CN101073528B - 双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统 - Google Patents

双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统 Download PDF

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CN101073528B CN2007101177314A CN200710117731A CN101073528B CN 101073528 B CN101073528 B CN 101073528B CN 2007101177314 A CN2007101177314 A CN 2007101177314A CN 200710117731 A CN200710117731 A CN 200710117731A CN 101073528 B CN101073528 B CN 101073528B
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Abstract

本发明公开了一种采用计算机进行控制的双平面定位与双目跟踪的数字化手术床系统，主要包括有第一床面板(1)、第二床面板(2)、双目视镜组件(3)、以及计算机主控单元，所述计算机主控单元由一工控计算机、双平面定位和双目跟踪定位模块组成；通过在床面板上下设置标记点，利用双平面定位方法可以对整个手术床面以上的手术空间进行数字化的标定；通过C型臂采集的不同角度的两幅带有标记点的X光图像，利用双平面定位方法，可以确定手术部位在手术空间中的准确位姿；利用双目视觉原理对视频图像进行实时跟踪、识别，可以确定出带有标记物的空间位姿。

Description

双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统
技术领域
本发明涉及一种适用于外科手术的手术床以及对手术过程进行控制的系统，更特别地说，是指一种采用双平面定位、双目视觉跟踪的能够确认手术路径、实现辅助定位和导航的数字化手术床系统。
背景技术
现有的骨科手术床仅仅是作为患者的支撑平台，其功能只限于调整患者的手术姿态，来方便医生完成手术。现有的骨科手术床对于手术操作本身并不能起到辅助定位和导航的作用，医生进行手术时需要通过C型臂反复拍摄X光图像来调整和确认手术路径，完成手术。这样手术结果与医生的经验和技巧有非常直接的关系，同时，由于手术过程中反复的拍摄X光图像，对医患双方都造成大量的辐射伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，该手术床系统通过在床面板上下设置标记点，利用双平面定位方法可以对整个手术床面以上的手术空间进行数字化的标定；通过C型臂采集的不同角度的两幅带有标记点的X光图像，利用双平面定位方法，可以确定手术部位在手术空间中的准确位姿；利用双目视觉原理对视频图像进行实时跟踪、识别，可以确定出带有标记物的空间位姿。本发明提出的方法在手术过程中，通过在患者的手术部位、手术器械和C型臂上安置标记物，可以实时的获得它们之间的位置关系，并可以将手术器械实时投影到术中的X光图像上，为外科手术提供了一种简单、易行的手术空间标定方法，可以辅助医生进行手术定位或者引导手术操作。
本发明是一种采用计算机进行控制的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其主要包括有第一床面板、第二床面板、双目视镜组件、以及计算机主控单元，所述计算机主控单元由一工控计算机、双平面定位和双目视觉跟踪定位模块组成；
该双平面定位和双目视觉跟踪定位模块包括有双平面定位单元、双目跟踪定位单元、虚拟现实显示单元；在手术定位或者引导手术操作中，首先双平面定位单元将接收的第一X光图像、第二X光图像采用双平面定位方法处理获得手术路径空间位姿；然后双目跟踪定位单元将接收的第一视镜输出的第一视频图像、第二视镜输出的第二视频图像采用双目定位方法处理获得手术器械空间位姿；虚拟现实显示单元对接收的手术路径空间位姿、手术器械空间位姿进行坐标配准处理在计算机的显示屏上实时显示；
该第一床面板的左右侧面上对称分别设有三个接口，其中右侧面上记为第一接口、第二接口、第三接口；
该第二床面板的上下床面采用透X光的碳纤维材料制作，其上分别设有多个标记点，该标记点是将钢珠放入面板上的通孔中形成；
所述双目视镜组件的第一视镜和第二视镜安装在视镜安装座的正面，视镜安装座的背面与连接臂的一端连接，连接臂的另一端通过球铰与L形连杆的一端连接，L形连杆的另一端通过螺钉活动连接在第一床面板的第三接口上；第一视镜和第二视镜形成双目跟踪器。
所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，在进行手术引导时涉及的坐标系有图像坐标系O1X1Y1、手术床面坐标系OXYZ、双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2、手术器械坐标系O3X3Y3Z3。
附图说明
图1是本发明利用计算机进行手术的结构框图。
图1A是C型臂拍摄图像的夹角示意图。
图2是本发明手术床面与双目视镜组件的机械结构图。
图2A是标记点结构示图。
图3是本发明双平面定位与双目视觉跟踪的流程图。
图4是本发明各坐标的转换示意图。
图中：              1.第一床面板     11.第一接口  12.第二接口    2.第二床面板
      21.标记点     22.通孔          23.钢珠      3.双目视镜组件 31.第一视镜
      32.第二视镜   33.L形连杆       34.连接臂    35.视镜安装座  51.双平面定位
      52.双目定位   53.虚拟现实显示  54.第一幅X光图像  55.第二幅X光图像
