CN114343848A - 一种标记块的长度测量系统及手术机器人系统 - Google Patents

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CN114343848A CN202210013808.8A CN202210013808A CN114343848A CN 114343848 A CN114343848 A CN 114343848A CN 202210013808 A CN202210013808 A CN 202210013808A CN 114343848 A CN114343848 A CN 114343848A
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田庆
王宗涛
倪自强
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Beijing Ruiyibo Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种标记块的长度测量系统及手术机器人系统，标记块的长度测量系统包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度，准确地确定出标记块的长度，从而保证手术的效果。

Description

一种标记块的长度测量系统及手术机器人系统
技术领域
本发明涉及医疗机器人技术领域，具体涉及标记块的长度测量方法及装置、电子设备、手术机器人系统。
背景技术
机器人等自动化设备已经在工业领域获得了广泛应用，在操作灵活性、稳定性及准确性方面显示出了明显优势。为了解决外科手术存在的精度不足、辐射过多、切口较大、操作疲劳等问题，人们开始探讨如何在外科手术中引入机器人方法，借助机器人、传感器等高新技术的独特优势，为外科医生提供全新的治疗方法及系统。
为支持完成高质量的手术，使用了标记块(又称之marker)来进行手术器械的定位。为实现对手术器械的精确定位，需要预先确定出标记块的长度，但是，由于标记块在生产工程中会有加工误差，由此导致每个标记块的长度实际上并不完全相同。如果测量的标记块的长度存在误差，由此会导致手术器械的定位出现误差，从而无法保证手术的效果。
发明内容
本发明实施例提供标记块的长度测量方法及装置、电子设备、手术机器人系统，用于克服或者缓解现有技术中的上述问题。
本发明采用的技术方案为：
一种标记块的长度测量系统，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，所述长度测量系统包括：
固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；
图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；
测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度。
可选地，所述固定装置包括一基台，所述基台的质心作为所述轴心，所述支撑件的根部固定在所述轴心处，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述基台的质心旋转。
可选地，所述基台开设有第一横切面和第一纵截面，所述第一横切面向下开设有第一凹槽，通过将所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面，以使得所述根部设置在所述轴心处。
可选地，所述固定装置包括压块，所述压块开设有第二横切面和第二纵截面，所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面时，将所述压块压在所述基台上，使得所述第第二纵截面与所述第一纵截面对接，所述第二横切面与第一横切面对接，以提供向下的压力将所述根部压在所述基台的质心处。
可选地，所述压块和所述基台均设置螺孔，且所述固定装置还包括螺栓，所述螺栓穿过所述压块的螺孔旋拧到所述基台上的螺孔中，以将所述压块和所述基台组成成一体。
可选地，所述基台位于第一纵截面的结构体上开设有第二凹槽，所述基台的螺孔设置在所述第二凹槽上；所述压块位于第二纵截面的结构体上开设有凸台，所述压块的螺孔设置在所述凸台上，当将所述压块压在所述基台上时，所述凸台嵌入所述第二凹槽中，以使得所述螺栓穿过所述凸台上的螺孔旋拧到所述第二凹槽上的螺孔，以将所述压块和所述基台组成成一体。
可选地，所述固定装置还包括底座、轴承，所述轴承设置在所述底座上，所述基台嵌入到所述轴承中，以通过所述轴承使得所述基台可旋转。
可选地，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述轴心的三维空间坐标，确定所述标记块的长度时，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线，以确定所述多个三维空间坐标的拟合圆心；并根据所述多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心，确定所述标记块的长度。
可选地，所述测量主机对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线。
可选地，所述测量主机根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，构建拟合约束条件；根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心，以将所述轨迹曲线的中心作为所述多个三维空间坐标的拟合圆心。
可选地，所述测量主机根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心时，基于每两个三维空间坐标之间的连线正交与所述连线的中点与所述轨迹曲线的中心之间的连线，构建正交关系函数；根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心。
