CN112767483B - 一种具有追踪功能的无影灯的控制方法 - Google Patents

一种具有追踪功能的无影灯的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112767483B
CN112767483B CN202110084253.1A CN202110084253A CN112767483B CN 112767483 B CN112767483 B CN 112767483B CN 202110084253 A CN202110084253 A CN 202110084253A CN 112767483 B CN112767483 B CN 112767483B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shadowless lamp
scalpel
distance
included angle
computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110084253.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112767483A (zh
Inventor
邓海涛
卿培东
李明凡
徐剑锋
赵生鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mianyang Osteological Hospital
Original Assignee
Mianyang Osteological Hospital
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mianyang Osteological Hospital filed Critical Mianyang Osteological Hospital
Priority to CN202110084253.1A priority Critical patent/CN112767483B/zh
Publication of CN112767483A publication Critical patent/CN112767483A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112767483B publication Critical patent/CN112767483B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，包括以下步骤，以无影灯所在的初始位置W1为原点，建立坐标轴；以无影灯所在坐标系记录手术刀的坐标位置D1；分别计算出无影灯位置W1和手术刀位置D1之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1之间的直线距离；算出位置W1和位置D1所构成直线与竖直方向的夹角为α，调整无影灯的角度；手术刀或无影灯移动后，坐标轴记手术刀的位置D2，无影灯的位置W2，重复以上步骤；本发明利用三维坐标轴快速获取目标的向量坐标，利用目标的向量坐标得到所需的夹角和距离数据，确保在手术过程中，无影灯始终追踪手术刀，保证光线充足，同时，防止无影灯偏转夹角过大产生阴影。

Description

一种具有追踪功能的无影灯的控制方法
技术领域
本发明涉及智能追踪领域，特别是涉及一种具有追踪功能的无影灯的控制方法。
背景技术
在实际做手术的过程中，医生手里的手术刀位置可能会发生变化，因此，光线聚焦的位置也要随之发生变化，才能解决光线不足的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，具有保证无影灯跟随手术刀转动保证光线充足的优点。
本发明的技术方案是：
一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，包括以下步骤，
S1、以无影灯所在的初始位置W1为原点，并以其横向方向为X轴，纵向方向为Y轴，高度方向为Z轴，建立坐标轴；
S2、以无影灯所在坐标系记录手术刀的坐标位置D1；
S3、分别计算出无影灯位置W1和手术刀位置D1之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1之间的直线距离；
S4、算出位置W1和位置D1所构成直线与竖直方向的夹角为α，调整无影灯的角度；
S5、手术刀或无影灯移动后，坐标轴记手术刀的位置D2，无影灯的位置W2，重复步骤S2-S4。
在进一步的技术方案中，夹角α超过45°时，移动无影灯的位置，记为位置W2，直至位置W2与手术刀位置D2形成的直线与竖直方向的夹角小于等于45°时，停止移动无影灯。
在进一步的技术方案中，无影灯的位置和手术刀的位置及无影灯的位置和手术刀的位置构成的直线与竖直方向的夹角均通过计算机中的三维仿真软件处理。
在进一步的技术方案中，步骤S1的方法如下，
S11、摄影设备记录无影灯的位置W1并将图像信息上传至计算机，其图像信息至少为3张，分别为至少一张俯视图，至少一张主视图和至少一张侧视图；
S12、计算机对图像信息进行处理，以无影灯为原点位置W1建立三维坐标轴，并记录无影灯位置信息；
