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坐标系配准工具

阅读：287发布：2020-05-12

IPRDB可以提供坐标系配准工具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种坐标系配准工具。该坐标系配准工具包括：本体和附件；所述本体包括底座和固定在所述底座上的至少四个校正元件，所述附件包括执行末端，所述执行末端的一端与机器人的操作臂可拆卸连接，所述执行末端的另一端用于与所述校正元件相适配；所述校正元件固定于所述底座上，所述至少四个校正元件中任四个校正元件处于不同平面上，所述校正元件的扫描射线透射率与所述底座的扫描射线透射率不同。该坐标系配准工具成本低，且操作方法和计算方法简单。，下面是坐标系配准工具专利的具体信息内容。

1.一种坐标系配准工具，其特征在于，包括：本体和附件；

所述本体包括底座和固定在所述底座上的至少四个校正元件，所述附件包括执行末端，所述执行末端的一端与机器人的操作臂可拆卸连接，所述执行末端的另一端用于与所述校正元件相适配；

所述校正元件固定于所述底座上，所述至少四个校正元件中任四个校正元件处于不同平面上，所述校正元件的扫描射线透射率与所述底座的扫描射线透射率不同。

2.根据权利要求1所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述底座包括基座和支撑座，所述支撑座固定在所述基座的上表面；

所述校正元件固定在所述支撑座上。

3.根据权利要求2所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述支撑座包括支撑面，所述支撑面为阶梯状，所述校正元件沿着所述支撑面阶梯排列。

4.根据权利要求2所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述支撑座与所述基座可拆卸连接。

5.根据权利要求2-4任一项所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述支撑面上设置有安装座，所述校正元件固定在所述安装座中。

6.根据权利要求5所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述安装座为突出于所述支撑面的柱状腔体结构，所述校正元件卡设在所述柱状腔体结构中。

7.根据权利要求5所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述安装座为凹槽，所述校正元件卡设在所述凹槽中。

8.根据权利要求2-4任一项所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述基座的侧壁上设置有具有握持空间的手柄。

9.根据权利要求1-4任一项所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述附件包括安装元件，所述执行末端的一端通过所述安装元件与所述机器人可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述校正元件为球状结构。

11.根据权利要求1所述的坐标系配准工具，其特征在于，所述校正元件的为钢材质，所述底座为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、铝合金中的任一材质。

说明书全文

坐标系配准工具

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种坐标系配准工具。

背景技术

[0002] 随着医疗技术的不断发展，利用手术机器人进行辅助手术越来越普遍，例如，可以通过手术机器人进行辅助穿刺手术治疗，也可以通过手术机器人进行肿瘤辅助诊断，大大提高了手术效率。
[0003] 现有技术中，为了提高手术的准确性，一般采用激光扫描仪(简称NDI)对手术机器人的坐标系进行配准，例如，病人一般被固定在X射线设备的扫描床上，由于NDI设备、X射线设备、病人之间的位置相对不变，因此，可以根据NDI设备、X射线设备、病人之间的位置关系对手术机器人的坐标系进行配准。
[0004] 但是，NDI设备成本高，且对手术机器人的坐标系进行配准时的操作方法和算法都比较复杂。