可选地，所述测量主机根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心时，根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，构造拉格朗日函数；根据拉格朗日函数，建立求解所述轨迹曲线的中心的向量关系，以确定所述轨迹曲线的中心。
可选地，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度时，根据所有三维空间坐标与所述多个三维空间坐标的拟合圆心之间的距离，确定所述标记块的长度。
一种手术机器人系统，其包括：机械臂、固定在所述机械臂末端的手术器械、固定在所述手术器械上的至少一个标记块，所述标记块的长度根据本申请实施例任一项所述长度测量系统确定，所述标记块的长度用于确定手术过程中所述手术器械的空间位置。
本发明实施例提供的技术方案中，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，标记块的长度测量系统包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度，从而准确地确定出标记块的长度，从而保证手术的效果。
附图说明
图1为本申请实施例一种手术机器人系统的结构示意图。
图2为本申请实施例中一标记块的长度测量系统的结构示意图。
图3A为本申请实施例中一标记块的结构示意图。
图3B为本申请实施例中将标记块固定在一用于进行标记块长度测量的固定装置的结构示意图一。
图3C为本申请实施例中将标记块固定在一用于进行标记块长度测量的固定装置的结构示意图二。
图3D为本申请实施例中将标记块固定在固定装置上的结构示意图。
图4为本申请实施例测量主机确定所述标记块的长度的流程示意图。
图5为本申请实施例基于构建的共面曲线方程得到轨迹曲线的流程示意图。
图6为本申请实施例基于连线确定所述轨迹曲线的中心的流程示意图。
图7为本申请实施例步骤S4212的的流程示意图。
图8为本申请实施例一种测量主机的具体硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，术语“预估”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“预估”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。符号“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
本发明实施例提供的技术方案中，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，标记块的长度测量系统包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度，从而准确地确定出标记块的长度，从而保证手术的效果。
图1为本申请实施例一种手术机器人系统的结构示意图；如图1所示，该手术机器人系统包括：机械臂101、固定在所述机械臂101末端的手术器械102、固定在所述机械臂101末端上的至少一个标记块103。
在测量得到标记块的长度后，从而可以保证在手术基于标记块的长度准确地确定出手术器械102的空间位置，以实现手术的顺利开展。
为此，在一应用场景中，通过接触式测量方法来测量所述标记块的长度，比如基于千分尺、游标卡尺、塞尺等来实现接触式测量，而且这种测量方式会存在较大的测量误差，还必须要与标记块接触，导致测量的难度较大。如果标记块的结构比较复杂，难以接触的话，则根本无法实施测量。
为此，在另一应用场景中，为了规避上述接触式测量中存在的至少一缺陷，以下实施例中，提供了一种非接触式测量标记块的长度的测量系统，主要基于计算机视觉(比如做为图像拍摄装置的双目摄像机)来实现，其包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度。
本实施例中，图像拍摄装置具体可以从拍摄的一系列图像上提取标记本体的中心的三维空间坐标，以进行记录，具体的实现方式不做特别限定。
由此可见，由于是非接触式测量，无须使用千分尺、游标卡尺、塞尺，从而降低了测量的成本，同时提高了测量精度，且降低了测量难度。另外，可以适用于任意结构的结构体，从而提高了测试方案的泛化性。
本实施例中，图1所示的各个结构件之间的位置关系仅仅示例，并非唯一性限定。
比如，在一些应用场景中，标记块还可以固定在患者的身体上。在不偏离本申请思想的前提下，也可以应用到该场景中。标记块的应用场景可以根据需要，灵活确定，不做唯一性限定。
图2为本申请实施例中一标记块的长度测量系统的结构示意图。如图2所 示，其包括：固定装置201、图像拍摄装置202、测量主机203，其中：
固定装置用于固定所述标记块103并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转。
图像拍摄装置用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标。
测量主机用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度。
在具体实施过程中，所述固定装置可以放置一工作台面上。
图3A为本申请实施例中一标记块的结构示意图；如图3A所示，所述标记块包括支撑件113以及安装在顶部的标记本体123，所述标记块103的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心D之间的距离。如图3所示，所述标记本体的中心D为标记块上两对对角标记图案中心连线的交叉点。