S13、移动无影灯后，重复步骤S11-S12，记录无影灯新的位置W2。
在进一步的技术方案中，步骤S2的方法如下，
S21、摄影设备记录手术刀的位置D1并将图像信息上传至计算机，其图像信息至少为3张，分别为至少一张俯视图，至少一张主视图和至少一张侧视图；
S22、计算机对图像信息进行处理，在坐标轴内记录手术刀的位置D1；
S23、移动手术刀后，重复步骤S21-S22，记录手术刀新的位置D2。
在进一步的技术方案中，步骤S3的方法如下，
S31、计算机对横向坐标距离a1、纵向坐标距离b1和高度坐标距离c1的信息进行处理；
S32、获取长度信息后，坐标轴三维图内a1、b1、c1的长度乘以预设比例尺信息得到无影灯位置和手术刀位置的实际的横向距离a2、纵向距离b2和高度距离c2；
S33、无影灯或手术刀位置移动后，重复步骤S31-S32，得到新的长度信息。
在进一步的技术方案中，步骤S32预设比例尺的方法如下，
步骤S32预设比例尺的方法如下，
S321、摄影设备获取位于同一平面的任意两点，并将图像信息传递至计算机建立二维坐标轴，得到两点的虚拟长度信息；
S322、用测量仪测量平面上两点的实际长度，得到两点的实际长度信息；
S323、将平面上两点的实际长度信息和计算机生成的二维坐标轴上两点的虚拟长度信息相比，即得到比例尺信息。
在进一步的技术方案中，步骤S4的方法如下，
S41、计算机根据无影灯位置和手术刀位置之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1，通过正余弦定理得到无影灯和手术刀形成的直线与竖直方向的夹角为α1；
S42、根据夹角α1，调整无影灯的角度；
S43、无影灯或手术刀位置发生改变后，重复步骤S41-S42。
上述技术方案的工作原理如下：
计算机三位仿真软件根据获取的图像信息，以无影灯初始所在位置为原点建立三维坐标轴，手术刀所在位置为一坐标，根据向量坐标对数据进行处理，得到手术刀与无影灯构成直线与竖直方向的夹角，即无影灯应偏转使得光线照向手术刀的夹角，当夹角大于45°时，容易出现阴影，移动无影灯的位置直至夹角小于等于45°，当无影灯或手术刀位置发生移动时，坐标轴重新记录无影灯和手术刀的坐标信息，并根据新的坐标信息算出无影灯应偏转的夹角；本发明中利用计算机处理信息，其所用三维仿真软件均为现有技术，例如pro/E、3DMAX等。
本发明的有益效果是：
本发明利用三维坐标轴快速获取目标的向量坐标，利用目标的向量坐标得到所需的夹角和距离数据，确保在手术过程中，无影灯始终追踪手术刀，保证光线充足，同时，防止无影灯偏转夹角过大产生阴影。
附图说明
图1是本发明实施例所述具有追踪功能的无影灯的控制方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
如图1所示，一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，包括以下步骤，
S1、以无影灯所在的初始位置W1为原点，并以其横向方向为X轴，纵向方向为Y轴，高度方向为Z轴，建立坐标轴；
S2、以无影灯所在坐标系记录手术刀的坐标位置D1；
S3、分别计算出无影灯位置W1和手术刀位置D1之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1之间的直线距离；
S4、算出位置W1和位置D1所构成直线与竖直方向的夹角为α，调整无影灯的角度；
S5、手术刀或无影灯移动后，坐标轴记手术刀的位置D2，无影灯的位置W2，重复步骤S2-S4。
在另外一个实施例中，夹角α超过45°时，移动无影灯的位置，记为位置W2，直至位置W2与手术刀位置D2形成的直线与竖直方向的夹角小于等于45°时，停止移动无影灯。
在另外一个实施例中，无影灯的位置和手术刀的位置及无影灯的位置和手术刀的位置构成的直线与竖直方向的夹角均通过计算机中的三维仿真软件处理。
在另外一个实施例中，步骤S1的方法如下，
S11、摄影设备记录无影灯的位置W1并将图像信息上传至计算机，其图像信息至少为3张，分别为至少一张俯视图，至少一张主视图和至少一张侧视图；
S12、计算机对图像信息进行处理，以无影灯为原点位置W1建立三维坐标轴，并记录无影灯位置信息；
S13、移动无影灯后，重复步骤S11-S12，记录无影灯新的位置W2。
在另外一个实施例中，步骤S2的方法如下，
S21、摄影设备记录手术刀的位置D1并将图像信息上传至计算机，其图像信息至少为3张，分别为至少一张俯视图，至少一张主视图和至少一张侧视图；
S22、计算机对图像信息进行处理，在坐标轴内记录手术刀的位置D1；
S23、移动手术刀后，重复步骤S21-S22，记录手术刀新的位置D2。
在另外一个实施例中，步骤S3的方法如下，
S31、计算机对横向坐标距离a1、纵向坐标距离b1和高度坐标距离c1的信息进行处理；
S32、获取长度信息后，坐标轴三维图内a1、b1、c1的长度乘以预设比例尺信息得到无影灯位置和手术刀位置的实际的横向距离a2、纵向距离b2和高度距离c2；
S33、无影灯或手术刀位置移动后，重复步骤S31-S32，得到新的长度信息。
在另外一个实施例中，步骤S32预设比例尺的方法如下，
步骤S32预设比例尺的方法如下，
