机器人视觉技术是随着机器人技术和机器视觉技术的发展与结合而形成的一门实用技术。目前,已经有不少的机器人辅助医疗系统进入临床应用,并取得了一定的成果,而将具有视觉的机器人应用到神经外科手术中是一个重要的热门研究领域。机器人神经外科手术系统的辅助手术操作是在手术方案确定后,将手术方案的技术参数传送给机器人,通过对固定在患者颅部上标记点的映射测量和映射算法将图形空间的规划参数变换到机器人操作空间,机器人按预定的手术方案自动导航控制完成辅助手术操作过程。立体视觉定位的准确性对于神经外科手术机器人在医疗外科手术中的应用有着极其重要的意义。视觉定位的非接触性和较高的准确度极大地保证了外科手术中的安全性和手术方案实施的准确性。机器人立体视觉定位技术以其自动、快速、安全、高精度等优点越来越受到重视,必将取代传统的框架式定位神经外科手术本文以所参与的神经外科微创手术机器人系统为对象,从国内外医疗机器人的发展现状和研究热点出发,基于立体视觉测量定位.

  神经外科微创手术机器人系统是智能机器人人机协作自动控制系统.立体视觉定位系统是该系统的一个子系统,利用该立体视觉定位系统,医生可以方便快速地对贴在患者颅部的标记点进行准确的定位,使得进行手术方案的规划和手术流程计划的时间大大的减少,从而缩短了手术时间,提高了手术的安全性和可靠性.本文设计了较精确的“手-眼”单目视觉定位系统,通过安装在机器人机械臂上的CCD摄像机确定患者头颅上标记点的准确位置,从而极大地方便了坐标配准和手术导航.1摄像机标定和立体视觉基本原理1.1摄像机的标定摄像机的标定是立体视觉定位实现的前提.一旦摄像机的标定完成后,就可以通过二维像点坐标推论物点三维世界坐标,或相反的,从已知三维信息推出二维信息.摄像机标定是建立在一定的摄像机模型的基础之上的.摄像机模型是对景物成像到图像平面的物理过程的数学描述.机器人神经外科手术视觉系统对患者颅部的标记点的测量定位要求是:定位精确,且方法简便、快速,计算简单、可靠性高.