用于视图恢复的系统和方法技术方案

本申请公开一种视图恢复的系统和方法，其包括计算机辅助设备，该计算机辅助设备具有成像设备和被耦接到成像设备的控制器。控制器被配置为在成像设备从第一可重新位置臂到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口到第二工作空间端口的移动之前记录运动学信息、成像信息或运动学信息和成像信息两者；检测成像设备从第一可重新位置臂到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口到第二工作空间端口的移动；响应于检测，基于记录的运动学信息、记录的成像信息或记录的运动学信息和记录的成像信息两者确定成像设备的期望位置和取向；以及基于期望位置和取向移动成像设备。期望位置和取向移动成像设备。期望位置和取向移动成像设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于视图恢复的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2019年4月3日提交的美国临时专利申请第62/828,825号的权益，该申请通过引用并入本文。


[0003]本公开总体上涉及控制具有用于控制成像设备的可重新位置臂的设备，并且更具体地涉及当成像设备在可重新位置臂和/或工作空间端口之间移动时恢复成像设备的视图。

技术介绍

[0004]越来越多的设备正被自主和半自主的电子设备所取代。在工业、娱乐、教育和其他环境中尤其如此。作为医疗示例，当今的医院在手术室、介入室、重症监护病房、急诊室和/或类似场所中都发现了大量自主和半自主电子设备。例如，玻璃和水银温度计正在被电子温度计所取代，静脉滴注管线现在包括电子监视器和流量调节器，传统的手持手术和其他医疗器械正在被计算机辅助医疗设备所取代。
[0005]这些电子设备为操作它们的人员提供优势和挑战。许多这些电子设备可能能够自主或半自主地运动一个或多个可重新位置臂和/或器械。例如，为了便于电子设备的灵活使用，电子设备可以被配置为具有成像设备，该成像设备可以在(例如，被安装到)不同的可重新位置臂之间移动和/或在被用于访问工作空间的不同端口之间移动。然而，当成像设备在不同的可重新位置臂和/或不同的工作空间端口之间移动时，由成像设备捕获的图像可能会改变。在一些实施例中，这可能会降低来自成像设备的图像的使用性和/或致使进一步执行利用来自成像设备的图像的程序的延迟。
[0006]因此，用于成像设备在不同的可重新位置臂和/或不同的工作空间端口之间移动后的恢复成像设备的视图的改进方法和系统是所期望的。