发明内容

[0005] 基于此，有必要针对传统技术对手术机器人的坐标系进行配准的操作方法和算法复杂的问题，提供一种坐标系配准工具和坐标系配准方法、机器人的控制方法、装置、设备和介质。
[0006] 第一方面，本发明提供了一种坐标系配准工具，包括：本体和附件；
[0007] 所述本体包括底座和固定在所述底座上的至少四个校正元件，所述附件包括执行末端，所述执行末端的一端与机器人的操作臂可拆卸连接，所述执行末端的另一端用于与所述校正元件相适配；
[0008] 所述校正元件固定于所述底座上，所述至少四个校正元件中任四个校正元件处于不同平面上，所述校正元件的扫描射线透射率与所述底座的扫描射线透射率不同。
[0009] 其中，在配准时，所述坐标系配准工具被放置到医学影像设备中进行扫描以获得包括所述至少四个校正元件在第一医学影像坐标系下的位置，并且，所述执行末端与机器人的机械臂连接并以所述执行末端的另一端分别与所述至少四个校正元件接触以获得各校正元件在所述机器人坐标系下的位置，基于此，得到所述第一医学影像坐标系和所述机器人坐标系的位置关系。
[0010] 在其中一个实施例中，所述底座包括基座和支撑座，所述支撑座固定在所述基座的上表面；
[0011] 所述校正元件固定在所述支撑座上。
[0012] 在其中一个实施例中，所述支撑座包括支撑面，所述支撑面为阶梯状，所述校正元件沿着所述支撑面阶梯排列。
[0013] 在其中一个实施例中，所述支撑座与所述基座可拆卸连接。
[0014] 在其中一个实施例中，所述支撑面上设置有安装座，所述校正元件固定在所述安装座中。
[0015] 在其中一个实施例中，所述安装座为突出于所述支撑面的柱状腔体结构，所述校正元件卡设在所述柱状腔体结构中。
[0016] 在其中一个实施例中，所述安装座为凹槽，所述校正元件卡设在所述凹槽中。
[0017] 在其中一个实施例中，所述基座的侧壁上设置有具有握持空间的手柄。
[0018] 在其中一个实施例中，所述附件包括安装元件，所述执行末端的一端通过所述安装元件与所述机器人可拆卸连接。
[0019] 在其中一个实施例中，所述校正元件为球状结构。
[0020] 在其中一个实施例中，所述校正元件为钢材质，所述底座为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、铝合金中的任一材质。
[0021] 上述坐标系配准工具，包括本体和附件，上述本体包括底座和固定在底座上的至少四个校正元件，且附件包括执行末端，执行末端的一端与机器人的操作臂可拆卸连接，执行末端的另一端用于与校正元件相适配，且校正元件固定于底座上，至少四个校正元件中任四个校正元件处于不同平面上，且校正元件的扫描射线透射率与底座的扫描射线透射率不同。相比于传统NDI设备，该坐标系配准工具成本低且构造简单，使用该坐标系配准工具时，只需要获取校正元件在图像坐标系和在机器人坐标系中的位置坐标，即可确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，根据该转换关系对机器人坐标系进行配准，其操作方法和计算方法简单。
[0022] 第二方面，本发明还提供了一种坐标系配准方法，包括：
[0023] 获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0024] 通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0025] 根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述病灶在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0026] 在其中一个实施例中，所述获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标，包括：
[0027] 获取第一医学图像数据；所述第一医学图像数据为医学影像设备扫描各所述校正元件获得的图像数据；
[0028] 基于所述第一医学图像数据，确定各所述校正元件在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0029] 在其中一个实施例中，所述校正元件为校正球，所述根据所述第一医学图像数据，确定各所述校正元件在所述图像坐标系中的第一位置坐标，包括：
[0030] 采用预设的质心算法对所述第一医学图像数据进行分析，确定各所述校正球的球心位置在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0031] 在其中一个实施例中，所述校正元件为校正球，所述通过所述坐标系配准工具的执行末端与所述校正元件的接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标，包括：
[0032] 控制所述机器人通过所述执行末端，分别与各所述校正球的不同位置接触，确定每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置；
[0033] 根据每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置，确定每个所述校正球的球心位置在所述机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0034] 在其中一个实施例中，所述根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系，包括：
[0035] 以各所述第一位置坐标为矩阵的列，确定第一矩阵；
[0036] 以各所述第二位置坐标为矩阵的列，确定第二矩阵；
[0037] 采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0038] 在其中一个实施例中，所述采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵，包括：
[0039] 采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵；
[0040] 根据所述旋转矩阵和所述平移矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0041] 本实施例提供的坐标系配准方法，计算机设备通过获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标，控制与机器人的操作臂连接的执行末端与校正元件接触，获取各校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标，根据各第一位置坐标和各第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系。由于该方法使用坐标系配准工具，并通过将配准工具的执行末端与校正元件接触，使得计算机设备可以快速获取到各校正元件在机器人坐标系下的第二位置坐标，并根据图像坐标系下的第一位置坐标和机器人坐标系系的第二位置坐标，快速确定出图像坐标系与机器人坐标系的转换关系，该坐标系配准工具的成本低，且该坐标系配准方法操作步骤简单，大大提高了机器人坐标系与图像坐标系之间的配准速度。
[0042] 第三方面，本发明还提供了一种机器人的控制方法，包括：
[0043] 获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据；
[0044] 根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标；
[0045] 根据所述转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标；
[0046] 控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标，对所述目标对象进行操作。
[0047] 第四方面，本发明还提供一种坐标系配准装置，包括：
[0048] 第一获取模块，用于获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0049] 第二获取模块，用于控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0050] 第一确定模块，用于根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述病灶在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0051] 第五方面，本发明提供一种机器人的控制装置，包括：
[0052] 获取模块，用于获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据；
[0053] 确定模块，用于根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标；
[0054] 转换模块，用于根据所述转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标；
[0055] 控制模块，用于控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标，对所述目标对象进行操作；所述操作包括测试和/或诊疗操作。
[0056] 第六方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0057] 获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0058] 通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0059] 根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述目标位置在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0060] 第七方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0061] 获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0062] 通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0063] 根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述目标位置在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0064] 本实施例提供的坐标系的配准装置、设备和可读存储介质，能够使得计算机设备通过获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标，并通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与校正元件接触，获取各校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标，根据各第一位置坐标和各第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系。由于使用坐标系配准工具，并通过将配准工具的执行末端与校正元件接触，使得计算机设备可以快速获取到各校正元件在机器人坐标系下的第二位置坐标，并根据图像坐标系下的第一位置坐标和机器人坐标系系的第二位置坐标，快速确定出图像坐标系与机器人坐标系的转换关系，该坐标系配准工具的成本低，且该坐标系配准方法操作步骤简单，因此，采用本实施例的坐标系配准装置、设备和可读存储介质很大程度上提高了机器人坐标系与图像坐标系之间的配准速度。

附图说明

[0065] 图1为本发明实施例提供的坐标系方法的系统架构图；
[0066] 图2为一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图；
[0067] 图3为一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图；
[0068] 图4为一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图；
[0069] 图5为一个实施例提供的坐标系配准工具的执行末端的结构示意图；
[0070] 图5a为一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图；
[0071] 图6为一个实施例提供的坐标系配准方法的流程示意图；
[0072] 图7为另一个实施例提供的坐标系配准方法的流程示意图；
[0073] 图8为另一个实施例提供的坐标系配准方法的流程示意图；
[0074] 图9为另一个实施例提供的坐标系配准方法的流程示意图；
[0075] 图10为另一个实施例提供的坐标系配准方法的流程示意图；
[0076] 图11为一个实施例提供的机器人的控制方法的流程示意图；
[0077] 图12为一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图；
[0078] 图13为另一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图；
[0079] 图14为另一个实施例提供的坐标系配准装置的流程示意图；
[0080] 图15为另一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图；
[0081] 图16为另一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图；
[0082] 图17为另一个实施例提供的机器人的控制装置的结构示意图；
[0083] 图18为一个实施例提供的一种计算机设备的内部结构示意图。
[0084] 附图标记说明：
[0085] 10：医学影像设备；       20：计算机设备；       30：配准工具；
[0086] 40：机器人；             301：本体；            302：附件；
[0087] 3011：底座；             3012：校正元件；       3013：安装座；
[0088] 3011a:基座；            3011b：支撑座；        3014：手柄；
[0089] 3021：执行末端；         3022：手指主体；       3023：安装元件。

