅助手术。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的AR眼镜的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的设有有源标记部件的AR眼镜的结构框图。

图3为本实用新型实施例3的设有无源标记部件的AR眼镜的结构框图。

图4为本实用新型实施例4的AR眼镜的结构示意图。

图5为本实用新型实施例5的一种AR眼镜的追踪系统的结构框图。

图6为本实用新型实施例6的另一种AR眼镜的追踪系统的结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，一种AR眼镜，用于被光学测量装置实时追踪，具体的说，该AR眼镜包括AR眼镜本体1和至少3个标记部件2，本实施例以4个标记部件2为例进行说明；

标记部件2设置在AR眼镜本体1上且位于同一水平面，任意两个标记部件2之间的距离不相等；

标记部件2用于向外部反馈表征位置信息的信号，需要说明的是，该位置信息不仅包括带有标记部件2的AR眼镜在光学测量装置中的距离，还包括AR眼镜的方位朝向。

本实施例中，通过在AR眼镜本体上设有标记部件，从而可以利用光学测量装置实时获取标记部件在光学测量装置坐标系中的位置信息，由于标记部件与AR眼镜视点的相对位置关系已知，从而光学测量装置可以通过标记部件间接的获取AR眼镜视点的位置信息，计算机根据AR眼镜的位置信息，实时调整AR眼镜中虚拟图像的成像位置，确保其始终与实际环境中的实体重合。如此，医生在佩戴AR眼镜后，即使医生移动，位置发生变化，医生通过AR眼镜看到的虚拟图像，与透过AR眼镜看到的实际环境中的实体始终是重合的，从而更好的辅助手术进行。

实施例2

如图2所示，本实施例的AR眼镜是在实施例1的基础上进一步改进，标记部件2为球形标记部件，球形标记部件的球心位于同一水平面。

标记部件2包括有源标记部件21，AR眼镜还包括一触发装置3，用于发送触发信号至有源标记部件21，有源标记部件21用于根据触发信号发射红外光。

本实施例中，使用到的标记部件为有源标记部件，有源标记部件可以被光学测量装置追踪，标记部件可以发射红外光线，发射的红外光被光学测量装置接收并进行计算处理得到AR眼镜的位置信息和方位信息的获取。

实施例3

如图3所示，实施例的AR眼镜与实施例2大致相同，不同在于，标记部件2包括无源标记部件22，无源标记部件22用于接收外部红外光并反射红外光。

本实施例中，使用到的标记部件为无源标记部件，无源标记部件可以被光学测量装置追踪，无源标记部件可以反射外部设备发射的红外光并反射至光学测量装置，光学测量装置进行分析处理得到AR眼镜的位置信息和方位信息。

实施例4

如图4所示，本实施例的AR眼镜是在实施例1的基础上进一步改进，AR眼镜还包括一支撑装置，支撑装置包括支撑底座4和支撑柱5，支撑底座4与AR眼镜本体1固定连接，支撑柱5与支撑底座4固定连接，每个支撑柱5上设有标记部件2。

任意两个标记部件2之间的距离不小于5cm，任意两个距离之差不小于5mm，便于被光学测量装置测量出AR眼镜的方位朝向。

本实施例中，为保证在使用AR眼镜过程中确保标记部件的稳定性，设有一支撑装置用于固定标记部件，为确保标记部件能够有效的被识别，对任意两个标记部件之间的距离有精准的设定范围。

实施例5

如图5所示，一种AR眼镜的追踪系统，包括光学测量装置6和如实施例1的AR眼镜；

光学测量装置6包括位置传感器61和数据处理器62，位置传感器61与数据处理器62通信连接；

位置传感器61用于接收信号并生成标记部件2的位置信息，并将位置信息发送至数据处理器62；

标记部件2为有源标记部件21，位置传感器61用于接收有源标记部件21发射的红外光并根据红外光生成有源标记部件21的位置信息。

数据处理器62用于根据至少3个标记部件2的位置信息生成AR眼镜的位置信息和方位信息。

本实施例中，使用位置传感器检测到AR眼镜本体上的标记部件，进一步通过数据处理器计算的出AR眼镜的位置和方位，通过3个标记部件的位置信息即可得到AR眼镜的位置信息，在实际使用过程中，考虑到医生手术时可能会出现部分标记部件被遮挡而未能获取其位置信息的情况，所以AR眼镜本体上设置的标记部件需多于3个。

实施例6

如图6所示，本实施例的AR眼镜的追踪系统与实施例5大致相同，不同在于，标记部件2为无源标记部件22，追踪系统还包括一照明器7；

照明器7用于发射红外光至位置传感器61，位置传感器61用于反射红外光至无源标记部件22，无源标记部件22用于接收并反射红外光至位置传感器61，位置传感器61用于根据接收到的红外光生成无源标记部件22的位置信息。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。