CN115619836A - 一种焦屏距校准方法及装置 - Google Patents
一种焦屏距校准方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115619836A CN115619836A CN202211130382.0A CN202211130382A CN115619836A CN 115619836 A CN115619836 A CN 115619836A CN 202211130382 A CN202211130382 A CN 202211130382A CN 115619836 A CN115619836 A CN 115619836A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coordinate
- marker
- image
- space
- distance
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
- G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
- G06T7/337—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods involving reference images or patches
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10072—Tomographic images
- G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种焦屏距校准方法及装置，涉及数据处理技术领域，上述方法包括：获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；获得配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及第一标记物在透视图像中的第一图像坐标；基于第一空间坐标、第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得透视图像对应的图像坐标系和现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；获得标定组件中第二标记物的第二空间坐标以及第二标记物的第二图像坐标；验证第二空间坐标和第二图像坐标是否符合坐标转换关系；若为否，则对焦屏距进行校准。应用本发明实施例提供的方法校准焦屏距，可以提高焦屏距的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种焦屏距校准方法及装置。
背景技术
随着医疗器械研发水平的逐步提高，越来越多的医生选择在手术过程中引入手术导航定位系统，辅助自己对手术对象的病灶区域进行导航定位，进而完成手术，保证手术效果。
手术导航定位系统在对手术对象的病灶区域进行导航定位过程中，需要获得X光机、CT等图像采集设备采集的透视图像，通过分析透视图像中病灶区域的位置，确定病灶区域在现实三维空间中的空间位置，进而实现针对病灶区域的导航定位。
上述过程中需要使用图像采集设备的焦屏距这一参数。现有技术中，图像采集设备的焦屏距往往由设备的生产厂商提供。然而，生产厂商提供的焦屏距一般与图像采集设备真实的焦屏距间存在较大的误差，这样易导致手术导航定位系统对病灶区域进行导航定位时准确度较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种焦屏距校准方法及装置，以获得精确度更高的焦屏距。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种焦屏距校准方法，所述方法包括：
获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系；
若为否，则对所述焦屏距进行校准。
本发明的一个实施例中，所述验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系，包括：
基于所述坐标转换关系和所述第二空间坐标，计算所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
验证所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若小于，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标符合所述坐标转换关系，否则，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标不符合所述坐标转换关系。
本发明的一个实施例中，所述对所述焦屏距进行校准，包括：
基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长；
采用所述调整步长调整所述焦屏距；
基于调整后的焦屏距更新所述坐标转换关系；
根据更新后的坐标转换关系更新所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
根据更新后的投影坐标更新所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离；
在更新后的目标距离不小于所述预设距离的情况下，返回所述基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长的步骤，直至更新后的目标距离小于所述预设距离。