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种采用计算机进行控制的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，该手术床主要包括有手术床床面板(第一床面板1、第二床面板2)、双目视镜组件3、以及计算机主控单元。所述计算机主控单元由一工控计算机(最低配置为P4 2.0G，512M内存，80G硬盘，128M显存)、双平面定位和双目视觉跟踪定位模块(下述简称为“双平面与双目定位模块”)组成，(参见图3所示)双平面定位和双目视觉跟踪定位模块(双平面与双目定位模块)主要包括有双平面定位单元51、双目跟踪定位单元52、虚拟现实显示单元53。在手术定位或者引导手术操作中，首先双平面定位单元51将接收的第一X光图像54、第二X光图像55采用双平面定位方法处理获得手术路径空间位姿；然后双目跟踪定位单元52将接收的第一视镜31输出的第一视频图像、第二视镜32输出的第二视频图像采用双目定位方法处理获得手术器械空间位姿；虚拟现实显示单元53对接收的手术路径空间位姿、手术器械空间位姿进行坐标配准处理在计算机的显示屏上实时显示。
参见图1所示，在本发明中，利用计算机进行手术路径控制，首先在手术床机构上设计出多个标记点21(如图2A所示)，并利用C型臂在不同角度采集两幅X光图像(第一X光图像54、第二X光图像55)输出给计算机主控单元；然后由双目视镜输出视频图像信息给计算机进行实时手术跟踪；最后通过计算机对手术器械进行虚拟现实显示，引导医生对患者的手术部位进行手术。
参见图2所示，在本发明中，手术床机构主要包括有支撑和床面板，支撑为常规结构的支撑(可以是四个支撑杆，也可以是三个支撑杆，也可以是“Z”字形支撑)，在本专利申请中不作详细说明。手术床的床面板由第一床面板1、第二床面板2组成，第一床面板1与第二床面板2通过螺钉固联。第一床面板1的左右侧面上对称分别设有三个接口，即右侧面上设有第一接口11、第二接口12、第三接口13，左侧面上设有的三个接口图中未示出，在第三接口13上固定安装有L形连杆33的一端，L形连杆33的另一端与连接臂34的一端采用球铰连接，连接臂34的另一端与视镜安装座35连接，视镜安装座35上安装有第一视镜31和第二视镜32。第二床面板2的上下床面采用透X光的碳纤维材料制作，其上分别设有多个标记点21，所述标记点21是将钢珠23放入面板上的通孔22(如图2A所示)中，在有X光照射的条件下形成的。床面板上设计标记点21的目的是为了在C形臂提供的X光图像中带有标记，为患者手术部位提供了准确的位置坐标(或者称为病灶点坐标)。
参见图3所示，在本发明中，双平面与双目定位模块通过双平面定位法和双目视觉跟踪能够实现手术路径空间位姿、手术器械空间位姿的坐标转换，引导医生在实际手术中操作。
为了方便对图1所示的器件进行位置的确定，在本发明中采用坐标关系进行说明(参见图4所示)。本发明涉及的坐标系有四个：图像坐标系O1X1Y1(即计算机显示屏坐标系)、手术床面坐标系OXYZ(即世界坐标系)、双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2、手术器械坐标系O3X3Y3Z3。
首先，使用C型臂从两个不同角度拍摄两幅X光图像，(参见图1A所示)C型臂拍摄图像时，C型臂的光轴与手术床面坐标系OXYZ中Z轴具有一定的夹角α∈[-60°，60°]。两幅X光图像即第一X光图像57、第二X光图像58，并将其输出给计算机，所述第一X光图像57、第二X光图像58中分别包含有一组完整的标记点21和手术靶点(是指患者的手术部位)。将手术靶点在第一X光图像54中的二维坐标，记为(u1，v1)，手术靶点在第二X光图像55中的二维坐标，记为(u2，v2)。
利用双平面定位方法，可以通过第一X光图像54、第二X光图像55中的标记点信息，得到图像坐标系O1X1Y1与由标记点确定的手术床面坐标系OXYZ之间的转换关系T1；
设手术靶点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标为(x，y，z)，则有双平面定位方法满足关系式为(x，y，z)＝T1{(u1，v1)，(u2，v2)}。
双目跟踪器(由第一视镜31、第二视镜32构成)因此其自身的坐标系O2X2Y2Z2与手术床面坐标系OXYZ之间是固联的关系，因此有确定的转换关系T2。令双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的原点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标为(ox2，oy2，oz2)，则有：
Figure B2007101177314D00051
式中，
Figure B2007101177314D00052
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴与手术床面坐标系OXYZ的X轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00053
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴与手术床面坐标系OXYZ的X轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00054
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴与手术床面坐标系OXYZ的X轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00055
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴与手术床面坐标系OXYZ的Y轴之间夹角的余弦，表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴与手术床面坐标系OXYZ的Y轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00057
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴与手术床面坐标系OXYZ的Y轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00058