具体实施方式

[0090] 本发明实施例提供的坐标系配准方法，可以适用于图1所示的系统中，如图1所示，坐标系配准系统包括医学影像设备10、计算机设备20、配准工具30及机器人40，可选的，医学影像设备10可以是可以为磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)设备、X射线设备或电子计算机断层扫描(Computed Tomography，简称CT)设备等机体图像采集设备，其能够利用各种不同媒介作为信息载体，将人体内部结构重现为影像，计算机设备20可以是个人计算机、笔记本电脑以及移动式设备等具有数据处理功能、且可以与医学影像设备进行交互的设备；可选的，机器人40可以是手术机器人，可以是移动机器人，其能够实现对目标对象的辅助诊疗，其中，医学影像设备10、机器人40分别与计算机设备20连接，可选的，其可以采用有线的通信方式，也可以采用无线的通信方式，实现医学影像设备10、机器人40与计算机设备20之间的数据通信。本发明实施例在此对医学影像设备10、机器人40的具体形式不做限定。
[0091] 本发明实施例提供的坐标系配准工具，可以应用于手术诊疗的应用场景中。传统技术中，在进行坐标系配准时，需要采用NDI设备对手术机器人坐标系进行配准，但是，传统技术中在对机器人坐标系的配准过程中使用的NDI设备实施成本高，且配准的操作方法和算法都比较复杂。为此，本发明提供了一种坐标系配准方法、机器人的控制方法、装置、设备和介质，旨在解决上述传统技术中存在的技术问题。
[0092] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0093] 第一方面，本发明实施例提供了一种坐标系配准工具。下面以图2-图5所示的坐标系配准工具为例，详细介绍坐标系配准工具的结构实现。
[0094] 图2为本发明一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图。如图2所示，该坐标系配准工具包括：本体301和附件302；所述本体301包括底座3011和固定在所述底座3011上的至少四个校正元件3012，所述附件302包括执行末端3021，所述执行末端3021的一端与机器人的操作臂可拆卸连接，所述执行末端3021的另一端与所述校正元件3012相适配；所述校正元件3012固定于所述底座3011上，所述至少四个校正元件3012中任四个校正元件3012处于不同平面上，所述校正元件3012的扫描射线透射率与所述底座3011的扫描射线透射率不同。图2中以包含10个校正元件3012为例示出，需要说明的是，本实施例对校正元件
3012的个数不做限定。
[0095] 具体的，本实施例中，底座3011可以是抗压能力强且偏硬质，且对扫描射线的透射率较大，例如可以是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic，简称ABS塑料)，可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，简称PMMA),可以是尼龙类材质，可以是合金类材质，其能够承受校正元件3012及执行末端3021的压力，用于承载校正元件3012的重量；可选的，上述底座3011的横截面可以是立方形结构，可以是圆形结构，可以是任意用于固定校正元件的结构，本实施例对底座3011的材质和形状均不做限定。可选的，校正元件3012的扫描射线透射率可以小于底座3011的扫描射线透射率，校正组件3012的扫描射线透射率也可以大于底座3011的扫描射线透射率，保证校正元件3012的扫描射线透射率与底座3011的扫描射线透射率不同，使得医学影像设备可以清晰的显示校正元件3012的标记点。
[0096] 可选的，校正元件3012可以是任意对扫描射线的透射率较小的材质，例如，可以是钢材质，由于校正元件3012的扫描射线透射率小于底座3011的扫描射线透射率，可以清晰的在医学影像设备上显示校正元件3012的标记点。可选的，上述校正元件3012可以是球状结构，可以是规则的方体结构，另外，至少四个校正元件3012可以为4个校正元件，也可以为5个校正元件，还可以为6个校正元件，本发明对至少四个校正元件3012的个数不做限定，能够确定三维坐标系即可。例如，至少四个校正元件3012可以为4个校正元件，至少四个校正元件中第一个校正元件距离底座3011底部的垂直高度为10cm，至少四个校正元件中第二个校正元件距离底座3011底部的垂直高度为8cm，至少四个校正元件中第三个校正元件距离底座3011底部的垂直高度为6cm,至少四个校正元件中第四个校正元件距离底座3011底部的垂直高度为4cm。
[0097] 上述执行末端3021可以是圆柱体结构，可以是立方柱体结构，执行末端3021的材质可以是铸铁类材质，可以是合金类材质，该执行末端3021的一端可以与机器人40的操作臂连接，可选的，机器人40的操作臂与执行末端3021可以通过螺纹连接，可以通过卡扣连接，上述执行末端3021的另一端与校正元件3012可以是面接触，可以是点接触。可选的，执行末端3021的一端可以是球形凹陷结构，可以是锥形凹陷结构，可以是任意与上述校正元件3012相适配的结构。
[0098] 其中，上述坐标系配准工具可以应用于在医学影像设备中进行坐标系配准，通过在将本体301和校正元件3012放入医学影像设备的扫描孔径内，医学影像设备对其进行扫描，计算机设备获得图像坐标系的第一位置坐标；也可以通过将执行末端3021与机器人的操作臂连接，控制机器人的操作臂连接的执行末端3021的另一端与校正元件3012接触，计算机设备获取到校正元件3012在机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0099] 需要说明的是，坐标系配准工具在工作过程中，用户将至少四个校正元件3012固定在底座3011上，并将底座3011和至少四个校正元件3012一起放在医学影像设备的成像区，通过医学影像设备对其进行扫描，获得扫描射线图像，由于校正元件3012对扫描射线透射率不同于底座3011对扫描射线透射率，因此，在扫描射线图像中，可以清楚的显示校正元件3012的位置。计算机设备可以对该扫描射线图像进行分析，确定每个校正元件3012在图像坐标系中的位置坐标。同样，保持底座3011和校正元件3012的位置不变，将执行末端3021的一端与机器人的操作臂连接，计算机设备控制机器人的机械臂，将执行末端3021的另一端分别与每个校正元件接触，计算出每个校正元件3012在机器人坐标系下的位置坐标，并根据每个校正元件3012在图像坐标系中的位置坐标和每个校正元件3012在机器人坐标系下的位置坐标，确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，根据该转换关系对机器人坐标系进行配准。
[0100] 本实施例提供的坐标系配准工具，包括本体和附件，上述本体包括底座和固定在底座上的至少四个校正元件，附件包括执行末端，执行末端的一端与机器人的操作臂可拆卸连接，执行末端的另一端与校正元件相适配，校正元件固定于底座上，至少四个校正元件中任四个校正元件处于不同平面上，校正元件的扫描射线透射率与底座的扫描射线透射率不同。相比于传统NDI设备，该坐标系配准工具成本低且构造简单，使用该坐标系配准工具时，只需要获取校正元件在图像坐标系和在机器人坐标系中的位置坐标，即可确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，根据该转换关系对机器人坐标系进行配准，其操作方法和计算方法简单。
[0101] 图3为另一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例中，所述底座3011包括基座3011a和支撑座3011b，所述支撑座3011b的底部固定在所述基座3011a的上表面，所述校正元件3012固定在所述支撑座3011b上。