S321、摄影设备获取位于同一平面的任意两点，并将图像信息传递至计算机建立二维坐标轴，得到两点的虚拟长度信息；
S322、用测量仪测量平面上两点的实际长度，得到两点的实际长度信息；
S323、将平面上两点的实际长度信息和计算机生成的二维坐标轴上两点的虚拟长度信息相比，即得到比例尺信息。
在另外一个实施例中，步骤S4的方法如下，
S41、计算机根据无影灯位置和手术刀位置之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1，通过正余弦定理得到无影灯和手术刀形成的直线与竖直方向的夹角为α1；
S42、根据夹角α1，调整无影灯的角度；
S43、无影灯或手术刀位置发生改变后，重复步骤S41-S42。
本发明技术方案的工作原理如下：
计算机三位仿真软件根据获取的图像信息，以无影灯初始所在位置为原点建立三维坐标轴，手术刀所在位置为一坐标，根据向量坐标对数据进行处理，得到手术刀与无影灯构成直线与竖直方向的夹角，即无影灯应偏转使得光线照向手术刀的夹角，当夹角大于45°时，容易出现阴影，移动无影灯的位置直至夹角小于等于45°，当无影灯或手术刀位置发生移动时，坐标轴重新记录无影灯和手术刀的坐标信息，并根据新的坐标信息算出无影灯应偏转的夹角；本发明中利用计算机处理信息，其所用三维仿真软件均为现有技术，例如pro/E、3DMAX等。
本发明利用三维坐标轴快速获取目标的向量坐标，利用目标的向量坐标得到所需的夹角和距离数据，确保在手术过程中，无影灯始终追踪手术刀，保证光线充足，同时，防止无影灯偏转夹角过大产生阴影。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、以无影灯所在的初始位置W1为原点，并以其横向方向为X轴，纵向方向为Y轴，高度方向为Z轴，建立坐标轴；
S2、以无影灯所在坐标系记录手术刀的坐标位置D1；
S3、分别计算出无影灯位置W1和手术刀位置D1之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1；
S4、算出位置W1和位置D1所构成直线与竖直方向的夹角为α，根据夹角α调整无影灯的角度；
S5、手术刀或无影灯移动后，坐标轴记手术刀的位置D2，无影灯的位置W2，重复步骤S2-S4。
2.根据权利要求1所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，夹角α超过45°时，移动无影灯的位置，记为位置W2，直至位置W2与手术刀位置D2形成的直线与竖直方向的夹角小于等于45°时，停止移动无影灯。
3.根据权利要求2所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，无影灯的位置和手术刀的位置及无影灯的位置和手术刀的位置构成的直线与竖直方向的夹角均通过计算机中的三维仿真软件处理。
4.根据权利要求1所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，步骤S1的方法如下，
S11、摄影设备记录无影灯的位置W1并将图像信息上传至计算机，其图像信息至少为3张，分别为至少一张俯视图，至少一张主视图和至少一张侧视图；
S12、计算机对图像信息进行处理，以无影灯为原点位置W1建立三维坐标轴，并记录无影灯位置信息；
S13、移动无影灯后，重复步骤S11-S12，记录无影灯新的位置W2。
5.根据权利要求1所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，步骤S2的方法如下，
S21、摄影设备记录手术刀的位置D1并将图像信息上传至计算机，其图像信息至少为3张，分别为至少一张俯视图，至少一张主视图和至少一张侧视图；
S22、计算机对图像信息进行处理，在坐标轴内记录手术刀的位置D1；
S23、移动手术刀后，重复步骤S21-S22，记录手术刀新的位置D2。
6.根据权利要求1所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，步骤S3的方法如下，
S31、计算机对横向坐标距离a1、纵向坐标距离b1和高度坐标距离c1的信息进行处理；
S32、获取长度信息后，坐标轴三维图内a1、b1、c1的长度乘以预设比例尺信息得到无影灯位置和手术刀位置的实际的横向距离a2、纵向距离b2和高度距离c2；
S33、无影灯或手术刀位置移动后，重复步骤S31-S32，得到新的长度信息。
7.根据权利要求6所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，步骤S32预设比例尺的方法如下，
S321、摄影设备获取位于同一平面的任意两点，并将图像信息传递至计算机建立二维坐标轴，得到两点的虚拟长度信息；
S322、用测量仪测量平面上两点的实际长度，得到两点的实际长度信息；
S323、将平面上两点的实际长度信息和计算机生成的二维坐标轴上两点的虚拟长度信息相比，即得到比例尺信息。
8.根据权利要求1所述的一种具有追踪功能的无影灯的控制方法，其特征在于，步骤S4的方法如下，
S41、计算机根据无影灯位置和手术刀位置之间的横向距离a1、纵向距离b1和高度距离c1，通过正余弦定理得到无影灯和手术刀形成的直线与竖直方向的夹角为α1；
S42、根据夹角α1，调整无影灯的角度；