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴与手术床面坐标系OXYZ的Z轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00059
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴与手术床面坐标系OXYZ的Z轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D000510
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴与手术床面坐标系OXYZ的Z轴之间夹角的余弦。
在手术器械上安装双目定位的标记，该标记可以确定一个与手术器械固联的手术器械坐标系O3X3Y3Z3，记手术器械的末端点在手术器械坐标系中的坐标为(a3，b3，c3)；
双目跟踪器通过双目定位原理，可以得到手术器械坐标系O3X3Y3Z3与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2之间的转换关系T3。令手术器械坐标系O3X3Y3Z3的原点在双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2中的坐标为：(ox3，oy3，oz3)，则有：
Figure B2007101177314D000511
式中，
Figure B2007101177314D000512
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的X3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D000513
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Y3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D000514
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Z3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00061
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的X3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00062
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Y3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00063
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Z3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00064
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的X3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00065
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Y3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴之间夹角的余弦，
Figure B2007101177314D00066
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Z3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴之间夹角的余弦。
则手术器械末端点在双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2中的坐标为：
(a2，b2，c2，1)＝T3(a3，b3，c3，1)；
而手术器械末端点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标为：
(a，b，c，1)＝T2(a2，b2，c2，1)。
至此，手术靶点和手术器械的末端点都已转换到统一的手术床面坐标系OXYZ中，因此可以容易的得出它们之间的相对位置关系，为医生的操作提供参考。
另外手术器械末端点还可以通过图像坐标系O1X1Y1(虚拟现实显示单元52中)与手术床面坐标系OXYZ之间的转换T1，转换到第一X光图像54、第二X光图像55中的二维坐标，分别记为(ut1，vt1)，(ut2，vt2)；
则有虚拟现实显示单元53中的坐标配准满足关系式{(ut1，vt1)，(ut2，vt2)}＝(a，b，c)/T1
这样就可以在第一X光图像54、第二X光图像55中实时的虚拟显示手术器械末端点的位置，引导医生手术操作。
本发明双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统的特点在于：
具有双层标记点和快速安装接口的手术床面：该手术床面的上下表面上都均匀的分布有大量的标记点和相应的位置标记，结合双平面定位算法，可以对整个手术床面以上的手术空间进行数字化的标定。上述的标记点和位置标记都是在术中X光下可见的，在手术过程中，从两个不同的角度对手术部位拍摄X光图像，利用双平面定位算法，就可以确定手术部位在手术空间中的准确位姿。上述带有双层标记点的手术床面，为外科手术提供了一种简单、易行的手术空间标定方法，可以辅助医生进行手术定位。
该手术床面的四周还分布有适合数字化手术装置(比如手术机器人)的快速安装接口。该接口通过独特设计的机械装置可以实现快速的安装和拆卸，并且具有较好的承载能力。使用这样的快速安装接口可以使数字化手术装置快速的进入和退出手术空间，并且可以针对不同手术适应症的需要将数字化手术装置布置在手术空间中的合理位置。该接口的存在使得数字化手术床突破了传统手术床仅仅作为患者承载平台的功能，使数字化手术床成为其他数字化手术装置的安装平台和基体。