[0102] 具体的，参见图3所示，基座3011a可以是合金类材质，可以是ABS塑料，其结构可以是方形结构，可以是圆形结构，用于承载支撑座3011b及校正元件3012的重量；支撑座3011b可以是任意可以固定在基座3011a上、且能够固定校正元件3012的结构，基座3011a、支撑座3011b的材质对扫描射线的透射率大于校正元件3012对扫描射线的透射率即可；可选的，上述基座3011a的侧壁上设置有具有握持空间的手柄3014，该手柄3014可以是方形手柄，可以是圆形手柄，可以是任意与基座3011a形成握持空间的手柄，便于用户移动坐标系配准工具。
[0103] 需要说明的是，上述支撑座3011b与基座3011a可拆卸连接，可选的，上述支撑座与上述基座之间可以通过螺纹连接，可以通过卡扣连接，用于将支撑座3011b固定于基座3011a的上表面。
[0104] 另外，如图3所示，至少四个校正元件3012可以位于不同的水平面上，可选的，支撑座3011b的底部可以通过螺钉固定在基座3011a的上表面，还可以通过卡扣固定在基座3011a的上表面；可选的，上述支撑面可以呈阶梯状，校正元件沿着支撑面阶梯排列，其每级阶梯的高度和宽度可以相同，也可以不同，通过将支撑面设置为阶梯状，保证了校正元件位于不同的水平面。
[0105] 本实施例提供的坐标系配准工具，底座包括基座和支撑座，且支撑座的底部固定在基座的上表面，校正元件固定在支撑面上，且支撑面为阶梯状，校正元件沿着支撑面阶梯排列，基座的侧壁上设置有具有握持空间的手柄。由于支撑面为阶梯状，且校正元件沿着支撑面阶梯排列，使得校正元件位于不同的水平面，保证了其能够对应于三维坐标系，并且，通过设置有手柄，便于用户移动配准工具。
[0106] 图4为另一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图4所示，支撑面上设置有安装座3013，所述校正元件3012固定在所述安装座3013中。
[0107] 具体的，上述安装座3013可以是铸铁类材质，可以是合金类材质，可以是任意可以承受校正元件3012重量的材质，可选的，安装座3013为突出于所述支撑面的柱状腔体结构，该柱状腔体可以是方形柱体腔体，也可以是圆形柱状腔体，可以是任意能够固定校正元件3012的腔体结构。
[0108] 其中，校正元件3012卡设在所述柱状腔体结构中，每个安装座3013上对应固定有一个校正元件3012，用于固定校正元件3012，防止其发生晃动，保证了医学影像设备可以清楚的对其进行扫描，大大提高了影像图片成像的清晰度。
[0109] 可选的，上述安装座3013可以为凹槽，所述校正元件3012卡设在所述凹槽中。可选的，该凹槽可以为球形凹槽，可以为方形凹槽，可以为任意用于卡设校正元件3012的凹槽。
[0110] 本实施例提供的坐标系的配准工具，支撑面上设置有安装座，校正元件固定在安装座上，安装座为突出于支撑面的柱状腔体结构，校正元件卡设在柱状腔体结构中，且安装座为凹槽，校正元件卡设在凹槽中。通过在支撑面上设置有安装座，且设置为突出于支撑面的柱状腔体结构和凹陷，保证了校正元件可以平稳固定在支撑座上，减少了校正元件的晃动，进一步提高了医学影像设备扫描的清晰度。
[0111] 图5为另一个实施例提供的坐标系配准工具的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图5所示，所述附件包括安装元件3023，所述执行末端3021的一端通过所述安装元件3023与所述机器人可拆卸连接。
[0112] 具体的，附件302还可以包括手指主体3022，其可以是合金类材质，可以是铸铁类材质，可选的，手指主体3022可以是长方体结构，可以是圆柱体结构，可以是任意可以与机器人的操作臂连接的结构，本实施例对手指主体3022的材质、结构不做限定，安装元件3023可以是螺纹结构，用于将执行末端3021安装在机器人的操作臂上，可选的，上述安装元件3023与机器人可以是卡扣连接，可以是螺纹连接，用于将执行末端3021与机器人连接，确保机器人可以通过执行末端3021接触校正元件3012。
[0113] 需要说明的是，执行末端3021的凹陷结构与校正球接触，可以参见图5a所示。
[0114] 本实施例提供的坐标系的配准工具，执行末端包括手指主体以及与手指主体连接的安装组件，手指主体的第一端具有与校正元件相适配的凹陷结构，安装组件与机器人可拆卸连接。通过设置有安装组件，使得执行末端可以与机器人连接，便于机器人通过执行末端接触校正元件，另外，由于在手指主体的一端设置有与校正元件相适配的凹陷结构，使得校正元件更全面的与执行末端接触，大大提高了获取数据的准确性。
[0115] 第二方面，本实施例还提供一种坐标系配准方法、机器人的控制方法、装置、设备和介质，该坐标系配方法为上述图6-图11任一实施例所述的坐标系配准工具的使用方法。需要说明的是，下述方法实施例的执行主体可以是图1所示系统中的计算机设备。
[0116] 图6为一实施例提供的坐标系的配准方法的流程示意图。本实施例涉及的是计算机设备通过获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标和在机器人坐标系中的第二位置坐标，确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系的具体过程。如图6所示，该方法包括：
[0117] S101、获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件。
[0118] 具体的，第一位置坐标为各校正元件在图像坐标系中的位置坐标，图像坐标系可以为医学影像设备的坐标系。可选的，医学影像设备的扫描装置对坐标系配准工具扫描得到坐标系配准工具的扫描图像，并发送至计算机设备中，由于该坐标系配准工具上的校正元件对扫描射线的透射率小于其底座对扫描射线的透射率，使得该校正元件可以清晰的在扫描图像上显示，计算机设备可以对该扫描图像进行分析处理，获取到坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标。或者，计算机设备也可以预先将坐标系配准工具的扫描图像存储在计算机设备中，通过调用该扫描图像，并进行相应的处理，获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；坐标系配准工具为图2-图5任一实施例所述的配准工具。
[0119] 在本实施例中，计算机设备可以通过有线的方式从医学影像设备中获取坐标系配准工具的图像数据，也可以通过无线的方式从医学影像设备中获取坐标系配准工具的图像数据。当采用无线的方式获取时，可避免有线的方式中有线线路损害的情况发生，从而提高计算机设备与医学影像设备之间交互的稳定性。
[0120] S102、通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0121] 具体的，第二位置坐标为各校正元件在机器人坐标系中的位置坐标，坐标系配准工具包括执行末端和校正元件，该执行末端的一端用于与机器人连接，另一端与校正元件接触，将执行末端安装在机器人的操作臂上，通过控制机器人的操作臂，使得执行末端与校正元件接触，计算机设备可以根据机器人的操作臂的关节位置、长度及角度信息，计算各校正元件在机器人坐标系的第二位置坐标。
[0122] S103、根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述病灶在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0123] 具体的，计算机设备在获取到各校正元件在图像坐标系下的第一位置坐标和各校正元件在机器人坐标系下的第二位置坐标后，可以对每个校正元件在图像坐标系下的第一位置坐标和该校正元件在机器人坐标系下的第二位置坐标，进行坐标间的平移或旋转得出图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系。可选的，可以通过格网法、多参数法、多元回归法等确定图像坐标系和机器人坐标系之间的转换关系。该转换关系可以是第一位置坐标与第二位置坐标之间的平移矩阵，也可以是第一位置坐标与第二位置坐标之间的旋转矩阵，也可以是两者之间的平移矩阵和旋转矩阵。