技术实现思路

[0007]与一些实施例一致，计算机辅助设备包括成像设备和被耦接到成像设备的控制器。控制器被配置为在成像设备从第一可重新位置臂到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口到第二工作空间端口的移动之前记录计算机辅助设备的运动学信息、成像信息或运动学信息和成像信息两者；检测成像设备从第一可重新位置臂到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口到第二工作空间端口的移动；响应于检测，基于记录的运动学信息、记录的成像信息或记录的运动学信息和记录的成像信息两者确定成像设备的期望位置和取向；以及基于期望位置和取向移动成像设备。
[0008]与一些实施例一致，方法包括在成像设备从第一可重新位置臂到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口到第二工作空间端口的移动之前，使用控制器记录计算机辅助设备的运动学信息、成像信息或运动学信息和成像信息两者；用控制器检测成像设备从第一
可重新位置臂到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口到第二工作空间端口的移动；响应于检测，基于记录的运动学信息、记录的成像信息或记录的运动学信息和记录的成像信息两者，用控制器确定成像设备的期望位置和取向；以及基于期望位置和取向用控制器移动成像设备。
[0009]与一些实施例一致，包括多个机器可读指令的非暂时性机器可读介质，当该指令由与计算机辅助设备相关联的一个或多个处理器执行时，适于致使一个或多个处理器执行本文描述的任何方法。
[0010]应当理解，前述一般描述和以下详细描述本质上都是示例性和解释性的，并且旨在提供对本公开的理解而不限制本公开的范围。就这一点而言，本公开的附加方面、特征和优点对于本领域技术人员从以下详细描述将是显而易见的。
附图说明
[0011]图1是根据一些实施例的计算机辅助系统的简化图。
[0012]图2是根据一些实施例的被引入工作空间的成像设备的简化图。
[0013]图3是根据一些实施例的视图恢复方法的简化图。
[0014]图4A是根据一些实施例的臂交换和/或端口跳跃之前的成像设备的视图的简化图。
[0015]图4B是根据一些实施例的臂交换和/或端口跳跃之后和视图恢复之前的成像设备的视图的简化图。
[0016]图4C是根据一些实施例的臂交换和/或端口跳跃之后和视图恢复之后的成像设备的视图的简化图。
[0017]图5是根据一些实施例的确定成像设备的视图的方法的简化图。
[0018]图6是根据一些实施例的确定成像设备的视图的另一方法的简化图。
[0019]图7是根据一些实施例的移动成像设备以获得期望视图的方法的简化图。
[0020]图8是根据一些实施例的从视图确定感兴趣方面的方法的简化图。
[0021]图9是根据一些实施例的视图恢复的方法的简化图。
[0022]在图中，具有相同名称的元素具有相同或相似的功能。
具体实施方式
[0023]说明专利技术方面、实施例、实施方式或模块的本说明书和附图不应被视为限制——权利要求书限定受保护的专利技术。在不脱离本说明书和权利要求书的精神和范围的情况下，可以做出各种机械的、组成的、结构的、电气的和操作的改变。在某些情况下，为了不混淆本专利技术，没有详细示出或描述众所周知的电路、结构或技术。两个或多个图中相同的数字代表相同或相似的元素。
[0024]在本说明书中，阐述了描述与本公开一致的一些实施例的具体细节。阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例旨在说明而非限制。本领域技术人员可以意识到虽然在此没有具体描述但在本公开的范围和精神内的其他元素。此外，为了避免不必要的重复，与一个实施例相关联地示出和描述的一个或
多个特征可以并入其他实施例中，除非另外具体描述或者当一个或多个特征将使实施例无功能时。
[0025]此外，本说明书的术语不旨在限制本专利技术。例如，空间相对术语——例如“beneath(在
…
之下)”、“below(在
…
下方)”、“lower(较低)”、“above(在
…
上方)”、“upper(较高)”、“proximal(近端)”、“distal(远端)”以及类似术语——可被用于描述一个元素或特征与另一元素或特征的关系，如图中示出。除了图中所示的位置和取向之外，这些空间相对术语旨在涵盖元素的不同位置(即，定位)和取向(即，旋转放置)或其操作。例如，如果其中一幅图的内容被翻转，则被描述为“在”其他元素或特征“下方(below)”或“之下(beneath)”的元素将“在”其他元素或特征的“上方(above)”或“之上(over)”。因此，示例性术语“below(在
…