用于手术跟踪的双目定位模块：该数字化手术床还集成了基于可见光的双目定位模块，该模块利用双目视觉原理，通过对其视频图像的识别，可以确定其标记物的空间位置。在手术过程中，通过在患者的手术部位、手术器械和C型臂上安置标记物，可以实时的获得它们之间的位置关系，并可以将手术器械实时投影到术中的X光图像上，引导医生进行操作。另外由于双目定位装置安装在手术床上，因此其相对于手术床面上的标记点所确定的参考坐标系的位置也是已知的，这样就可以把利用双平面定位算法确定的手术路径虚拟叠加到双目定位装置的视频图像上，为医生提供直观的手术引导。
双层标记点与双目视觉跟踪：双平面定位方法提供了手术路径空间位姿的获取；双目跟踪器的双目定位方法提供了手术器械空间位姿的获取，并且双目跟踪器用于手术过程中对手术器械进行实时跟踪，以及提供手术场景的实时视频图像。
为了不失一般性，采用本发明的手术床和双平面定位和双目视觉跟踪定位模块进行骨盆骶髂关节螺钉手术时的实际操作过程如下：
骨盆骶髂关节螺钉手术是一种微创手术，要求以经皮螺钉固定的方式对骨盆的骶髂关节进行固定。由于骨盆环内容纳有重要的脏器，骨盆的骶孔内还有重要的神经通过，因此该手术对定位精度有很高的要求。
(A)手术时患者采用仰卧在手术床上，使用C型臂拍摄入口位和出口位图像。
(B)医生分别在入口位和出口位图像上选择合理的标记点，并且规划手术路径。
(C)通过医生选择的标记点和规划的手术路径，利用双平面定位方法，可以计算出手术路径在手术床面坐标系(世界坐标系)中的三维位姿。
(D)将双平面跟踪器安装在手术床面周围合理的位置上，使其工作范围可以覆盖手术操作区域。
(E)在手术器械上安装双目跟踪器的标记，该标记可以确定一个与手术器械固联的手术器械坐标系，通过注册可获得手术器械末端在该坐标系中的坐标。
(F)使用手术器械进行手术操作时，在入口位和出口位图像上可以虚拟显示手术器械的位置，引导医生进行手术操作。

Claims (7)

1.一种采用计算机进行控制的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：包括有第一床面板(1)、第二床面板(2)、双目视镜组件(3)、以及计算机主控单元，所述计算机主控单元由一工控计算机、双平面定位和双目视觉跟踪定位模块组成；
该第一床面板(1)的左右侧面上对称分别设有三个接口，其中右侧面上记为第一接口(11)、第二接口(12)、第三接口(13)；
该第二床面板(2)的上下床面采用透X光的碳纤维材料制作，其上分别设有多个标记点(21)，该标记点(21)是将钢珠(23)放入面板上的通孔(22)中形成；
所述双目视镜组件(3)的第一视镜(31)和第二视镜(32)安装在视镜安装座(35)的正面，视镜安装座(35)的背面与连接臂(34)的一端连接，连接臂(34)的另一端通过球铰与L形连杆(33)的一端连接，L形连杆(33)的另一端通过螺钉活动连接在第一床面板(1)的第三接口(13)上；第一视镜(31)和第二视镜(32)形成双目跟踪器；
该双平面定位和双目视觉跟踪定位模块包括有双平面定位单元(51)、双目跟踪定位单元(52)、虚拟现实显示单元(53)；在手术定位或者引导手术操作中，首先双平面定位单元(51)将接收的第一X光图像(54)、第二X光图像(55)采用双平面定位方法处理获得手术路径空间位姿；然后双目跟踪定位单元(52)将接收的第一视镜(31)输出的第一视频图像、第二视镜(32)输出的第二视频图像采用双目定位方法处理获得手术器械空间位姿；虚拟现实显示单元(53)对接收的手术路径空间位姿、手术器械空间位姿进行坐标配准处理在计算机的显示屏上实时显示。
2.根据权利要求1所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：进行手术引导时涉及的坐标系有图像坐标系O1X1Y1、手术床面坐标系OXYZ、双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2、手术器械坐标系O3X3Y3Z3。
3.根据权利要求1、2所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：双平面定位方法满足关系式为(x，y，z)＝T1{(u1，v1)，(u2，v2)}，式中，(x，y，z)表示手术靶点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标，T1表示图像坐标系O1X1Y1与手术床面坐标系OXYZ之间的转换关系，(u1，v1)表示手术靶点在第一X光图像(54)中的二维坐标，(u2，v2)表示手术靶点在第二X光图像(55)中的二维坐标。
4.根据权利要求1、2所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：虚拟现实显示单元(53)中的坐标配准满足关系式{(ut1，vt1)，(ut2，vt2)}＝(a，b，c)/T1，式中，(ut1，vt1)表示手术器械末端点在第一X光图像(54)中的二维坐标，(ut2，vt2)表示手术器械末端点在第二X光图像(55)中的二维坐标，(a，b，c)表示手术器械末端点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标，T1表示图像坐标系O1X1Y1与手术床面坐标系OXYZ之间的转换关系。
5.根据权利要求1、2所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2与手术床面坐标系OXYZ之间有转换关系T2，则
Figure F2007101177314C00021
式中，
Figure F2007101177314C00022
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴与手术床面坐标系OXYZ的X轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00023
