微创手术机器人视觉定位系统的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要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『瞄床应用，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

2、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刨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的基本原理，参考国内外相关资料，根据整个微创手术机器人系统的要求，为该系统设计一个立体视觉定位子系统。本文第1章介绍了神经外科微创手术机器人系统的研究意义和国内外发展现状，以及本课题

3、的研究内容；第2章分析了机器人视觉定位的原理和所需的关键技术，根据课题研究的实际情况，设计了立体视觉定位系统的方案；第3章重点介绍了视觉系统中摄像机标定、手眼标定及立体视觉的定位模型；第4章介绍了该系统中图像处理软件的关键技术；第5章针对前面设计的定位系统模型，进行了视觉定位系统标定和定位试验，并对结果进行了分析；笫6章对所做的工作进行了总结，并提出了需要改进的地方。关键词：神经外科手术，视觉定位，摄像机标定，手眼标定武汉理工大学硕士学位论文AbstractRobotvisionisapmcticaltecllIliqu

4、efonIledwiththcdevclopmemofrobottechnology肌dmachinevisiontechnique．Atpresent，manyrobotaidedcuresystemshavebeen印pliedtocliIlicmedicinc，w11ichacllicves铲eatsuccess．Butthe印plicationofrobot晰mvisiontoneurogurger)rremainsapopularresearchfield．Theaidedoperationofneurosu唱

5、eryrobotoperatiVesystemistotr姐sfertechnkalp盯锄etefstorobotafteroperationprogramismade，thentransformplaIlIledparameterstorobotcoordinatesbymeansofmappingmeasllremema11dmappingalgorithmofmarksonmeskullofpatients，t11usrobotcanautomaticallycornr01血eoperativepmcessacco

6、rdingtoimendedope洲onprogranl．TheaccuracyofstereoVisionorienlationplaysasignificarltroleinneurosurgery．Non—contacta11dhighaccllracyofVisionorientationsystemensuress“宅tyofneumsurgeryandaccuracyintheimplementationofoperationpro黟锄．Robotvisionorientationtechnologyisem

7、phasizedbytheadvamagesintemsofautomatic，rapid，safe，highinaccuracyaIldotl】盯pe—b埘1ance，whichwmeventuallytaI汜placeoftraditionalfi锄eorientationinneumsu蝎ery．Thisp印erbasedontheprojectofmiIlimallyinvasiveneuroslll苫eryrobot’sVisionnaVigationsystem．Asubsystemisdesignedfor

8、t11issystemaccordingt0t11erequirememofmiIlimallyinVasiVenellrosufgeryrobot’svisionna肼gationsystem．Thispaperhasreferredtomanyrelateddatafrombothhomea11dabroad，b