基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法
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董峰(1982-),男,江苏徐州人,博士研究生,主要从事机 器人技术与智能控制、机器视觉测量等方面的研究.

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国家高新技术“863”重大项目(2012AA040507)、国家自然科学基金(61174087)、江苏省杰 出青年科学基金(BK2012005)和江苏省杰出青年青蓝工程资助项目 (苏州大学 机器人及微系统研究中心和苏州纳米科技协同创新中心,江苏 苏州 215021)


Measurement method of medical robot positioning system based on binocular vision
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    摘要:

    为了实现精确放疗过程中精确定位和 肿瘤位置的精确测量,建立了基于双目视觉 的医疗机器人摆位测量系统,并对系统所采用的摄像机标定方法、标记点识别及其三维坐 标计算、摆位 系统的位置验证等算法进行研究。建立基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统;提出了一 种对摄像机采用基于平面棋盘格和立体标定模板相结合的 摄像机标定新方法;采用Roberts梯度算子对图像分割的方法,识别标记点中心并计 算其三维坐标; 通过比较基于双目视觉计算和三维坐标测量仪器测量的各个标记点三维坐标的摆位误 差,实现放疗过程中位置验证和精确摆位。实验结果表明:摄像机的标定精度为36.5×10-3 mm和各个标记点的三维坐标平 均偏差为δX=0.573mm、δ Y=0.495mm、δZ= 0.430mm,测量方法可获得较高的标定精度和摆位精 度,能满足精确放疗对高精度摆位系统的临床需求。

    Abstract:

    In order to realize the precise positioning of radiation patients and the accurate measurement of tumor location in the process of precise radiation therapy,a med ical robot positioning system based on binocular vision is established.First,the medical robot positioning measurement system is developed based on binocular vi sion; Secondly,based on the Tsai camera model and the influence of lens distortion,a new camera calibration method based on planar and three-dimensional checkerboard calibrati on templates is proposed to get the camera calibration parameters; Thirdly,the center point po sitions of markers are identified and their three-dimensional coordinates are calculated based on the robert gradient operator method for image segmentation.Finally,the measurement errors of all markers by binocular vision and the three-dimensional coordinate measuring instrument a re used to achieve the position-validating for radiotherapy patients.The experimental results sho w that the camera calibration accuracy is 0.0365mm and three-dimensional coor dinates′ average deviations of each marker are δX=0.573mm,δY=0.495mm,δZ=0.430mm.The measurement method can improve the accuracy of calibration and positioning,and meet the clinical re quirements for high-precision positioning system in precise radiotherapy.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

董峰,孙立宁,汝长海.基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法[J].光电子激光,2014,(5):1027~1034

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  • 收稿日期:2013-09-16
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