S43、无影灯或手术刀位置发生改变后，重复步骤S41-S42。
CN202110084253.1A 2021-01-21 2021-01-21 一种具有追踪功能的无影灯的控制方法 Active CN112767483B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110084253.1A CN112767483B (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种具有追踪功能的无影灯的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110084253.1A CN112767483B (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种具有追踪功能的无影灯的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112767483A CN112767483A (zh) 2021-05-07
CN112767483B true CN112767483B (zh) 2024-01-09

Family

ID=75702521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110084253.1A Active CN112767483B (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种具有追踪功能的无影灯的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112767483B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080086143A (ko) * 2007-03-22 2008-09-25 한양대학교 산학협력단 위치추적 기능을 사용한 수술용 조명로봇시스템과 이를 구비한 수술실 및 위치추적 기능을 사용한 조명로봇 위치이동방법
CN101858537A (zh) * 2010-05-06 2010-10-13 南京航空航天大学 5d数字式led手术无影灯及其工作方法
CN102269569A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 蒋安邦 双摄像头对移动光源目标在三维空间位置确定传感器
CN104434148A (zh) * 2013-09-12 2015-03-25 上海联影医疗科技有限公司 一种x射线摄影系统的控制方法
JP2016027367A (ja) * 2014-06-25 2016-02-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 投影システムの調整方法及び調整装置
CN105916462A (zh) * 2013-11-21 2016-08-31 埃尔比特系统公司 光学跟踪系统
CN110115635A (zh) * 2019-05-23 2019-08-13 长江大学 一种自动追踪术野的照明系统
CN110220140A (zh) * 2019-07-08 2019-09-10 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） 手术室补充照明系统及其控制方法
CN110288661A (zh) * 2019-06-19 2019-09-27 深圳市睿智龙电子科技有限公司 手术灯的位置调整方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111405731A (zh) * 2020-03-26 2020-07-10 山东交通学院 能自动跟踪手术刀的智能无影灯控制系统及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10099368B2 (en) * 2016-10-25 2018-10-16 Brandon DelSpina System for controlling light and for tracking tools in a three-dimensional space

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080086143A (ko) * 2007-03-22 2008-09-25 한양대학교 산학협력단 위치추적 기능을 사용한 수술용 조명로봇시스템과 이를 구비한 수술실 및 위치추적 기능을 사용한 조명로봇 위치이동방법
CN101858537A (zh) * 2010-05-06 2010-10-13 南京航空航天大学 5d数字式led手术无影灯及其工作方法
CN102269569A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 蒋安邦 双摄像头对移动光源目标在三维空间位置确定传感器
CN104434148A (zh) * 2013-09-12 2015-03-25 上海联影医疗科技有限公司 一种x射线摄影系统的控制方法
