CN119498973A 一种基于三维医学图像的穿刺机械臂控制方法及系统 （苏州显扬机器人有限公司）

一种基于三维医学图像的穿刺机械臂控制本发明公开了一种基于三维医学图像的穿刺机械臂控制方法及系统，该方法包括以下步骤：对二维CT图像的raw格式文件进行三维可视维医疗图像的主要方法是通过三维成像设备直的三维医疗图像在分辨率或清晰度等方面存在2步骤S4：获取三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目步骤S5：将三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目标物体步骤S6：根据机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物体步骤S8：根据穿刺机械臂待穿刺的直线运动轨迹以及穿刺机械臂末端待穿刺的姿态，步骤S22：利用VTK工具中的数据管道将数据对象中步骤S23：利用VTK工具中的图形渲染引擎将处理后的数据步骤S52：从ROS的tranform库中获取机械臂末端坐标系阵M",并对取逆得到机械臂基座坐标系到机械臂末端坐标系的转换矩阵M",具体的计算公式如下：步骤S54：根据和M",计算出机械臂基座坐标系到CT扫描仪坐标系3步骤S56：根据和计算出机械臂基座坐标系到图像坐标系转换矩阵M",具体的计算公式如下：置坐标和待穿刺后的位置坐标转换为机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺4.一种基于三维医学图像的穿刺机械臂控制系统，使用如权利要求1_3任意一项所述第二获取模块，用于获取三维CT图像的坐标系下三维CT坐标转换模块，用于将三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目计算模块，用于根据机械臂基座坐标系下三维CT图像调整和确定模块，用于根据穿刺机械臂待穿刺的运动机械臂控制模块，用于根据穿刺机械臂待穿刺的直线运动轨迹以及穿刺4第一计算子模块，用于采用PNP方法求取标定板坐标系到CT扫描仪坐标系的转换矩阵第一获取子模块，用于从ROS的tranform库中获取机械臂末端坐标系到机械臂基座坐第二计算子模块，用于对Me取逆得到机械臂基座坐标系到机械臂末端坐标系的转换矩阵M,:第三计算子模块，用于根据和计算出机械臂末端坐标系到标定板坐标第四计算子模块，用于根据和M",计算出机械臂基座坐标系到CT第三获取子模块，用于根据CT扫描仪的内参获取CT扫描仪坐标第五计算子模块，用于根据和计算出机械臂基座坐标系到图像坐标系转换子模块，用于根据Me将三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺前的位置坐标和待穿刺后的位置坐标转换为机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物5的主要方法是通过三维成像设备直接采集，如三维超声波成像系统和三维光学成像系统三维医疗图像在分辨率或清晰度等方面存在不足，从而影响机械臂穿刺轨迹规划的精准6换矩阵并对取逆得到机械臂基座坐标系到机械臂末端坐标系的转换矩阵矩阵M",具体的计算公式如下：[0024]步骤S54：根据和M",计算出机械臂基座坐标系到CT扫描仪具体的计算公式如下：[0029]步骤S57：对取逆，得到图像坐标系到机械臂基座坐标系的转换矩阵[0030]步骤S58：根据将三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺7前的位置坐标和待穿刺后的位置坐标转换为机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物体标物体待穿刺前的位置坐标以及待穿刺后的[0044]数据处理子模块，用于利用VTK工具中的数据管道将数据对象中的数据流进行处[0048]第一计算子模块，用于采用PNP方法求取标定板坐标系到CT扫描仪坐标系的转换[0049]第一获取子模块，用于从ROS的tranform库中获取机械臂末端坐标系到机械臂基的转换矩阵M:8[0051]第三计算子模块，用于根据Mra和计算出机械臂末端坐标系到坐标系的转换矩阵M",具体的计算公式如下：到CT扫描仪坐标系的转换矩阵Msze:具体的计算公式如转换矩阵M";待穿刺前的位置坐标和待穿刺后的位置坐标转换为机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺前的位置坐标以及待穿刺后的9第二步是对二维CT图像的raw格式文件进行三维可视化处理，得到三维CT图像，本实施例(x22)，因此，三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺前的位置坐标为(x1z2)。第五步是将三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺前的位置坐标和待)，机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺后的位置坐标为(x44刺机械臂末端的旋转角度，使穿刺机械臂末端的朝向与穿刺机械臂待穿刺的运动方向一是将数据对象中的数据转换为可用于渲染的格式。通过对数据对象中的数据流进行处理，有利于后续更好地进行可视化和分析。在步骤S23中，VTK工具中的图形渲染引擎是基于换矩阵并对取逆得到机械臂基座坐标系到机械臂末端坐标系的转换矩阵矩阵M",具体的计算公式如下：[0087]步骤S54：根据和M",计算出机械臂基座坐标系到CT扫描仪像坐标系的转换矩阵M";M",具体的计算公式如下：[0092]步骤S57：对取逆，得到图像坐标系到机械臂基座坐标系的转换矩阵[0093]步骤S58：根据将三维CT图像的坐标系下三维CT图像中目标物体待穿刺前的位置坐标和待穿刺后的位置坐标转换为机械臂基座坐标系下三维CT图像中目标物体标物体待穿刺前的位置坐标以及待穿刺后的[0110]数据处理子模块，用于利用VTK工具中的数据管道将数据对象中的数据流进行处[0115]第一计算子模块，用于采用PNP方法求取标定板坐标系到CT扫描仪坐标系的转换[0116]第一获取子模块，用于从ROS的tranform库中获取机械臂末端坐标系到机械臂基[0118]第三计算子模块，用于根据和计算出机械臂末端[0120]第四计算子模块，用于根据和M",计算出机械臂