【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及移动ct平台的精密定位领域，尤其涉及一种基于激光导引的术中移动ct定位导航方法。
技术介绍
1、移动ct(mobilect)，也可称之为术中ct、床旁ct、便携式ct，体积小、质量轻、易移动，可随意推入病房和手术室，让病人在床旁就可接受ct扫描。它特别适用于急症、危重病人及行动不便患者。此外，它还可提供精准的术中导航，让医生实现在重型颅脑损伤、多发伤患者的抢救中，一边手术一边进行ct扫描。传统的ct扫描需要移动病床将病人送至扫描区域，但由于临床手术情况和患者治疗状态的限制，移动病床会给患者带来很大风险。因为ct体积大不易搬运，一些偏远地区的患者和一些不易行动的患者无法进行ct检查。移动ct开发的核心技术是高精度高稳定移动底盘的开发，其中适用于医疗复杂场景的自主导航解决方案是移动底盘的关键技术。
2、移动ct有着广泛的市场前景及医疗需求。而现有移动ct也需要人工推动机器进行扫描，不仅加大了人力成本，在术中的可靠性和稳定性也都难以得到保证。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种移动ct及基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，充分利用了激光线的高亮度和高相干性特性，有效减少了对传统定位标记的依赖，显著降低了系统的复杂度和成本。
2、第一方面，提出一种基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，包括：激光发射装置在地面上投射出激光线，计算移动ct相对于激光线的相对位姿，基于相对位姿控制移动ct前进的距离和底盘的转向角速度。
3、在一些示例中，
4、在一些示例中，控制底盘的转向角速度使角度偏差和旁向距离为0。
5、在一些示例中，控制移动ct相对于手术床前进/后退的距离，使前向距离达到预先设置限定值。
6、在一些示例中，利用加权pd方法融合相对位姿的参量得到底盘的转向角速度。
7、在一些示例中，计算移动ct相对于激光线的相对位姿参量方法包括：定义包含相机坐标系c、空间辅助坐标系s和世界坐标系w的坐标系；利用与底盘刚体连接的相机捕获激光线的图像；从图像中提取出激光线，得到激光线的图像坐标；通过底盘imu的数据得到相机的空间姿态角；在定义的坐标系中利用相机的空间姿态角以及激光线的图像坐标计算出角度偏差、旁向距离偏差和前向距离。
8、在一些示例中，相机坐标系c和空间辅助坐标系s的x轴重合，并且原点均为相机光心；世界坐标系w以激光线交叉点为原点、y轴与纵向激光线重合；相机高度h为相机坐标系c原点在世界坐标系中的z坐标；底盘前进方向与空间辅助坐标系的z轴重合。
9、在一些示例中，激光线的图像坐标获取方法包括：对于第一帧图像，首先通过canny边缘检测算法对光条的边缘进行提取，然后进行霍夫变换检测出激光线，得到激光线的方向初值，对于后续帧，以前一帧经过计算出的方向初值作为当前方向初值；在检测到的激光线附近，找到灰度值大于阈值的点；对于每个灰度值大于阈值的点，根据其法线方向在图像中进行搜索，定位激光线的边界；根据边界之间的距离，计算每条法线上激光线的宽度，得到激光线的宽度分布；在每条法线的激光线宽度范围内，应用steger算法，提取激光线的中心点；使用随机抽样一致性算法对激光线的中心点进行分类，分别提取出纵向激光线和横向激光线的点集，同时排除离群点；将分离出来的点集进行拟合，得到纵向激光线和横向激光线在图像上的坐标。
10、第二方面，提出一种移动ct，利用所述的基于激光导引的术中移动ct定位导航方法进行导航。
11、本专利技术产生的有益效果包括：(1)激光的高亮度和高相干性确保了系统在复杂医疗场景下的抗干扰能力，在光照剧烈变化、手术用具对视线大幅度遮挡的情况下依然可以稳定运行且保持精度，具有很好的鲁棒性；(2)基于激光导引的解决方案实现了移动ct的自主导航，不需要手持推动，解放了医护人员的双手；(3)仅使用视觉传感器、惯性测量单元imu以及激光发射装置，以较低廉的设备成本和计算成本实现移动ct平台相对于手术床的精准定位导航。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，包括：激光发射装置在地面上投射出激光线，计算移动CT相对于激光线的相对位姿，基于相对位姿控制移动CT前进的距离和底盘的转向角速度。
2.根据权利要求1所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，激光发射装置在地面上投射出相交叉的纵向激光线和横向激光线，相对位姿的参量包括移动CT的航向与纵向激光线之间的角度偏差，航向到纵向激光线的旁向距离偏差以及航向到纵向激光线和横向激光线交叉点的前向距离。
3.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，控制底盘的转向角速度使角度偏差和旁向距离为0。
4.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，控制移动CT相对于手术床前进/后退的距离，使前向距离达到预先设置限定值。
5.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，利用加权PD方法融合相对位姿的参量得到底盘的转向角速度。
6.根据权利要求5所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航
7.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，计算移动CT相对于激光线的相对位姿参量方法包括：
8.根据权利要求7所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，相机坐标系C和空间辅助坐标系S的X轴重合，并且原点均为相机光心；世界坐标系W以激光线交叉点为原点、Y轴与纵向激光线重合；相机高度H为相机坐标系C原点在世界坐标系中的Z坐标；底盘前进方向与空间辅助坐标系的Z轴重合。
9.根据权利要求7所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法，其特征在于，激光线的图像坐标获取方法包括：
10.一种移动CT，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的基于激光导引的术中移动CT定位导航方法进行导航。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，其特征在于，包括：激光发射装置在地面上投射出激光线，计算移动ct相对于激光线的相对位姿，基于相对位姿控制移动ct前进的距离和底盘的转向角速度。
2.根据权利要求1所述的基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，其特征在于，激光发射装置在地面上投射出相交叉的纵向激光线和横向激光线，相对位姿的参量包括移动ct的航向与纵向激光线之间的角度偏差，航向到纵向激光线的旁向距离偏差以及航向到纵向激光线和横向激光线交叉点的前向距离。
3.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，其特征在于，控制底盘的转向角速度使角度偏差和旁向距离为0。
4.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，其特征在于，控制移动ct相对于手术床前进/后退的距离，使前向距离达到预先设置限定值。
5.根据权利要求2所述的基于激光导引的术中移动ct定位导航方法，其特征在...
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