本发明的一个实施例中，所述标定组件包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，所述定位探针的前端放置于所述第二标记物上，所述第一定位标识物安装于所述定位探针的尾端；
所述获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标，包括：
获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标；
基于所述第三空间坐标，确定所述定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标，并将所述第四空间坐标确定为所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标，包括：
获得第二图像采集设备采集的包含所述第一定位标识物的第一目标图像；
在所述第一目标图像中识别所述第一定位标识物的特征点坐标；
根据识别到的特征点坐标，获得所述第一定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第一位姿信息；
基于所述第一位姿信息，确定所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述第二标记物为：标记球；
所述定位探针的前端为半球形凹槽；
所述半球形凹槽的内径与所述标记球的外径一致。
本发明的一个实施例中，所述配准组件包括：第一标记物和第二定位标识物；
所述获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标，包括：
获得所述配准组件中第二定位标识物与所述第一标记物的相对位置关系；
获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标；
基于所述第五空间坐标和所述相对位置关系，确定所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标，包括：
获得第二图像采集设备采集的包含所述第二定位标识物的第二目标图像；
在所述第二目标图像中识别所述第二定位标识物的特征点坐标；
根据识别到的特征点坐标，获得所述第二定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第二位姿信息；
基于所述第二位姿信息确定所述第二定位标识物的第五空间坐标。
第二方面，本发明实施例提供了一种焦屏距校准装置，所述装置包括：
透视图像采集模块，用于获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
第一坐标获得模块，用于获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
坐标转换关系获得模块，用于基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
第二坐标获得模块，用于获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
坐标验证模块，用于验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系，若为否，触发焦屛距校准模块；
所述焦屏距校准模块，用于对所述焦屏距进行校准。
本发明的一个实施例中，所述坐标验证模块，包括：
投影坐标计算子模块，用于基于所述坐标转换关系和所述第二空间坐标，计算所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离验证子模块，用于验证所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若小于，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标符合所述坐标转换关系，否则，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标不符合所述坐标转换关系。
本发明的一个实施例中，所述焦屏距校准模块，包括：
调整步长确定子模块，用于基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长；
焦屏距调整子模块，用于采用所述调整步长调整所述焦屏距；
坐标转换关系更新子模块，用于基于调整后的焦屏距更新所述坐标转换关系；
投影坐标更新子模块，用于根据更新后的坐标转换关系更新所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离更新子模块，用于根据更新后的投影坐标更新所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离；在更新后的目标距离不小于所述预设距离的情况下，触发所述调整步长确定子模块，直至更新后的目标距离小于所述预设距离。
本发明的一个实施例中，所述标定组件包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，所述定位探针的前端放置于所述第二标记物上，所述第一定位标识物安装于所述定位探针的尾端；
所述第二坐标获得模块，包括：
第一空间坐标获得子模块，用于获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标；
第二空间坐标获得模块，用于基于所述第三空间坐标，确定所述定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标，并将所述第四空间坐标确定为所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述第一空间坐标获得子模块，具体用于获得第二图像采集设备采集的包含所述第一定位标识物的第一目标图像；在所述第一目标图像中识别所述第一定位标识物的特征点坐标；根据识别到的特征点坐标，获得所述第一定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第一位姿信息；基于所述第一位姿信息，确定所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述第二标记物为：标记球；
所述定位探针的前端为半球形凹槽；
所述半球形凹槽的内径与所述标记球的外径一致。
本发明的一个实施例中，所述配准组件包括：第一标记物和第二定位标识物；
所述第一坐标获得模块，包括：
相对位置关系获得子模块，用于获得所述配准组件中第二定位标识物与所述第一标记物的相对位置关系；
第三空间坐标子模块，用于获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标；
第四空间坐标获得子模块，用于基于所述第五空间坐标和所述相对位置关系，确定所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述第三空间坐标获得子模块，具体用于获得第二图像采集设备采集的包含所述第二定位标识物的第二目标图像；在所述第二目标图像中识别所述第二定位标识物的特征点坐标；根据识别到的特征点坐标，获得所述第二定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第二位姿信息；基于所述第二位姿信息确定所述第二定位标识物的第五空间坐标。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的焦屏距校准方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的焦屏距校准方法步骤。
第五方面，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的焦屏距校准方法步骤。
由以上可见，应用本发明实施例提供的方案校准焦屏距时，首先获得了第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像，然后基于配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标、在透视图像中的第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得了透视图像对应的图像坐标系和现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系，进而验证标定组件中第二校准物在现实三维空间中的第二空间坐标以及在透视图像中的第二图像坐标是否符合坐标转换关系，若为否，则说明获得坐标转换关系时采用的焦屏距与真实的焦屏距间存在误差，因此需要对焦屏距进行校准，从而降低焦屏距与真实的焦屏距间的误差，获得精确度更高的焦屏距。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例提供的第一种焦屏距校准方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种标记物分布方式的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种配准组件的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种定位探针的示意图；
图5为本发明实施例提供的第二种焦屏距校准方法的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的第三种焦屏距校准方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的第一种焦屏距校准装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的第二种焦屏距校准装置的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的第三种焦屏距校准装置的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明实施例提供的方案的执行主体进行说明。
本发明实施例所提供方案的执行主体可以为任意一台具有数据处理功能的电子设备。
下面对本发明实施例提供的焦屏距校准方法进行具体说明。
参见图1，图1为本发明实施例提供的第一种焦屏距校准方法的流程示意图，上述方法包括以下步骤S101-步骤S106。
步骤S101：获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像。
上述透视图像可以理解为上述配准组件和校准组件能够在图像中显影的图像，例如X光图像、CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)图像、MR(MagneticResonance，磁共振)图像。
第一图像采集设备可以是任意类型的能够采集上述透视图像的设备，例如可以是X光机、CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)机、核磁共振仪等。其中，上述X光机可以是C臂型X光机等。
配准组件上设置有多个第一标记物，校准组件上设置有多个第二标记物。其中，配准组件可以包含多层的第一标记物，校准组件可以包含多层的第二标记物。
另外，本发明不限定第一标记物和第二标记物的具体形状、材质和分布方式。
例如，第一标记物和第二标记物的形状可以是任何易于确定几何中心的形状，如球形等；第一标记物和第二标记物的材质可以是任何便于上述第一图像采集设备成像的材质，如钢材等；第一标记物和第二标记物的分布方式可以是任意便于从透视图像中识别的样式，以下以标定组件为例，介绍一种标定组件中第二标记物的分布方式。
参见图2，图2为本发明实施例提供的一种标记物分布方式的示意图。图中黑点表示第二标记物，可以看出第二标记物可以按照图中所示的十字形样式分布。这样的分布方式有利于使得第二标记物在透视图像中清晰显示，且便于从透视图像中识别出各第二标记物。
具体的，可以将配准组件、校准组件设置在第一图像采集设备的视场范围内，这样第一图像采集设备能够拍摄得到上述透视图像。其中，可以使得配准组件、校准组件和第一图像采集设备的成像平面相互平行，以获得较好的透视图像采集效果。
步骤S102：获得配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及第一标记物在透视图像中的第一图像坐标。
首先对获得第一标记物在透视图像中的第一图像坐标的方式进行说明。
具体的，可以提取出透视图像中第一标记物的特征点，根据提取到的特征点，获取特征点在透视图像中的像素坐标作为上述第一图像坐标。
例如，第一标记物为球形，可以提取透视图像中第一标记物的圆心作为特征点，获取上述圆心在透视图像中的像素坐标作为上述第一图像坐标；又如，第一标记物为正方体，可以提取透视图像中第一标记物的几何中心作为特征点，获取上述几何中心在透视图像中的像素坐标作为上述第一图像坐标。
下面再对获得第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标的方式进行说明。
具体的，可以通过以下方式获得上述第一空间坐标。
一种实施方式中，可以基于双目相机获得上述第一空间坐标。例如，使用双目相机采集包含第一标记物的图像，确定出第一标记物在上述图像中的图像坐标，结合预先标定的双目相机的内参、外参以及双目相机间的距离，根据双目视觉测距原理可以计算出第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。这种情况下，上述现实三维空间为双目相机所在的现实空间，上述第一空间坐标为基于双目相机所在的现实空间建立的坐标系中的空间坐标。
另一种实施方式中，可以基于3D深度传感器获得上述第一空间坐标。例如，通过3D深度传感器测得第一标记物与3D深度传感器的距离，通过预先获得的3D深度传感器在现实三维空间中的空间坐标以及3D深度传感器在现实三维空间中的位姿信息，可以解算出第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。这种情况下，上述现实三维空间为3D深度传感器所在的现实空间，上述第一空间坐标为基于3D深度传感器所在的现实空间建立的坐标系中的空间坐标。
再一种实施方式中，上述配准组件可以包括：第一标记物和第二定位标识物，此时可以获得第二定位标识物的空间坐标，并通过第二定位标识物的空间坐标间接获得上述第一标记物的第一空间坐标，具体实施方式详见后续实施例中步骤A-步骤C，这里暂不详述。
当然，上述实施方式仅为举例，可以采用任意可用于现实三维空间定位的定位技术获得上述第一空间坐标。
步骤S103：基于第一空间坐标、第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得透视图像对应的图像坐标系和现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系。
第一图像采集设备的焦屏距可以由第一图像采集设备的生产厂商提供，也可以采用现有技术中的焦屏距标定方法标定出第一图像采集设备的焦屏距。
具体的，获得了上述第一空间坐标、第一图像坐标以及焦屏距后，可以通过以下公式获得上述坐标转换关系。
上述公式中s表示透视图像的像素间隔，(u，v)表示第一标记物的第一图像坐标，fx和fy相同，表示焦屏距，(cx，cy)表示透视图像采集设备中放射源在透视图像中的垂直入射中心，(X，Y，Z)表示第一标记物的第一空间坐标。其中，上述像素间隔和垂直入射中心均为预先设定。
公式中r11-t3表示的矩阵可以称为配准矩阵。可以看出，公式配准矩阵外均为已知参数，将已知参数代入上述公式，可以计算得到配准矩阵，进而将配准矩阵作为已知参数代回上述公式，就可以按照上述公式，通过第一标记物的第一图像坐标计算出第一标记物的第一空间坐标，也即得到了透视图像对应的图像坐标系和上述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系。
步骤S104：获得标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及第二标记物在透视图像中的第二图像坐标。
首先对获得第二标记物在透视图像中的第二图像坐标的方式进行说明。
具体的，可以识别出透视图像中第二标记物的特征点，根据提取到的特征点，获取特征点在透视图像中的像素坐标作为上述第二图像坐标。
下面再对获得第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标的方式进行说明。
具体的，可以采用基于双目相机定位、基于3D深度传感器定位等方式获得上述第二空间坐标，具体实施方式可以参见前述步骤S102中介绍的第一空间坐标获得方式，这里暂不详述。
本发明的一个实施例中，标定组件可以包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，定位探针的前端放置于第二标记物上，第一定位标识物安装于定位探针的尾端，这样可以通过第一定位标识物的空间坐标计算探针尾部的坐标，进而将探针尾部的坐标作为第三空间坐标。具体是实施方式详见后续实施例中步骤D以及步骤E，这里暂不详述。
步骤S105：验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合坐标转换关系，若为否，则执行步骤S106。
由于坐标转换关系为按照已知的焦屏距计算出的，那么若按照已知的焦屏距计算出的上述坐标转换关系准确，第二空间坐标与第二图像坐标应该满足上述坐标转换关系。
因此本步骤通过验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合上述坐标转换关系，来判断已知的焦屏距是否准确：若为是，则认为所确定的坐标转换关系准确，即已知的焦屏距准确；若为否，则认为坐标转换关系不准确，即已知的焦屏距不准确。
具体的，可以通过以下方式验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合上述坐标转换关系。
一种实施方式中，可以将第二空间坐标代入步骤S103中计算得到的表示坐标转换关系公式，计算得到目标图像坐标，若目标图像坐标与第二图像坐标相同，则表征第二空间坐标和第二图像坐标符合上述坐标转换关系，若目标图像坐标与第二图像坐标不相同，则表征第二空间坐标和第二图像坐标不符合上述坐标转换关系。
另一种实施方式中，可以计算第二标记物在透视图像中的投影坐标，基于投影坐标与第二图像坐标间的目标距离是否大于预设距离验证上述第二空间坐标和第二图像坐标是否符合坐标转换关系。具体实施方式详见图5所示实施例中步骤S506-步骤S508，这里暂不详述。
步骤S106：对上述焦屏距进行校准。
第二空间坐标和第二图像坐标不符合上述坐标转换关系，表示已知的焦屏距与图像采集设备真实的焦屏距间存在误差，即已知的焦屏距不准确，因此需要对上述焦屏距进行校准。
具体的，可以通过以下方式对上述焦屏距进行校准。
一种实施方式中，可以按照预设的调整步长对上述焦屏距进行调整，基于调整后的焦屏距，代入步骤S103中介绍的公式，计算出更新后的坐标转换关系，按照更新后的坐标转换关系重新验证上述第二空间坐标和第二图像坐标是否符合更新后的坐标转换关系，若为否，重复调整焦屏距的步骤，直到上述第二空间坐标和第二图像坐标符合更新后的坐标转换关系时，完成焦屏距的校准。
另一种实施方式中，可以计算第二标记物在透视图像中的投影坐标，基于投影坐标与第二图像坐标间的目标距离确定调整步长，并按照确定出的调整步长对上述焦屏距进行调整。具体实施方式详见图6所示实施例中步骤S609-步骤S614，这里暂不详述。
由以上可见，应用本发明提供的实施例校准焦屏距时，首先获得了第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像，然后基于配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标、在透视图像中的第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得了透视图像对应的图像坐标系和现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系，进而验证标定组件中第二校准物在现实三维空间中的第二空间坐标以及在透视图像中的第二图像坐标是否符合坐标转换关系，若为否，则说明获得坐标转换关系时采用的焦屏距与真实的焦屏距间存在误差，因此可以对存在误差的焦屏距进行校准，从而降低焦屏距与真实的焦屏距间的误差，获得精确度更高的焦屏距。
本发明的第一个实施例中，可以将校准后的焦屏距应用于手术导航定位系统。
手术导航定位系统在对手术对象的病灶区域进行导航定位过程中，需要对图像采集设备采集的透视图像进行分析，上述过程中需要使用图像采集设备的焦屏距这一参数，且焦屏距的精确度影响了手术导航定位系统对病灶区域进行导航定位时的准确度，因此应用本发明实施例提供的方案获得精确度更高的焦屏距后，可以提高手术导航定位系统对病灶区域进行导航定位时的准确度。
本发明的一个实施例中，配准组件可以包括：第一标记物和第二定位标识物，这种情况下，可以通过以下步骤A-步骤C获得第一标记物的第一空间坐标。
步骤A：获得配准组件中第二定位标识物与第一标记物的相对位置关系。
上述第二定位标识物可以为自身能够表征位置信息的标识物，也可以为由多个特征物组成的标识物，上述特征物可以是特征球等，用于表征第二定位标识物的位置信息。例如，第二定位标识物可以是由多个共面特征球的组成的示踪器，其中，特征球可以呈十字分布。
参见图3，图3为本发明实施例提供的一种配准组件的示意图。由图可以看出，第一标记物为钢珠球，第一标记物与第二定位标识物都固定在配准组件上，且第一标记物与第二定位标识物的相对位置是固定的。
具体的，可以通过预先获得第二定位标识物和第一标记物的空间坐标，基于上述空间坐标预先获得上述相对位置关系，这样在本方案执行过程中获取第一标记物的第一空间坐标时，可以仅基于第二定位标识物的空间坐标和上述相对位置关系，得到第一空间坐标，有利于提高获得第一空间坐标时的效率。
步骤B：获得第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标。
具体的，可以通过以下方式获得上述第五空间坐标。
一种实施方式中，可以采用基于双目相机定位、基于3D深度传感器定位等方式获得上述第二空间坐标，具体实施方式可以参见前述步骤S102中介绍的第一空间坐标获得方式，区别仅为定位的目标不同，这里不再赘述。
另一种实施方式中，可以通过以下步骤B1-B4获得上述第五空间坐标。
步骤B1：获得第二图像采集设备采集的包含第二定位标识物的第二目标图像。
第二目标图像可以是可见光图像，上述第二图像采集设备可以为任何能够采集可见光图像的设备，例如可以是相机等。
步骤B2：在第二目标图像中识别第二定位标识物的特征点坐标。
第二标识物的特征点可以是预先在第二标识物上设定的特征点，也可以是组成第二标识物的特征物上具有表征性的点。
例如，第二定位标识物为由四个特征球组成的示踪器，那么可以从第二目标图像中识别出上述四个特征球的球心坐标，作为上述第二定位标识物的特征点坐标。其中，从第二目标图像中识别出特征点坐标的方式可以参考前述图1所示实施例中步骤S102介绍的从透视图像中识别第一标记物特征点的方式，这里不再赘述。
步骤B3：根据识别到的特征点坐标，获得第二定位标识物相对于第二图像采集设备的第二位姿信息。
具体的，可以根据预先确定的第二定位标识物中各特征点的相对位置关系，结合识别到的特征点坐标，解算出第二定位标识物所在平面相对于第二图像采集设备的成像平面的旋转角度和平移距离，将上述旋转角度和平移距离作为第二定位标识物相对于第二图像采集设备的第二位姿信息。
步骤B4：基于第二位姿信息确定第二定位标识物的第五空间坐标。
具体的，可以预先确定第二图像采集设备在现实三维空间中的空间坐标，由步骤B3可知上述第二位姿信息可以表征第二定位标识物所在平面与第二图像采集设备的成像平面的旋转角度和平移距离，因此可以采用第二图像采集设备的空间坐标和上述第二位姿信息计算出第二定位标识物的第五空间坐标。
这样可以基于第二图像采集设备采集的第二目标图像，获得第二定位标识物的第五空间坐标，而无需采用专用的定位设备，降低了获得第二定位标识物的第五空间坐标所需的成本。
步骤C：基于第五空间坐标和相对位置关系，确定配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。
获得了第二定位标识物的第五空间坐标后，可以按照第二定位标识物的第五空间坐标与第一标记物的第一空间坐标的相对位置关系，计算出第一空间坐标。
这样仅通过一个第二定位标识物的第五空间坐标，就能够按照第二定位标识物与第一标记物的相对位置关系获得第一标记物的第一空间坐标，降低了获得多个第一标记物的第一空间坐标时所需的时间，提高了获得上述第一空间坐标的效率。
本发明的一个实施例中，标定组件可以包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，定位探针的前端放置于第二标记物上，第一定位标识物安装于定位探针的尾端。这种情况下，可以通过以下步骤D以及步骤E获得第二标记物的第二空间坐标。
步骤D：获得第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
上述第一定位标识物为包含特征点的标识物，例如，可以是包含特征点的示踪器。
参见图4，图4为本发明实施例提供的一种定位探针的示意图。由图可见，定位探针的探针尾端可以安装第一定位标识物，定位探针的探针前端可以放置于第二标记物上。
具体的，可以通过以下方式获得上述第三空间坐标。
一种实施方式中，可以采用基于双目相机定位、基于3D深度传感器定位等方式获得上述第三空间坐标，具体实施方式可以参见前述步骤S102中介绍的第一空间坐标获得方式，区别仅为定位的目标不同，这里不再赘述。
另一种实施方式中，可以通过以下步骤D1-D4获得上述第三空间坐标。
步骤D1：获得第二图像采集设备采集的包含第一定位标识物的第一目标图像。
步骤D2：在第一目标图像中识别第一定位标识物的特征点坐标。
例如，第一定位标识物为由四个特征球组成的示踪器，那么可以从第一目标图像中识别出上述四个特征球的球心坐标，作为上述第二定位标识物的特征点坐标。其中，从第一目标图像中识别出特征点坐标的方式可以参考前述图1所示实施例中步骤S102介绍的从透视图像中识别第一标记物特征点的方式，这里不再赘述。
步骤D3：根据识别到的特征点坐标，获得第一定位标识物相对于第二图像采集设备的第一位姿信息。
本步骤可以参考前述步骤B3中介绍的获得第二定位标识物相对于第二图像采集设备的第二位姿信息的方式，区别仅为特征点和定位标识物不同，这里不再赘述。
步骤D4：基于第一位姿信息，确定第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
本步骤可以参考前述步骤B4中介绍的获取第二定位标识物的第五空间坐标的方式，区别仅为定位标识物不同，这里不再赘述。
这样可以基于第二图像采集设备采集的第二目标图像，获得第一定位标识物的第三空间坐标，而无需采用专用的定位设备，降低了获得第一定位标识物的第三空间坐标所需的成本。
步骤E：基于第三空间坐标，确定定位探针的尾端在现实三维空间中的第四空间坐标，并将第四空间坐标确定为标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
具体的，由于第一定位标识物安装于定位探针的尾端，因此第一定位标识物的第三空间坐标即为定位探针尾端的空间坐标。
因此，基于第三空间坐标，可以采用预先测得的探针长度和第一目标图像中探针的轴线方向，计算出定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标。由于定位探针的前端放置于第二标记物上，因此定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标即可以确定为第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
这样通过获得定位探针前端的第四空间坐标，可以便捷且准确的确定出第二标记物的第二空间坐标。
本发明的一个实施例中，第二标记物可以为标记球，定位探针的前端为半球形凹槽，且半球形凹槽的内径与标记球的外径一致。
这样可以使得定位探针的前端与标记球完美契合，进一步提高了通过第一定位标识物的第三空间坐标获得第二标记物坐标的的第二空间坐标的准确度。