[0124] 需要说明的是，医学影像设备在扫描到目标对象的病灶影像数据时，计算机设备对该病灶影像数据进行分析，确定该病灶在图像坐标系下的位置坐标，计算机设备会根据上述确定的图像坐标系与机器人坐标系的转换关系，病灶在图像坐标系下的位置坐标转换为机器人坐标系下的病灶的位置坐标，使得机器人能够对目标对象的病灶进行诊疗。
[0125] 传统技术在进行坐标系配准时，目标对象一般被固定在扫描床上，医生在目标对象的皮肤上贴上反光小球作为标记点，记做mark1,其中，该反光小球能够清晰的被NDI设备的摄像头识别，标记mark1在NDI坐标系中的位置。同样，医学影像设备也会识别到该反光小球和目标对象的目标位置，并在医学影像坐标系中标记反光小球和目标对象的目标位置的位置。在手术机器人的一些特定关节上贴上反光小球作为标记点，记做mark2，并记录mark2在NDI坐标系中的坐标位置，计算机设备可以根据mark1在NDI坐标系和医学影像坐标系中的坐标位置关系及在NDI坐标系中的mark1和mark2的坐标位置关系，确定出目标对象的目标位置在机器人坐标系中的位置。相比于传统技术，本发明实施例仅需要获取各校正元件的第一位置坐标和第二位置坐标，即可确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，该操作步骤简单，很大程度上提高了图像坐标系与机器人坐标系的配准速度。
[0126] 本实施例提供的坐标系配准方法，计算机设备通过获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标，并通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标，根据各第一位置坐标和各第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系。由于该方法使用坐标系配准工具，并通过将配准工具的执行末端与校正元件接触，使得计算机设备可以快速获取到各校正元件在机器人坐标系下的第二位置坐标，并根据图像坐标系下的第一位置坐标和机器人坐标系系的第二位置坐标，快速确定出图像坐标系与机器人坐标系的转换关系，该坐标系配准工具的成本低，且该坐标系配准方法操作和计算步骤简单，大大提高了机器人坐标系与图像坐标系之间的配准速度。
[0127] 图7为一实施例提供的坐标系的配准方法的流程示意图。本实施例涉及的是计算机设备如何获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标的具体过程。如图7所示，该方法包括：
[0128] S201、获取第一医学图像数据；所述第一医学图像数据为医学影像设备扫描坐标系配准工具获得的图像数据。
[0129] 示例性的，第一医学图像数据为医学影像设备对坐标系配准工具进行扫描后获取的图像数据，第一医学图像数据包含各校正元件的形态数据和位置数据。具体的，医学影像设备可以将第一医学图像数据发送至计算机设备，或者，计算机设备也可以从医学图像数据库中直接调取第一医学图像数据。由于坐标系配准工具的校正元件对扫描射线的透光率小于底座对扫描射线的透光率，在第一医学图像数据中可以清晰的显示校正元件的形态和位置。
[0130] 可选的，当校正元件为球体结构时，获取的第一医学图像数据包括圆形的灰度图像，当校正元件为方体结构时，获取的第一医学图像数据包括方形的灰度图像。
[0131] S202、对所述第一医学图像数据进行分析，确定各所述校正元件在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0132] 具体的，第一位置坐标为各校正元件在图像坐标系下的位置坐标，例如，当校正元件为球体结构时，该第一位置坐标为球心位置坐标，当校正元件为方体结构时，该第一位置坐标为该方体的中心位置坐标。
[0133] 需要说明的是，计算机设备在获取到第一医学图像数据后，可以通过对该第一医学图像数据进行数学建模、数字图像处理与分析等确定各校正元件在图像坐标系下的第一位置坐标。
[0134] 可选的，上述校正元件可以为校正球，可以通过采用预设的质心算法对所述第一医学图像数据进行分析，确定各所述校正球的球心位置在所述图像坐标系中的第一位置坐标。需要说明的是，采用质心算法对第一医学图像数据进行处理时，可以先对图像通过灰度化和反色后阈值选择得到光斑特征区域，并消除热噪声以及像素不均匀产生的噪声，对其再次进行阈值选择，得到更清晰的光斑区域，并进行形态学处理以及边缘检测得到图像边缘，对边缘再进行相关运算，调用相关函数，根据质心法计算球心位置坐标。可选的，质心算法可以是普通质心算法，可以是强加权质心算法，可以是阈值质心算法，可以是距离质心算法，采用质心算法对第一医学图像数据处理能提高计算精度。
[0135] 本实施例提供的坐标系配准方法，通过获取第一医学图像数据，并对第一医学图像数据进行分析，确定各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标。由于校正元件对扫描射线的透光率小于底座对扫描射线的透光率，在第一医学图像数据中可以清晰的显示校正元件的形态和位置，因此，计算机设备对第一医学图像数据进行分析，确定的第一位置坐标更加准确，大大提高了确定转换关系的精准性。
[0136] 图8为另一实施例提供的坐标系的配准方法的流程示意图。本实施例涉及的是通过坐标系配准工具的执行末端与校正元件的接触，获取各校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标的具体过程。如图8所示，该方法包括：
[0137] S301、控制所述机器人通过所述执行末端，分别与各所述校正球的不同位置接触，确定每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置。
[0138] 具体的，将执行末端安装在机器人的操作臂上，计算机设备控制机器人通过执行末端与校正球的不同位置接触。可选的，可以通过计算机设备向机器人发送操作指令，机器人在接收到计算机设备发送的控制指令后，控制机器人上的执行末端与校正球接触。
[0139] 可选的，执行末端与校正球的接触位置不同，确定的球心位置可能相同，也可能不同，通过控制执行末端接触校正球的不同位置，计算机可以根据机器人的操作臂的长度、角度和关节位置等信息，确定每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置。
[0140] S302、根据每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置，确定每个所述校正球的球心位置在所述机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0141] 具体的，通过执行末端与校正球的不同位置进行接触，得到所述校正球在所述机器人坐标系中的多组球心位置坐标，可以对机器人坐标系中的多组球心位置坐标求平均值处理，将得到的球心位置坐标的平均值作为该校正球的球心位置，从而确定每个所述校正球的球心位置在所述机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0142] 需要说明的是，可以对至少四个校正球中的每个校正球都进行上述处理，从而确定出每个校正球的球心位置，并将该每个校正球的球心坐标确定为机器人坐标系下的第二位置坐标。
[0143] 本实施例提供的坐标系配准方法，控制机器人通过执行末端，分别与各校正球的不同位置接触，确定每个校正球在不同位置接触下对应的球心坐标在机器人坐标系中的坐标位置，并根据每个校正球在不同位置接触下对应的球心位置在机器人坐标系中的坐标位置，确定每个校正球的球心位置在机器人坐标系中的第二位置坐标，使得获取的校正球的球心位置更加接近于校正球的实际球心位置，大大提高了确定校正球在机器人坐标系中的坐标位置的准确性。
[0144] 在确定了各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标和各校正球的球心位置在机器人坐标系中的第二位置坐标之后，计算机设备可以根据第一位置坐标第二位置坐标确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，下面以图9为例详细说明确定转换关系的实现方式。
