【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及试点优化相关，尤其是涉及一种手术导航的试点优化方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、目前，手术导航的方法包括使用光学跟踪系统进行手术导航、使用rgb-d相机进行手术导航、使用视觉伺服进行手术导航和使用视觉伺服进行手术导航，而这些方法都为固定ots(光学跟踪系统)的视点，当定位工具移动或者视线被遮挡时，导航系统将无法持续跟踪定位工具，从而影响手术导航的精准度。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本专利技术提出一种手术导航的试点优化方法、系统、设备及存储介质，能够模拟手术过程中在定位工具移出mv或视线被遮挡之前主动调整ots的视点，从而保证在整个手术过程前对导航进行规划，保证导航一致性，提高导航准确度。
2、本专利技术的第一方面，提供了一种手术导航的试点优化方法，包括如下步骤：
3、获取定位组件的三维坐标和当前视点的第一旋转状态；
4、根据所述三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度；
5、根据所述平均距离和所述离散度计算第一成本函数，并筛选所述第一成本函数为最小值时的中心点坐标作为最优视点，其中，所述中心点坐标属于所述预设中心点坐标范围；
6、获取所述最优视点的第二旋转状态；
7、根据预设轨迹参数集合、所述第一旋转状态和所述第二旋转状态计算第二成本函数，并筛选所述第二成本函数为最小值时的最优轨迹参数，其中，所述最优轨迹参数属于预设轨迹参数集合；p>
8、根据所述最优轨迹参数生成导航方案。
9、根据本专利技术的实施例，至少具有如下技术效果：
10、本方法通过获取定位组件的三维坐标和当前视点的第一旋转状态；根据三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度；根据平均距离和离散度计算第一成本函数，并筛选第一成本函数为最小值时的中心点坐标作为最优视点，其中，中心点坐标属于预设中心点坐标范围；获取最优视点的第二旋转状态；根据预设轨迹参数集合、第一旋转状态和第二旋转状态计算第二成本函数，并筛选第二成本函数为最小值时的最优轨迹参数，其中，最优轨迹参数属于预设轨迹参数集合；根据最优轨迹参数生成导航方案，本申请能够模拟手术过程中在定位工具移出mv或视线被遮挡之前主动调整ots的视点，从而保证在整个手术过程前对导航进行规划，保证导航一致性，提高导航准确度。
11、根据本专利技术的一些实施例，所述根据所述三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度，包括：
12、根据所述三维坐标和所述预设中心点坐标范围通过如下公式计算组件距离：
13、
14、其中，li为第i个定位器的组件距离，为第i个定位器的x坐标，为第i个定位器的y坐标，为第i个定位器的z坐标，n为定位器的总个数，z0为预设中心点坐标范围的z坐标；
15、根据所述组件距离计算所述平均距离和所述离散度。
16、根据本专利技术的一些实施例，通过如下公式计算第一成本函数：
17、
18、qmin≤q*≤qmax；
19、其中，j(q*)为第一成本函数，ω1为预设权重值一，ω2为预设权重值二，为平均距离，d(li)为离散度，q*为预设中心点坐标范围，qmin为预设中心点坐标最小值，qmax为预设中心点坐标最大值。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述根据预设轨迹参数集合、所述第一旋转状态和所述第二旋转状态计算第二成本函数，包括：
21、根据所述第一旋转状态和所述第二旋转状态计算李代数元素；
22、根据所述李代数元素和所述预设轨迹参数集合计算位置轨迹；
23、根据所述位置轨迹计算第二成本函数。
24、根据本专利技术的一些实施例，通过如下公式计算所述李代数元素：
25、
26、其中，ω为李代数元素，为第一旋转状态，为第二旋转状态。
27、根据本专利技术的一些实施例，根据所述李代数元素和所述预设轨迹参数集合计算位置轨迹，包括：
28、根据所述预设轨迹参数集合计算得到参数标量；
29、根据所述参数标量和所述李代数元素通过如下公式计算所述位置轨迹：
30、
31、其中，为位置轨迹，ω∨为通过李代数元素转换得到的3d向量，ξ为参数标量，从0到1的标量。
32、根据本专利技术的一些实施例，通过如下公式计算所述第二成本函数：
33、
34、其中，jr(αj)为第二成本函数，αj为预设轨迹参数集合，m为预设轨迹参数集合的总数目，t0为初始时刻，t1为最终时刻。
35、本专利技术的第二方面，提供一种手术导航的试点优化系统，所述手术导航的试点优化系统包括：
36、第一数据获取模块，用于获取定位组件的三维坐标和当前视点的第一旋转状态；
37、平均距离和离散度计算模块，用于根据所述三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度；