图3B为本申请实施例中将标记块固定在一用于进行标记块长度测量的固定装置的结构示意图一。图3C为本申请实施例中将标记块固定在一用于进行标记块长度测量的固定装置的结构示意图二。图3D为本申请实施例中将标记块固定在固定装置上的结构示意图。如图3B、图3D所示，所述固定装置包括底座301、轴承302、基台303、压块304以及螺栓305组成。所述轴承设置在所述底座上，所述基台嵌入到所述轴承中，以通过所述轴承使得所述基台 303可旋转。
可选地，所述基台303的质心作为所述轴心，所述支撑件113的根部固定在所述轴心处，以使得所述支撑件带动所述标记本体123的中心围绕所述基台 303的质心旋转。
可选地，所述基台303开设有第一横切面313和第一纵截面323，所述第一横切面向下开设有第一凹槽333，通过将所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面，以使得所述根部设置在所述轴心处。
可选地，所述压块304开设有第二横切面314和第二纵截面324，所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面时，将所述压块304压在所述基台303上，使得所述第第二纵截面与所述第一纵截面对接，所述第二横切面与第一横切面对接，以提供向下的压力将所述根部压在所述基台303的质心处。
可选地，所述压块304和所述基台303均设置螺孔300，所述螺栓305穿过所述压块304的螺孔旋拧到所述基台303上的螺孔中，以将所述压块304 和所述基台303组成成一体。
可选地，所述基台303位于第一纵截面的结构体上开设有第二凹槽343，所述基台303的螺孔设置在所述第二凹槽343上；所述压块304位于第二纵截面的结构体上开设有凸台334，所述压块304的螺孔设置在所述凸台上，当将所述压块304压在所述基台303上时，所述凸台嵌入所述第二凹槽中，以使得所述螺栓305穿过所述凸台上的螺孔旋拧到所述第二凹槽上的螺孔，以将所述压块304和所述基台303组成成一体。
本实施例中，需要说明的是，上述图3B、图3C提供的固定结构仅仅示例，并非唯一性限定，实际上，对于本领域普通技术人员来说，在不偏离本申请思想的前提下，底座301、轴承302、基台303、压块304以及螺栓305可以省去部分结构，或者被其他能实现相同功能的结构件代替。比如可以基于磁吸或者气缸结构来实现上述固定装置。
以下实施例对测量主机确定所述标记块的长度的过程做示例性说明。
图4为本申请实施例测量主机确定所述标记块的长度的流程示意图；如图 4所示，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述轴心的三维空间坐标，确定所述标记块的长度时，包括：
S401、对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线，以确定所述多个三维空间坐标的拟合圆心。
可选地，所述测量主机对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线。
图5为本申请实施例基于构建的共面曲线方程得到轨迹曲线的流程示意图。如图5所示，所述测量主机根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，包括：
S411、根据构建的共面曲线方程，构建拟合约束条件。
因此，本实施例中，共面曲线方程可以为三维空间坐标系中的圆周平面方程。
比如：该共面曲线方程如下述公式(1)所示：
ax+by+cz＝1 (1)
上述公式(1)中，a，b，c为方程参数，(x，y，z)为任一三维空间坐标。
具体地，如果对于所有的三维空间坐标来说，其共面曲线方程用向量形式按照如下公式(2)表示：
M×A＝E (2)
其中，
Figure BDA0003458973260000091
a，b，c为方程参数(作为拟合参数)，表示M为三维位置点矩阵，(xi，yi，zi)为M中的第i个三维空间坐标，1≤i≤n，n为三维空间坐标的数量。
可选地，所述根据构建的共面曲线方程，构建拟合约束条件，包括：基于最小二乘法，根据构建的共面曲线方程，构建拟合约束条件。
对于上述公式(2)，按照最小二乘法，对上述公式(2)进行变形，得到构建拟合约束条件。具体原理如下：对于AX＝Y形式的矩阵方程，为实现拟合，使得残差的平方和最小，即：
minε＝||AX-Y||2
ε＝(XTAT-YT)(AX-Y)
ε＝XTATAX-XTATY-YTAX+YTY
ε＝XTATAX-2XTATY+YTY
对上式中的X求偏导，使其偏导数为0即可得到最小残差和平方，
Figure BDA0003458973260000092
即：
2ATAX-2ATY＝0
X＝(ATA)-1ATY
为此，对于M×A＝E即：
A＝(MTM)-1MTE
另外，假设轨迹曲线的中心对应的三维空间坐标为：(xC，yC，zC)；
则参照上述公式(1)，则会存在如下公式(3)的关系，作为构建的拟合约束条件：
ATC＝1 (3)
S421、根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心，以将所述轨迹曲线的中心作为所述多个三维空间坐标的拟合圆心。
图6为本申请实施例基于连线确定所述轨迹曲线的中心的流程示意图。如图6所示，所述测量主机根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心时，包括：
S42111、基于每两个三维空间坐标之间的连线正交与所述连线的中点与所述轨迹曲线的中心之间的连线，构建正交关系函数；
S4212、根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心。
图7为本申请实施例步骤S4212的的流程示意图。如图7所示，可选地，步骤S4212中所述测量主机根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心时，包括：
S42121、根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，构造拉格朗日函数；