[0145] 图9为一实施例提供的坐标系的配准方法的流程示意图。本实施例涉及的是根据各第一位置坐标和各第二位置坐标确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系的具体过程。如图9所示，该方法包括：
[0146] S401、以各所述第一位置坐标为矩阵的列，确定第一矩阵。
[0147] 具体的，第一矩阵为图像坐标系中的至少四个校正球的球心位置坐标形成的矩阵，第二矩阵为机器人坐标系中的至少四个校正球的球心位置坐标形成的矩阵，计算机设备在确定至少四个校正球的球心位置坐标在图像坐标系中的第一位置坐标后，将该每个球心位置坐标确定为第一矩阵的列。
[0148] 示例性的，当校正球为四个时，确定的球心位置坐标分别为A1(a1,a2,a3),B1(b1,b2,b3),C1(c1,c2,c3),D1(d1,d2,d3),则形成的第一矩阵可以为如下矩阵：
[0149]
[0150] 可选的，球心位置坐标可以为四个校正球的球心位置在图像坐标系中的坐标，其确定的矩阵为4×4的第一矩阵，也可以为六个校正球的球心位置在图像坐标系中的坐标，其确定的矩阵为4×6的第一矩阵，还可以为十个校正球的球心位置在图像坐标系中的坐标，其确定的矩阵为4×10的第一矩阵。其中，校正球个数越多，得到的球心位置坐标越准确，确定的第一矩阵也越精确。
[0151] S402、以各所述第二位置坐标为矩阵的列，确定第二矩阵。
[0152] 在本实施例中，在机器人坐标系中，确定第二矩阵的算法与确定第一矩阵的算法类似，在此不在赘述。
[0153] S403、采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0154] 具体的，计算机设备在确定出第一矩阵和第二矩阵后，根据广义逆矩阵算法，确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换矩阵，可选的，可以通过对第一矩阵和第二矩阵的列和行进行相应的初等变形，再经过相应的算法，确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换矩阵。该预设的广义逆矩阵算法可以是初等变换法，可以是满秩分解法、奇异值分解法等。
[0155] 需要说明的是，转换矩阵表示图像坐标系与机器人坐标系的转换关系，其由一个3×3的旋转矩阵R和三维平移向量t来表示，其中，旋转矩阵表示图像坐标系与机器人坐标系之间的方向关系，三维平移向量t表示图像坐标系与机器人坐标系之间的距离关系，例如，该转换矩阵可以为如下形式：
[0156]
[0157] 其中， 为旋转矩阵R， 为三维平移向量t。
[0158] 可选的，如图10所示，作为上述S403的一种实施方式，包括：
[0159] S501、采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵。
[0160] 具体的，旋转矩阵可以是3×3的矩阵，表示图像坐标系与机器人坐标系之间的方向关系，该旋转矩阵可以为上述旋转矩阵矩阵R，平移矩阵可以是1×3的矩阵，表示图像坐标系与机器人坐标系之间的距离关系，该平移矩阵可以为上述三维平移向量t。
[0161] 示例性的，计算机设备在确定出图像坐标系下的第一矩阵和机器人坐标系下的第二矩阵时，可以通过初等变换法确定图像坐标系与机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，也可以通过奇异值分解法确定图像坐标系与机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵。
[0162] S502、根据所述旋转矩阵和所述平移矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0163] 具体的，在确定出旋转矩阵和平移矩阵后，根据旋转矩阵和平移矩阵的组合形式，确定出图像坐标系与机器人坐标系之间的转换矩阵。例如，确定上述旋转矩阵R和三维平移向量t的组合为转换矩阵，或者，还可以对上述旋转矩阵R和三维平移向量t分别进行加权组合，得到转换矩阵。
[0164] 本实施例提供的坐标系配准方法，以各第一位置坐标为矩阵的列，确定第一矩阵，并以各第二位置坐标为矩阵的列，确定第二矩阵，采用预设的广义逆矩阵算法，根据第一矩阵和第二矩阵，确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换矩阵。通过确定第一矩阵和第二矩阵，使得确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换矩阵更加准确。
[0165] 上述实施例中，确定了图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，计算机设备可以根据该转换关系将目标对象的目标位置转换至机器人坐标系中，控制机器人对目标对象进行诊疗。下面以图11为例，介绍计算机设备根据转换关系将目标对象的目标位置转换至机器人坐标系中，控制机器人对目标对象进行操作的具体实现过程。可选的，前述目标对象可以包括人体或模体；前述操作可以包括测试和/或诊疗等操作；前述诊疗可以包括活检和/或穿刺等手术操作。
[0166] 图11为一实施例提供的机器人的控制方法的流程示意图。本实施例涉及的是计算机设备获取第二医学图像数据，并根据第二医学图像数据和上述转换关系，控制机器人根据所述目标位置在机器人坐标系中的坐标，对目标对象进行操作的具体过程。如图11所示，该方法包括：
[0167] S601、获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据。
[0168] 具体的，通过医学影像设备对目标对象进行扫描，得到目标对象的目标位置的第二图像数据，该第二图像数据可以是包含目标对象的病灶的形态和位置的灰度图像。
[0169] 可选的，医学影像设备通过对目标对象的目标位置进行扫描，得到第二图像数据，并将该第二图像数据发送至计算机设备进行分析，或者，也可以事先将目标对象的病灶数据存储在计算机设备中，计算机设备通过调用该目标对象的信息数据库，获取第二医学图像数据。
[0170] S602、根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的坐标。
[0171] 具体的，计算机设备在得到第二医学图像数据后，对其进行相应的数据处理，确定出目标位置在图像坐标系中的位置坐标，可选的，该目标位置在图像坐标系中可以是一个位置坐标，也可以是多个位置坐标。
[0172] S603、根据所述转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标。
[0173] 具体的，上述转换关系为图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系，计算机设备确定出目标对象在图像坐标系下的位置坐标后，根据转换关系对该病灶在图像坐标系中的位置坐标进行旋转、平移、缩放等变换，确定出病灶在机器人坐标系下的位置坐标。
[0174] S604、控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标，对所述目标对象进行操作。
[0175] 具体的，计算机设备根据上述确定的病灶在机器人坐标系下的位置坐标，控制机器人对所述目标对象进行操作，可选的，计算机设备可以根据病灶在机器人坐标系下的位置坐标，控制机器人的操作臂与目标位置之间的角度、距离等，使得机器人能够精确对目标对象进行诊疗。
[0176] 本实施例中提供的坐标系的配准方法，通过获取第二医学图像数据，并根据第二医学图像数据，确定目标位置在所述图像坐标系中的坐标，根据转换关系，将目标位置在图像坐标系中的坐标转换为目标位置在机器人坐标系中的坐标，并控制机器人根据目标位置在机器人坐标系中的坐标，对目标对象进行诊疗。通过确定图像坐标系与机器人坐标系之间的转换关系及第二医学图像数据，保证了机器人能够根据病灶在机器人坐标系中的位置坐标精确的找到目标对象的目标位置，从而对目标对象进行精确诊疗，减少了人工操作产生的位置误差，提高了机器人手术诊疗的精确度。
