【技术实现步骤摘要】
本申请涉及手术导航，特别涉及用于手术导航的目标定位方法、装置及手术导航系统。
技术介绍
1、随着科技的发展，手术导航机器人在医疗领域已经成为一种重要工具，为医生提供更高的手术精度和操作稳定性，在高难度手术中发挥重要作用。
2、手术导航机器人可以广泛应用于多种手术场景。在神经外科、骨科、耳鼻喉科、眼科等各类手术中，手术导航机器人能够辅助医生进行精确的定位和导航，提高手术的准确性和安全性。例如在脑肿瘤切除手术中，手术导航机器人可以根据术前影像数据进行精确的定位和导航，帮助医生准确快速找到肿瘤位置，减少对肿瘤周围正常组织的损伤。在髋关节置换手术中，手术导航机器人可以帮助医生精确确定植入物的位置和角度，提高手术的准确性和成功率。又例如，在耳鼻喉科手术中，手术导航机器人可以帮助医生精确确定病变位置和范围，提高手术的准确性和治疗效果。
3、在手术导航机器人中，导航系统是其工作核心，然而手术导航系统由于其高昂的价格、繁琐的操作以及苛刻的环境要求，使得其普及和推广受到很大制约，影响其发展和应用。
技术实现思路
1、为解决以上问题至少之一，本申请提供一种用于手术导航的目标定位方法、装置及手术导航系统。
2、一方面，提供了一种用于手术导航的目标定位方法，所述方法包括：
3、基于视觉相机获取手术图像，基于预训练的关键点识别模型识别所述手术图像中目标物体的关键点；
4、获取所述关键点在所述手术图像中的图像坐标和深度信息，基于所述深度信息将所述图像
5、基于所述关键点的世界坐标确定所述目标物体的实际位置；
6、基于所述目标物体的实际位置实时跟踪所述目标物体移动。
7、在一些实施例中，基于所述深度信息将所述图像坐标转换为世界坐标，包括：
8、基于深度信息将所述图像坐标转换为相机坐标；
9、基于相机的外部参数将所述相机坐标转换为所述世界坐标。
10、在一些实施例中，所述基于深度信息将所述图像坐标转换为相机坐标，包括：
11、基于深度信息和相机坐标计算式将所述图像坐标转换为所述相机坐标；
12、所述相机坐标计算式包括：
13、
14、其中，（ i， j）为目标像素点的图像坐标，（ xc， yc， zc）为目标像素点的相机坐标， fx=f/dx， fy=f/dy，f为图像坐标系形式的相机焦距，dx为单个像素的水平物理尺寸，dy为单个像素的竖直物理尺寸， u0为图像中心的像素坐标到像素坐标系原点的水平距离， v0为图像中心的像素坐标到像素坐标系原点的竖直距离，为目标像素点的深度值。
15、在一些实施例中，所述相机的外部参数包括旋转矩阵和平移向量，所述基于相机的外部参数将所述相机坐标转换为所述世界坐标，包括：
16、基于所述旋转矩阵、所述平移向量以及所述世界坐标计算式将所述相机坐标转换为所述世界坐标；
17、所述世界坐标计算式包括：
18、
19、其中，（ xc， yc， zc）为目标像素点的相机坐标，（ xw， yw， zw）为目标像素点的世界坐标，r为旋转矩阵，t为平移向量。
20、在一些实施例中，所述获取所述关键点在所述手术图像中的图像坐标和深度信息，包括：
21、获取所述手术图像的分辨率；
22、将所述手术图像的分辨率转换为预存的具有深度信息的图像分辨率；
23、基于经过分辨率转换后的所述手术图像获取所述关键点的图像坐标和深度信息。
24、另一方面，提供了一种用于手术导航的目标定位装置，所述装置包括：
25、图像获取模块，用于基于视觉相机获取手术图像，基于预训练的关键点识别模型识别所述手术图像中目标物体的关键点；
26、坐标转换模块，用于获取所述关键点在所述手术图像中的图像坐标和深度信息，将所述图像坐标转换为世界坐标；
27、目标定位模块，用于基于所述关键点的世界坐标确定所述目标物体的实际位置；
28、移动控制模块，用于基于所述目标物体的实际位置实时跟踪所述目标物体移动。
29、另一方面，提供了一种计算机设备，计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，处理器可加载并执行至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，以实现根据本申请上述实施例的目标定位方法。
30、另一方面，提供了一种手术导航系统，包括目标器械、深度相机、显示器以及如上所述的目标定位装置或计算机设备。
31、在一些实施例中，所述手术导航系统还包括导航机械臂台车和机械臂，所述机械臂用于带动所述目标器械移动，所述深度相机、所述显示器以及所述机械臂可设置于所述导航机械臂台车上。
32、另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，处理器可加载并执行至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，以实现根据上述本申请实施例的目标定位方法。
33、另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时，实现根据上述本申请实施例的目标定位方法。
34、本申请实施例提供了用于手术导航的目标定位方法、装置及手术导航系统，所述方法包括基于视觉相机获取手术图像，基于预训练的关键点识别模型识别所述手术图像中目标物体的关键点；获取所述关键点在所述手术图像中的图像坐标和深度信息，基于所述深度信息将所述图像坐标转换为世界坐标；基于所述关键点的世界坐标确定所述目标物体的实际位置；基于所述目标物体的实际位置实时跟踪所述目标物体移动。该方法一方面能够去除现有的手术导航方法中经常使用的标记物，即，无需在根据本申请实施例的手术导航方法中使用，而是仅通过导航设备来实现手术导航，移除标记物绑定对手术器械的束缚，从而避免因标记物污染和遮挡而对测量精度产生不利影响，而且还能够节省标记物和标记物灭菌的成本；另一方面，本申请实施例提供的方法通过物体关键点识别物体的精确位置，不仅减少了物体识别和定位的计算量，提高了定位的效率，而且还能提高定位的准确性，从而能够大幅提高手术导航的整体性能。
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1.一种用于手术导航的目标定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述深度信息将所述图像坐标转换为世界坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于深度信息将所述图像坐标转换为相机坐标，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相机的外部参数包括旋转矩阵和平移向量，所述基于相机的外部参数将所述相机坐标转换为所述世界坐标，包括：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述关键点在所述手术图像中的图像坐标和深度信息，包括：
6.一种用于手术导航的目标定位装置，其特征在于，所述装置包括：
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至5中任一项所述的目标定位方法。
8.一种手术导航系统，其特征在于，包括目标器械、深度相机、显示器以及如权
9.根据权利要求8所述的手术导航系统，其特征在于，所述系统还包括导航机械臂台车和机械臂，所述机械臂用于带动所述目标器械移动，所述深度相机、所述显示器以及所述机械臂可设置于所述导航机械臂台车上。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1至5中任一项所述的目标定位方法。
11.一种计算机程序产品，包括计算机指令，其特征在于，该计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的目标定位方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于手术导航的目标定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述深度信息将所述图像坐标转换为世界坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于深度信息将所述图像坐标转换为相机坐标，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相机的外部参数包括旋转矩阵和平移向量，所述基于相机的外部参数将所述相机坐标转换为所述世界坐标，包括：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述关键点在所述手术图像中的图像坐标和深度信息，包括：
6.一种用于手术导航的目标定位装置，其特征在于，所述装置包括：
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序...
【专利技术属性】
技术研发人员：项峥，周凡渝，祁霞，张雨萌，罗富良，黄乾富，
申请(专利权)人：海杰亚北京医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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