一种用于光学器械跟踪的近红外双目系统

摘要：

近红外光学跟踪系统以其高精度、便捷的特点迅速发展成为手术导航中的重要组成部分.基于双目视觉设计了 一套高精度、低成本的光学跟踪系统,该系统使用安装在器械上的被动标记球(NDI Passive Sphere)作为标记,并在双目相机镜头前添加近红外滤光片,以消除环境光的干扰.首先,采用轮廓过滤算法,.用于标记轮廓的提取,使用最小二乘椭圆拟合算法获取标记投影中心的像素坐标;其次,设计了器械识别算法,使每个器械可以单独有序储存标记球的中心像素坐标,用于多个器械的分辨;最后,通过左右视图对应标记中心匹配,重建其空间坐标,进而推导出器械尖端在世界坐标系中的坐标.实验使用该系统跟踪器械,利用器械的无规则摆放实验验证了器械识别算法的准确性和鲁棒性,准确率达95％,平均识别时间仅需4 ms.并对系统进行了稳定性、静态定位精度、动态跟踪等测试.结果表明:稳定性误差可达0.13mm,静态定位精度可达0.373mm,所提出的近红外光学跟踪系统具有较高的精度和稳定性,可以满足手术导航的要求.

关键词：器械识别、手术导航、光学定位、双目视觉

所属期刊栏目：51

分类号：TP391(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金91748204

在线出版日期：2022-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：151-160