下方)”可以涵盖上方和下方的位置和取向。设备可以以其他方式被定向(被旋转90度或以其他取向)，并且本文使用的空间相对描述词相应地解释。同样，沿着和围绕各个轴线的移动的描述包括各种特殊的元素位置和取向。此外，除非上下文另有指示，否则单数形式“a”、“an”和“the”也旨在包括复数形式。并且，术语“comprises(包含)”、“comprising(包含)”、“includes(包括)”以及类似术语列举阐明的特征、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机辅助设备，其包括：成像设备；以及控制器，被耦接到所述成像设备并配置为：在所述成像设备从第一可重新位置臂移动到第二可重新位置臂或从第一工作空间端口移动到第二工作空间端口之前记录所述计算机辅助设备的运动学信息、成像信息或所述运动学信息和所述成像信息两者；检测所述成像设备从所述第一可重新位置臂到所述第二可重新位置臂或从所述第一工作空间端口到所述第二工作空间端口的所述移动；响应于所述检测，基于记录的运动学信息、记录的成像信息或记录的运动学信息和记录的成像信息两者确定所述成像设备的期望位置和取向；以及基于所述期望位置和取向移动所述成像设备。2.根据权利要求1所述的计算机辅助设备，其中所述期望位置和取向最小化所述成像设备从所述第一可重新位置臂或所述第一工作空间端口的所述移动之前所述成像设备的第一视图与所述成像设备到所述第二可重新位置臂或所述第二工作区端口的所述移动之后所述成像设备的第二视图之间的差异。3.根据权利要求2所述的计算机辅助设备，其中所述第一视图基于以下一项或多项来确定：所述成像设备的观察方向；所述成像设备的向上观察方向，所述成像设备的视图中心，感兴趣点或所述视图中心距所述成像设备的深度；一个或多个器械中的每一个的远端部分的位置；或一个或多个感兴趣点的可见性、位置或取向中的一个或多个。4.根据权利要求1所述的计算机辅助设备，其中所述成像设备是内窥镜。5.根据权利要求1所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为基于记录的成像信息确定所述成像设备的观察方向。6.根据权利要求1所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为基于记录的成像信息或重力方向确定所述成像设备的向上观察方向。7.根据权利要求1所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为确定感兴趣点与所述成像设备之间的深度。8.根据权利要求1所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为确定所述成像设备的视图中心。9.根据权利要求8所述的计算机辅助设备，其中为了确定所述成像设备的所述视图中心，所述控制器被配置为：确定多个器械中的每一个的代表性点或边界体积；以及基于每个代表性点或每个边界体积的集合来确定所述视图中心。10.根据权利要求9所述的计算机辅助设备，其中为了确定所述集合，所述控制器被配置为确定质心。11.根据权利要求9所述的计算机辅助设备，其中所述多个器械中的第一个器械的所述
代表性点是所述多个器械中的所述第一个器械的末端执行器的坐标系的原点。12.根据权利要求8所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为确定在所述成像设备和所述成像设备的所述视图中心之间的观察方向。13.根据权利要求8所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为确定所述视图中心距所述成像设备的深度。14.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的计算机辅助设备，其中所述控制器被配置为基于以下一项或多项确定所述成像设备的所述期望位置和取向：所述成像设备的期望视图中心；所述成像设备的期望观察方向；所述成像设备的期望向上观察方向；以及从所述成像设备到感兴趣点或所述期望视图中心的期望深度。15.根据权利要求14所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为确定所述图像设备的所述期望位置和取向，以减小实际视图中心和所述期望视图中心之间的距离以及实际向上观察方向与所述期望向上观察方向之间的距离的加权和。16.根据权利要求1
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8中任一项所述的计算机辅助设备，其中所述控制器被配置为通过最小化在所述成像设备的所述移动之后成像设备坐标系中的代表性位置和取向与在所述成像设备的所述移动之前的所述代表性位置和取向之间的差异来确定所述成像设备的所述期望位置和取向。17.根据权利要求16所述的计算机辅助设备，其中所述代表性位置和取向包括以下一项或多项：一个或多个器械中的每一个的远端部分的位置；所述一个或多个器械中的每一个的所述远端部分的取向轴线；或一个或多个感兴趣点的可见性、位置或取向中的一个或多个。18.根据权利要求16所述的计算机辅助设备，其中为了确定所述成像设备的所述期望位置和取向，所述控制器被进一步配置为：确定由于用于控制所述成像设备的多个接头的增量运动而对被应用于所述代表性位置和取向的目标函数的影响；基于确定的影响来估计所述多个接头的接头空间中的梯度；以及基于估计的梯度来模拟所述成像设备的移动。19.根据权利要求18所述的计算机辅助设备，其中所述控制器还被配置为重复所述成像设备的模拟移动，直到所述模拟移动之后所述成像设备坐标系中的所述代表性位置和取向与所述成像设备的所述移动之前所述代表性位置和取向之间的所述差异的所述目标函数收敛到最小。20.根据权利要求1
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8中任一项所述的计算机辅助设备，其中为了基于所述期望位置和取向移动所述成像设备，所述控制器被配置为：确定所述成像设备是否具有关节式腕部；以及当所述成像设备具有关节式腕部时：使用所述第一或第二可重新位置臂的自由度来定位所述成像设备；以及使用所述关节式腕部和所述第一或第二可重新位置臂的滚转自由度来定向所述成像
设备；或...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：