CN105916462A (zh) * 2013-11-21 2016-08-31 埃尔比特系统公司 光学跟踪系统
JP2016027367A (ja) * 2014-06-25 2016-02-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 投影システムの調整方法及び調整装置
CN110115635A (zh) * 2019-05-23 2019-08-13 长江大学 一种自动追踪术野的照明系统
CN110288661A (zh) * 2019-06-19 2019-09-27 深圳市睿智龙电子科技有限公司 手术灯的位置调整方法、装置、计算机设备和存储介质
CN110220140A (zh) * 2019-07-08 2019-09-10 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） 手术室补充照明系统及其控制方法
CN111405731A (zh) * 2020-03-26 2020-07-10 山东交通学院 能自动跟踪手术刀的智能无影灯控制系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
手术刀遥控的智能无影灯随动系统设计;杜连旗;刘志远;潘为刚;;单片机与嵌入式系统应用(第09期);全文 *
新型LED手术无影灯的光照度特性的研究;朱根娣;刘敏娟;;中国医疗器械杂志(第03期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112767483A (zh) 2021-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021128787A1 (zh) 一种定位的方法及装置
KR101964332B1 (ko) 핸드-아이 캘리브레이션 방법, 이를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 로봇 시스템
EP2188589B1 (en) System and method for three-dimensional measurement of the shape of material objects
JP2020042818A (ja) ３次元データの生成方法、３次元データの生成装置、コンピュータ機器及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
KR20150028181A (ko) 포인팅 방향 검출 장치 및 그 방법과, 프로그램 및 컴퓨터 판독가능한 매체
JP2010530086A (ja) イメージングモデル及び画像処理装置
CN109961523B (zh) 虚拟目标的更新方法、装置、系统、设备及存储介质
US11995254B2 (en) Methods, devices, apparatuses, and storage media for mapping mouse models for computer mouses
CN113172659B (zh) 基于等效中心点识别的柔性机器人臂形测量方法及系统
WO2023134237A1 (zh) 用于机器人的坐标系标定方法、装置、系统以及介质
CN114399528B (zh) 基于二维图像的三维空间运动目标跟踪方法及相关装置
JPWO2018043524A1 (ja) ロボットシステム、ロボットシステム制御装置、およびロボットシステム制御方法
JP2019190969A (ja) 画像処理装置、画像処理方法
CN112767483B (zh) 一种具有追踪功能的无影灯的控制方法
Mitsugami et al. Estimation of 3D gazed position using view lines
JP2018109899A (ja) 情報処理装置、操作検出方法、及びコンピュータプログラム
Amamra Smooth head tracking for virtual reality applications
US20220410394A1 (en) Method and system for programming a robot
CN114926542A (zh) 基于光学定位系统的混合现实固定参考系校准方法
Byun et al. Axis bound registration of pan-tilt RGB-D scans for fast and accurate reconstruction
CN113858214A (zh) 一种用于机器人作业的定位方法与控制系统
CN114359393A (zh) 跨平台的视觉引导点胶引导方法
JP7502343B2 (ja) 画像処理システム
CN116051630B (zh) 高频率6DoF姿态估计方法及系统
van Rhijn et al. Optical Tracking using Line Pencil Fiducials.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant