本發(fā)明屬于視覺引導(dǎo)，具體涉及一種醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、e-flash醫(yī)療機(jī)器人在治療過程中，由于需要將末端放射源對準(zhǔn)病人患病處進(jìn)行放射治療，人工手動對準(zhǔn)精度差，容易出現(xiàn)誤操作導(dǎo)致放射治療時(shí)多余射線溢出傷害患者其他無病灶部位，因此需要采用自動對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行對準(zhǔn)。

2、在放療操作中，通常是采用適當(dāng)尺寸、形狀的限束裝置，將限束裝置設(shè)置于腫瘤或瘤床上方，確定照射范圍，因此需要將末端放射源與限束裝置進(jìn)行對準(zhǔn)。

3、傳統(tǒng)的激光對準(zhǔn)精度容易受到環(huán)境因素如光線強(qiáng)度、反射表面的特性以及距離等的影響，導(dǎo)致對準(zhǔn)精度不高。激光對準(zhǔn)需要使用激光發(fā)射器和接收器，會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本；同時(shí)，激光對準(zhǔn)對目標(biāo)表面的要求較高，需要具有一定的發(fā)射性或透明性，對限束裝置的要求較高，增加了限束裝置的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，以解決現(xiàn)有自動對準(zhǔn)方式中存在的對準(zhǔn)精度不高、對限束裝置要求較高的問題。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，用于將機(jī)器人與限光筒進(jìn)行對準(zhǔn)，在限光筒的圓盤上設(shè)置有多個(gè)相同大小的圓圈，且圓圈沿圓盤的周向均布設(shè)置，圓圈的圓心與限光筒中心之間的距離相等；自動對準(zhǔn)方法包括：

4、對雙目視覺相機(jī)獲取的限光筒圖片進(jìn)行預(yù)處理；

5、對限光筒圖片中的多個(gè)圓圈的輪廓進(jìn)行識別，并擬合成圓；

6、獲取圓圈的圓心，得到圓圈的中心點(diǎn)坐標(biāo)，并根據(jù)圓圈的中心點(diǎn)坐標(biāo)擬合一個(gè)平面；

7、計(jì)算擬合平面的法向量，將平面的法向量作為機(jī)器人對準(zhǔn)姿態(tài)，對機(jī)器人在法向量上進(jìn)行對準(zhǔn)，使機(jī)器人在法向量上的對準(zhǔn)姿態(tài)在誤差范圍內(nèi)；

8、采用雙目視覺相機(jī)從不同角度拍攝標(biāo)定板得到雙目視覺相機(jī)標(biāo)定參數(shù)，根據(jù)獲取的標(biāo)定板上的圓心圖像坐標(biāo)，得到相機(jī)坐標(biāo)系下標(biāo)定板圓心的三維坐標(biāo)；

9、通過變換矩陣，將相機(jī)坐標(biāo)系下標(biāo)定板圓心的齊次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系，對機(jī)器人進(jìn)行二次對準(zhǔn)。

10、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，判斷機(jī)器人在法向量上的對準(zhǔn)姿態(tài)在誤差范圍內(nèi)的步驟包括：

11、取多個(gè)圓圈的圓心坐標(biāo)的平均值，擬合得到限光筒的虛擬中心；

12、根據(jù)限光筒的虛擬中心和限光筒的真實(shí)中心的坐標(biāo)，計(jì)算虛擬中心與真實(shí)中心之間的距離；

13、將計(jì)算得到的距離與設(shè)定的誤差閾值進(jìn)行比較，判斷機(jī)器人在法向量上的對準(zhǔn)姿態(tài)是否在誤差范圍內(nèi)。

14、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，對機(jī)器人進(jìn)行二次對準(zhǔn)的過程中，持續(xù)進(jìn)行限光筒圖像的采集，識別圖像中限光筒圓點(diǎn)，并與上一次采集的限光筒圖像的限光筒圓點(diǎn)一起取平均值，作為新的限光筒圓點(diǎn)；

15、對新的限光筒圓點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到的機(jī)器人坐標(biāo)系下的標(biāo)定板圓心的齊次坐標(biāo)，判斷機(jī)器人與限光筒是否完成對準(zhǔn)。

16、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，當(dāng)雙目視覺相機(jī)無法拍攝到限光筒圓點(diǎn)時(shí)，結(jié)束機(jī)器人的二次對準(zhǔn)操作。

17、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，對機(jī)器人進(jìn)行二次對準(zhǔn)的過程中，持續(xù)進(jìn)行限光筒圖像的采集，識別圖像中限光筒平面中心圓點(diǎn)，當(dāng)限光筒平面中心圓點(diǎn)的圖像坐標(biāo)與上一次識別的結(jié)果的差值小于設(shè)定閾值時(shí)，判斷機(jī)器人放射源與限光筒對準(zhǔn)。

18、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，雙目視覺相機(jī)以5-10fps的幀率持續(xù)進(jìn)行限光筒圖像的采集。

19、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，對限光筒圖片進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括對圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，將濾波處理后的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，采用自適應(yīng)閾值方法對灰度圖像進(jìn)行二值化，得到二值圖像。

20、本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還包括對擬合得到的圓進(jìn)行處理的步驟，包括通過對擬合圓的圓心的亮度平均值、圓心度進(jìn)行判斷，剔除擬合得到的誤差圓。

21、另一方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括：

22、處理器；以及，

23、存儲器，用于存儲所述處理器的可執(zhí)行指令；

24、其中，所述處理器配置為經(jīng)由執(zhí)行所述可執(zhí)行指令來執(zhí)行所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法。

25、另一方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法。

26、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

27、本發(fā)明采用機(jī)器視覺對準(zhǔn)的方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與限光筒之間對準(zhǔn)，對準(zhǔn)精度高，對應(yīng)響應(yīng)速度快，提高了醫(yī)療機(jī)器人對準(zhǔn)效率和安全性，且對限光筒的要求低，降低了成本。

技術(shù)特征：

1.醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，用于將機(jī)器人與限光筒進(jìn)行對準(zhǔn)，其特征在于，在限光筒的圓盤上設(shè)置有多個(gè)相同大小的圓圈，且圓圈沿圓盤的周向均布設(shè)置，圓圈的圓心與限光筒中心之間的距離相等；自動對準(zhǔn)方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，判斷機(jī)器人在法向量上的對準(zhǔn)姿態(tài)在誤差范圍內(nèi)的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，對機(jī)器人進(jìn)行二次對準(zhǔn)的過程中，持續(xù)進(jìn)行限光筒圖像的采集，識別圖像中限光筒圓點(diǎn)，并與上一次采集的限光筒圖像的限光筒圓點(diǎn)一起取平均值，作為新的限光筒圓點(diǎn)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，當(dāng)雙目視覺相機(jī)無法拍攝到限光筒圓點(diǎn)時(shí)，結(jié)束機(jī)器人的二次對準(zhǔn)操作。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，對機(jī)器人進(jìn)行二次對準(zhǔn)的過程中，持續(xù)進(jìn)行限光筒圖像的采集，識別圖像中限光筒平面中心圓點(diǎn)，當(dāng)限光筒平面中心圓點(diǎn)的圖像坐標(biāo)與上一次識別的結(jié)果的差值小于設(shè)定閾值時(shí)，判斷機(jī)器人放射源與限光筒對準(zhǔn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，雙目視覺相機(jī)以5-10fps的幀率持續(xù)進(jìn)行限光筒圖像的采集。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，對限光筒圖片進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括對圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，將濾波處理后的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，采用自適應(yīng)閾值方法對灰度圖像進(jìn)行二值化，得到二值圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法，其特征在于，還包括對擬合得到的圓進(jìn)行處理的步驟，包括通過對擬合圓的圓心的亮度平均值、圓心度進(jìn)行判斷，剔除擬合得到的誤差圓。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8所述的醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于視覺引導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種醫(yī)療機(jī)器人視覺自動對準(zhǔn)方法、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，包括：對限光筒圖片中的多個(gè)圓圈的輪廓進(jìn)行識別，并擬合成圓；獲取圓圈的圓心，并根據(jù)圓圈的中心點(diǎn)坐標(biāo)擬合一個(gè)平面；計(jì)算擬合平面的法向量，將平面的法向量作為機(jī)器人對準(zhǔn)姿態(tài)，對機(jī)器人在法向量上進(jìn)行對準(zhǔn)；根據(jù)獲取的標(biāo)定板上的圓心圖像坐標(biāo)，得到相機(jī)坐標(biāo)系下標(biāo)定板圓心的三維坐標(biāo)；通過變換矩陣，將相機(jī)坐標(biāo)系下標(biāo)定板圓心的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系，對機(jī)器人進(jìn)行二次對準(zhǔn)。采用機(jī)器視覺對準(zhǔn)的方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與限光筒之間對準(zhǔn)，對準(zhǔn)精度高，對應(yīng)響應(yīng)速度快，提高了醫(yī)療機(jī)器人對準(zhǔn)效率和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：戴莉斯,劉甲甲,劉雪垠,楊戴蔚,錢宇聰,吳思東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15