機(jī)器人輔助髓內(nèi)釘鎖孔圖像校正和定位算法研究.pdf

1、在計(jì)算機(jī)輔助整形外科手術(shù)系統(tǒng)中，如何從系統(tǒng)采集的圖像中獲得精準(zhǔn)的信息，以準(zhǔn)確計(jì)算病灶的空間位置是系統(tǒng)研究的關(guān)鍵內(nèi)容。本課題基于國家863項(xiàng)目“遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)研發(fā)”平臺，在原有圖像導(dǎo)航技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，對影響空間定位精度的X光圖像畸變校正及機(jī)器人輔助髓內(nèi)釘鎖孔空間定位算法進(jìn)行研究。
　　本文采用一種基于泛化能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立物體上的點(diǎn)與其X光圖像上的點(diǎn)建立點(diǎn)與點(diǎn)之間的映射關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)校正畸變的X光圖像。首先，采集均勻分

2、布小孔的金屬圓盤的X光圖像，利用點(diǎn)霍夫變換（PHT）提取金屬圓盤X光圖像上的圓孔，并找到各圓孔與物體空間位置的對應(yīng)關(guān)系。然后，以采集好的樣本對BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。最后將圖像點(diǎn)的像素坐標(biāo)輸入給訓(xùn)練成功的BP網(wǎng)絡(luò)，即可得到預(yù)期的空間位置，從而建立圖像像素點(diǎn)與空間位置的映射關(guān)系。該方法只需確定網(wǎng)絡(luò)輸入輸出和約束條件,無需考慮中間過多的不確定因素,即可建立空間點(diǎn)與圖像點(diǎn)的映射關(guān)系。
　　采用以雙平面法（Two-planesModel）為基礎(chǔ)

3、，利用空間中的數(shù)學(xué)曲線來仿真X光自發(fā)射端到接收端的行徑路線來構(gòu)建空間關(guān)系。這個(gè)方向的研究大都將機(jī)械手臂整合進(jìn)來，利用機(jī)械手臂多自由度的靈活性，使裝設(shè)在機(jī)械手臂末端的定位裝置能夠移動(dòng)于C型臂的發(fā)射端與接收端之間，借以實(shí)現(xiàn)多平面法。在本系統(tǒng)中，利用安裝在導(dǎo)航機(jī)器人的末端法蘭上的定位盒，使用數(shù)學(xué)幾何模型計(jì)算出髓內(nèi)釘孔路徑。
　　針對導(dǎo)航機(jī)器人的標(biāo)定盒與機(jī)器人之間存在加工和安裝尺寸誤差，導(dǎo)致標(biāo)定盒坐標(biāo)系與機(jī)器人工具坐標(biāo)系之間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確