S42122、根据拉格朗日函数，建立求解所述轨迹曲线的中心的向量关系，以确定所述轨迹曲线的中心。
可选地，参照之前所述，由于按照上述固定装置实现对标记块的旋转，标记本体的中心形成的一系列三维空间坐标实际上在同一圆周平面上，为此，每两个三维空间坐标之间的连线正交与所述连线的中点与所述轨迹曲线的中心之间的连线成正交关系。
为便于清楚的说明，本申请实施例推导结合具体的拟合方式，对上述图6-图7的实施进行说明，详细如下：
假设所述轨迹曲线的中心C＝(xc yc zc)，其中任意两点为 Pn＝(xn yn zn)，Pn+1＝(xn+1 yn+1 zn+1)。
每两个三维空间坐标之间的连线正交与所述连线的中点与所述轨迹曲线的中心之间的连线成正交关系，则存在如下述公式(4)所示的关系(所述正交关系函数)：
Figure BDA0003458973260000111
对上述公式(4)化简得到如下公式(5)：
Δxn(n+1)·xc+Δyn(n+1)·yc+Δzn(n+1)·zc＝Ln(n+1) (5)
在公式(4)中，Δxn(n+1)＝xn+1-xn，Δyn(n+1)＝yn+1-yn，Δzn(n+1)＝zn+1-zn；
Figure BDA0003458973260000112
将上述公式(4)、(5)应用到所有的三维空间坐标中，则得到如下公式(6)
Figure BDA0003458973260000113
公式(6)中：
Figure BDA0003458973260000114
上述公式(6)按照向量表示如下公式(7)：
BC＝L (7)
上述公式(7)中，B中的每个元素参照上述公式(4)、(5)得到，为任意两个三维空间坐标的差值，包括X坐标之间的差值，Y坐标之间的差值，Z 坐标之间的差值。
基于上述公式(3)、(7)，拉格朗日函数如公式(8)所示：
本发明以||BC-L||2的平方和最小为目标函数，约束条件为ATC＝1，在此构建拉格朗日函数：
f(c，λ)＝||BC-L||2+λ(ATC-1) (8)
λ为目标函数||BC-L||2和ATC-1的比值；
对拉格朗日函数f(c,λ)求极值即对f(c,λ)中的c和λ分别求导，导数为0的点即为极值点，令
Figure BDA0003458973260000121
得到如下公式(9)(即所述轨迹曲线的中心的向量关系)
Figure BDA0003458973260000122
由于在上述公式(9)中，除了C之外，其他参数都是已知参数，因此，即可求得轨迹曲线的中心
Figure BDA0003458973260000123
S402、根据所述多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心，确定所述标记块的长度。
可选地，本实施例中，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心，确定所述标记块的长度时，根据所有三维空间坐标与所述多个三维空间坐标的拟合圆心之间的距离，确定所述标记块的长度。
如果三维空间坐标有N的话，则N个三维空间坐标中的任一个 Pi＝(xi yi zi)，按照如下公式(10)确定所述标记块的长度。
Figure BDA0003458973260000124
上述公式(10)中，
Figure BDA0003458973260000125
表示每个三维空间坐标与所述多个三维空间坐标的拟合圆心之间的距离，对所有三维空间坐标与所述多个三维空间坐标的拟合圆心之间的距离求取平均值，则实现了对所述多个三维空间坐标的拟合圆心的坐标的优化(即上述轨迹曲线的中心点优化)，从而可以将求取的平均值直接作为所述标记块的长度，相当于基于上述测量系统，采用拟合圆心的方法，准确地确定标记块的长度。
此处需要说明的是，上述实施例中，是以具体地固定装置结构，标记块具体的旋转轨迹、最小二乘法、拉格朗日函数得到的标记块的长度。但是，在其他实施例中，也可以通过其他固定装置结构，其他旋转轨迹以及函数来确定标记块的长度。
图8为本申请实施例一种测量主机的具体硬件结构示意图；如图8所示，该测量主机可以包括：处理器(processor)802、通信接口(Communications Interface)804、存储器(memory)806、以及通信总线808。
其中：
处理器802、通信接口804、以及存储器806通过通信总线808完成相互间的通信。
通信接口804，用于与其它测量主机或服务器进行通信。
处理器802，用于执行程序810，具体可以执行上述校验码生成方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序810可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器802可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。智能设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器806，用于存放程序810。存储器806可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
程序810具体可以用于使得处理器802执行本申请上述任一实施例所述的方法。
程序810中各步骤的具体实现可以参见方法实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
上述根据本申请实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC 或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件 (例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的方法。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。