[0177] 图12为一实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图。如图12所示，该装置可以包括：第一获取模块20、第二获取模块21和第一确定模块22。
[0178] 具体的，第一获取模块20，用于获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0179] 第二获取模块21，用于控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0180] 第一确定模块22，用于根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述病灶在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0181] 本实施例提供的坐标系的配准装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0182] 图13为另一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图。如图13所示，在上述图12所示的实施例的基础上，第一获取模块20包括：第一获取单元201、第一确定单元202。
[0183] 具体的，第一获取单元201，用于获取第一医学图像数据；所述第一医学图像数据为医学影像设备扫描各所述校正元件获得的图像数据。
[0184] 第一确定单元202，用于基于所述第一医学图像数据，确定各所述校正元件在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0185] 可选的，所述校正元件为校正球，第一确定单元202，具体用于采用预设的质心算法对所述第一医学图像数据进行分析，确定各所述校正球的球心位置在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0186] 本实施例提供的坐标系配准装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0187] 图14为另一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图。如图14所示，在上述图13所示的实施例的基础上，第二获取模块21，包括：控制单元211、第二确定单元212。
[0188] 控制单元211，用于控制所述机器人通过所述执行末端，分别与各所述校正球的不同位置接触，确定每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置。
[0189] 第二确定单元212，用于根据每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置，确定每个所述校正球的球心位置在所述机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0190] 本实施例提供的坐标系配准装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0191] 图15为另一个实施例提供的坐标系的配准装置的结构示意图。如图15所示，在上述图14所示的实施例的基础上，第一确定模块22，包括：第三确定单元221、第四确定单元222、第五确定单元223。
[0192] 第三确定单元221，用于以各所述第一位置坐标为矩阵的列，确定第一矩阵。
[0193] 第四确定单元222，用于以各所述第二位置坐标为矩阵的列，确定第二矩阵。
[0194] 第五确定单元223，用于采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0195] 可选的，上述第五确定单元223，具体用于采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵；根据所述旋转矩阵和所述平移矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0196] 本实施例提供的坐标系配准装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0197] 图16为另一个实施例提供的坐标系配准装置的结构示意图。如图16所示，在上述图12所示的实施例的基础上，所述装置还包括：第三获取模块23、第二确定模块24、转换模块25、控制模块26。
[0198] 第三获取模块23，用于获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据；
[0199] 第二确定模块24，用于根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的坐标；
[0200] 转换模块25，用于根据所述转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的坐标；
[0201] 控制模块26，用于控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的坐标，对所述目标对象进行操作；所述操作包括测试和/或诊疗操作。
[0202] 本实施例提供的坐标系配准装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0203] 图17为另一个实施例提供的机器人的控制装置的结构示意图。如图17所示，所述装置包括：获取模块30、确定模块31、转换模块32和控制模块33。
[0204] 获取模块30，用于获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据；
[0205] 确定模块31，用于根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标；
[0206] 转换模块32，用于根据转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标；
[0207] 控制模块33，用于控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标，对所述目标对象进行操作；所述操作包括测试和/或诊疗操作。
[0208] 本实施例提供的机器人的控制装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
[0209] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图18所示。如图18所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该终端设备的处理器用于提供计算和控制能力。