38、第一成本函数计算模块，用于根据所述平均距离和所述离散度计算第一成本函数，并筛选所述第一成本函数为最小值时的中心点坐标作为最优视点，其中，所述中心点坐标属于所述预设中心点坐标范围；
39、第二数据获取模块，用于获取所述最优视点的第二旋转状态；
40、第二成本函数计算模块，用于根据预设轨迹参数集合、所述第一旋转状态和所述第二旋转状态计算第二成本函数，并筛选所述第二成本函数为最小值时的最优轨迹参数，其中，所述最优轨迹参数属于预设轨迹参数集合；
41、导航方案生成模块，用于根据所述最优轨迹参数生成导航方案。
42、本系统通过获取定位组件的三维坐标和当前视点的第一旋转状态；根据三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度；根据平均距离和离散度计算第一成本函数，并筛选第一成本函数为最小值时的中心点坐标作为最优视点，其中，中心点坐标属于预设中心点坐标范围；获取最优视点的第二旋转状态；根据预设轨迹参数集合、第一旋转状态和第二旋转状态计算第二成本函数，并筛选第二成本函数为最小值时的最优轨迹参数，其中，最优轨迹参数属于预设轨迹参数集合；根据最优轨迹参数生成导航方案，本申请能够模拟手术过程中在定位工具移出mv或视线被遮挡之前主动调整ots的视点，从而保证在整个手术过程前对导航进行规划，保证导航一致性，提高导航准确度。
43、本专利技术的第三方面，提供了一种手术导航的试点优化电子设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行上述的手术导航的试点优化方法。
44、本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述的手术导航的试点优化方法。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，所述手术导航的试点优化方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，所述根据所述三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度，包括：
3.根据权利要求2所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，通过如下公式计算第一成本函数：
4.根据权利要求1所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，所述根据预设轨迹参数集合、所述第一旋转状态和所述第二旋转状态计算第二成本函数，包括：
5.根据权利要求4所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，通过如下公式计算所述李代数元素：
6.根据权利要求5所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，根据所述李代数元素和所述预设轨迹参数集合计算位置轨迹，包括：
7.根据权利要求6所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，通过如下公式计算所述第二成本函数：
8.一种手术导航的试点优化系统，其特征在于，所述手术导航的试点优化系统包括：
9.一种手术导航的试点优化设备，其特征
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的一种手术导航的试点优化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，所述手术导航的试点优化方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，所述根据所述三维坐标和预设中心点坐标范围计算平均距离和离散度，包括：
3.根据权利要求2所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，通过如下公式计算第一成本函数：
4.根据权利要求1所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，所述根据预设轨迹参数集合、所述第一旋转状态和所述第二旋转状态计算第二成本函数，包括：
5.根据权利要求4所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，通过如下公式计算所述李代数元素：
6.根据权利要求5所述的一种手术导航的试点优化方法，其特征在于，根据所述李代数元素和所述预设轨迹参数集合计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊力，马程远，党文哲，侯木舟，曹聪，罗虎，王心祥，张朝，
申请(专利权)人：中南大学湘雅二医院，
类型：发明
国别省市：
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