以上实施方式仅用于说明本申请实施例，而并非对本申请实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请实施例的范畴，本申请实施例的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (14)

1.一种标记块的长度测量系统，其特征在于，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，所述长度测量系统包括：
固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；
图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；
测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度。
2.根据权利要求1所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定装置包括一基台，所述基台的质心作为所述轴心，所述支撑件的根部固定在所述轴心处，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述基台的质心旋转。
3.根据权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述基台开设有第一横切面和第一纵截面，所述第一横切面向下开设有第一凹槽，通过将所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面，以使得所述根部设置在所述轴心处。
4.根据权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定装置包括压块，所述压块开设有第二横切面和第二纵截面，所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面时，将所述压块压在所述基台上，使得所述第第二纵截面与所述第一纵截面对接，所述第二横切面与第一横切面对接，以提供向下的压力将所述根部压在所述基台的质心处。
5.根据权利要求4所述的长度测量系统，其特征在于，所述压块和所述基台均设置螺孔，且所述固定装置还包括螺栓，所述螺栓穿过所述压块的螺孔旋拧到所述基台上的螺孔中，以将所述压块和所述基台组成成一体。
6.根据权利要求5所述的长度测量系统，其特征在于，所述基台位于第一纵截面的结构体上开设有第二凹槽，所述基台的螺孔设置在所述第二凹槽上；所述压块位于第二纵截面的结构体上开设有凸台，所述压块的螺孔设置在所述凸台上，当将所述压块压在所述基台上时，所述凸台嵌入所述第二凹槽中，以使得所述螺栓穿过所述凸台上的螺孔旋拧到所述第二凹槽上的螺孔，以将所述压块和所述基台组成成一体。
7.根据权利要求2-6任一项所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定装置还包括底座、轴承，所述轴承设置在所述底座上，所述基台嵌入到所述轴承中，以通过所述轴承使得所述基台可旋转。
8.根据权利要求1所述的长度测量系统，其特征在于，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述轴心的三维空间坐标，确定所述标记块的长度时，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线，以确定所述多个三维空间坐标的拟合圆心；并根据所述多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心，确定所述标记块的长度。
9.根据权利要求8所述的长度测量系统，其特征在于，所述测量主机对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线。
10.根据权利要求9所述的长度测量系统，其特征在于，所述测量主机根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，构建拟合约束条件；根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心，以将所述轨迹曲线的中心作为所述多个三维空间坐标的拟合圆心。
11.根据权利要求10所述的长度测量系统，其特征在于，所述测量主机根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心时，基于每两个三维空间坐标之间的连线正交与所述连线的中点与所述轨迹曲线的中心之间的连线，构建正交关系函数；根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心。
12.根据权利要求11所述的长度测量系统，其特征在于，所述测量主机根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心时，根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，构造拉格朗日函数；根据拉格朗日函数，建立求解所述轨迹曲线的中心的向量关系，以确定所述轨迹曲线的中心。
13.根据权利要求11所述的长度测量系统，其特征在于，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度时，根据所有三维空间坐标与所述多个三维空间坐标的拟合圆心之间的距离，确定所述标记块的长度。
14.一种手术机器人系统，其特征在，包括：机械臂、固定在所述机械臂末端的手术器械、固定在所述手术器械上的至少一个标记块，所述标记块的长度根据权利要求1-13任一项所述长度测量系统确定，所述标记块的长度用于确定手术过程中所述手术器械的空间位置。
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