该终端设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种终端设备的测试方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0210] 本领域技术人员可以理解，图18中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的终端设备的限定，具体的终端设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0211] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0212] 获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0213] 通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0214] 根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述病灶在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0215] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0216] 获取第一医学图像数据；所述第一医学图像数据为医学影像设备扫描各所述校正元件获得的图像数据；基于所述第一医学图像数据，确定各所述校正元件在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0217] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0218] 采用预设的质心算法对所述第一医学图像数据进行分析，确定各所述校正球的球心位置在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0219] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0220] 控制所述机器人通过所述执行末端，分别与各所述校正球的不同位置接触，确定每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置；根据每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置，确定每个所述校正球的球心位置在所述机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0221] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0222] 以各所述第一位置坐标为矩阵的列，确定第一矩阵；以各所述第二位置坐标为矩阵的列，确定第二矩阵；采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0223] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0224] 采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵；根据所述旋转矩阵和所述平移矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0225] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0226] 获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据；根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标；根据所述转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标；控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标，对所述目标对象进行诊疗。
[0227] 在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0228] 获取坐标系配准工具的各校正元件在图像坐标系中的第一位置坐标；所述坐标系配准工具包括至少四个位置固定但不在同一平面的校正元件；
[0229] 通过控制与机器人的操作臂连接的执行末端与所述校正元件接触，获取各所述校正元件在机器人坐标系中的第二位置坐标；
[0230] 根据各所述第一位置坐标和各所述第二位置坐标，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换关系；所述转换关系用于将目标对象的目标位置从所述图像坐标系中转换至所述机器人坐标系，以得到所述病灶在所述机器人坐标系下的位置坐标。
[0231] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0232] 获取第一医学图像数据；所述第一医学图像数据为医学影像设备扫描各所述校正元件获得的图像数据；基于所述第一医学图像数据，确定各所述校正元件在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0233] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0234] 采用预设的质心算法对所述第一医学图像数据进行分析，确定各所述校正球的球心位置在所述图像坐标系中的第一位置坐标。
[0235] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0236] 控制所述机器人通过所述执行末端，分别与各所述校正球的不同位置接触，确定每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置；根据每个所述校正球在不同位置接触下对应的球心位置在所述机器人坐标系中的坐标位置，确定每个所述校正球的球心位置在所述机器人坐标系中的第二位置坐标。
[0237] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0238] 以各所述第一位置坐标为矩阵的列，确定第一矩阵；以各所述第二位置坐标为矩阵的列，确定第二矩阵；采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0239] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0240] 采用预设的广义逆矩阵算法，根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵；根据所述旋转矩阵和所述平移矩阵，确定所述图像坐标系与所述机器人坐标系之间的转换矩阵。
[0241] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0242] 获取第二医学图像数据；所述第二医学图像数据为医学影像设备对所述目标对象进行扫描获得的图像数据；根据所述第二医学图像数据，确定所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标；根据所述转换关系，将所述目标位置在所述图像坐标系中的位置坐标转换为所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标；控制机器人根据所述目标位置在所述机器人坐标系中的位置坐标，对所述目标对象进行操作。
[0243] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
[0244] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0245] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
直角坐标系建立尺-专利编号CN105270047A 2020-05-13 997
坐标系配准工具-专利编号CN110561413A 2020-05-12 287
欧拉角球坐标系点焊器-专利编号CN105414730B 2020-05-13 395
坐标系密码锁-专利编号CN103993784A 2020-05-11 980
坐标系配准-专利编号CN101449292A 2020-05-11 506
坐标系配准-专利编号CN101449292B 2020-05-11 703
天体坐标系-专利编号CN104599585A 2020-05-11 914
机器人坐标系转换方法-专利编号CN109262607A 2020-05-13 625
坐标系关联方法及系统-专利编号CN110517208A 2020-05-12 384
坐标系用尺-专利编号CN202337141U 2020-05-12 395
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