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴与手术床面坐标系OXYZ的X轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00024
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴与手术床面坐标系OXYZ的X轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00025
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴与手术床面坐标系OXYZ的Y轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00026
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴与手术床面坐标系OXYZ的Y轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00027
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴与手术床面坐标系OXYZ的Y轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00028
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴与手术床面坐标系OXYZ的Z轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00029
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴与手术床面坐标系OXYZ的Z轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C000210
表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴与手术床面坐标系OXYZ的Z轴之间夹角的余弦，(ox2，oy2，oz2)表示双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的原点在手术床面坐标系OXYZ中的坐标。
6.根据权利要求1、2所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：手术器械坐标系O3X3Y3Z3与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2之间有转换关系T3，则
Figure F2007101177314C000211
式中，
Figure F2007101177314C000212
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的X3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴之间夹角的余弦，表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Y3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00032
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Z3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的X2轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00033
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的X3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴之间夹角的余弦，表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Y3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00035
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Z3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Y2轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00036
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的X3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00037
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Y3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴之间夹角的余弦，
Figure F2007101177314C00038
表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的Z3轴与双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2的Z2轴之间夹角的余弦，(ox3，oy3，oz3)表示手术器械坐标系O3X3Y3Z3的原点在双目跟踪器坐标系O2X2Y2Z2中的坐标。
7.根据权利要求1所述的双平面定位与双目视觉跟踪的数字化手术床系统，其特征在于：双目跟踪器用于手术过程中对手术器械进行实时跟踪，以及提供手术场景的实时视频图像。
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