本发明的一个实施例中，获取标定组件中第二标记物的第二空间坐标的方式也可以参考前述步骤A-步骤C介绍的获取配准组件中第一标记物的第一空间坐标的方式，即仅通过一个定位标识物确定各第二标记物的第二空间坐标，该方式容易在步骤A-步骤C的基础上得到，这里不再赘述。
在图1所示实施例的基础上，在验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合坐标转换关系时，可以计算第二标记物在透视图像中的投影坐标，基于投影坐标与第二图像坐标间的目标距离是否大于预设距离验证上述第二空间坐标和第二图像坐标是否符合坐标转换关系。鉴于上述情况，本发明实施例提供了第二种焦屏距校准方法。
参见图5，图5为本发明实施例提供的第二种焦屏距校准方法的流程示意图，上述方法包括以下步骤S501-步骤S508。
步骤S501：获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像。
步骤S502：获得配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及第一标记物在透视图像中的第一图像坐标。
步骤S503：基于第一空间坐标、第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得透视图像对应的图像坐标系和现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系。
步骤S504：获得标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及第二标记物在透视图像中的第二图像坐标。
上述步骤S501-步骤S504与前述图1所示实施例中步骤S101-步骤S104相同，这里不再赘述。
步骤S505：基于坐标转换关系和第二空间坐标，计算第二标记物在透视图像中的投影坐标。
上述投影坐标为第二标记物在透视图像中的投影的图像坐标。
具体的，可以将上述第二空间坐标代入前述步骤S103中确定出的坐标转化关系公式，计算出的结果即为第二标记物在透视图像中的投影坐标。
步骤S506：验证投影坐标与第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若为是，执行步骤S507，若为否，执行步骤S508。
由于坐标转换关系为按照已知的焦屏距计算出的，而上述投影坐标为第二空间坐标按照上述坐标转换关系计算得到的，那么若按照已知的焦屏距计算出的上述坐标转换关系准确，投影坐标与第二标记物真实的第二图像坐标应该相同。
因此，投影坐标与第二图像坐标间的目标距离反映了焦屏距与真实焦屏距间的误差大小，上述目标距离越小，表示上述坐标转换关系越准确，即表示上述焦屏距与真实焦屏距间的误差越小；反之，上述目标距离越大，表示上述坐标转换关系越不准确，即表示上述焦屏距与真实焦屏距间的误差越大。
上述预设距离反映了可接受的焦屏距误差，在上述目标距离小于预设距离时，表示焦屏距与真实焦屏距间的误差大小在可接受范围内，认为焦屏距的精确度达到要求；在上述目标距离不小于预设距离时，表示焦屏距与真实焦屏距间的误差大小不在可接受范围内，认为焦屏距的精确度未达到要求，需要进一步的校准。其中，上述预设距离可以由工作人员根据经验设定。
步骤S507：确定第二空间坐标和第二图像坐标符合坐标转换关系。
步骤S508：确定第二空间坐标和第二图像坐标不符合坐标转换关系，对焦屏距进行校准。
上述步骤S508与前述图1实施例中步骤S106相同，这里不再赘述。
这样通过第二图像坐标与投影坐标间的目标距离，可以直观反映焦屏距与真实焦屏距间的误差，且通过验证上述目标距离是否大于预设距离来验证焦屏距是否准确时，由于预设距离反映了可接受的焦屏距误差，因此可以按照不同的焦屏距精度需求设定不同的预设距离，进而得到符合上述精度需求的焦屏距。
在图5所示实施例的基础上，可以基于投影坐标与第二图像坐标间的目标距离确定调整步长，并按照确定出的调整步长对上述焦屏距进行调整。鉴于上述情况，本发明实施例提供了第三种焦屏距校准方法。
参见图6，图6为本发明实施例提供的第三种焦屏距校准方法的流程示意图，上述方法包括以下步骤S601-步骤S614。
步骤S601：获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像。
步骤S602：获得配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及第一标记物在透视图像中的第一图像坐标。
步骤S603：基于第一空间坐标、第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得透视图像对应的图像坐标系和现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系。
步骤S604：获得标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及第二标记物在透视图像中的第二图像坐标。
步骤S605：基于坐标转换关系和第二空间坐标，计算第二标记物在透视图像中的投影坐标。
上述步骤S601-步骤605与前述图5实施例中步骤S501-步骤S505相同，这里不再赘述。
步骤S606：验证投影坐标与第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若为是，执行步骤S607，若为否，执行步骤S608。
步骤S607：确定第二空间坐标和第二图像坐标符合坐标转换关系。
步骤S608：确定第二空间坐标和第二图像坐标不符合坐标转换关系。
步骤S609：基于目标距离，确定针对焦屏距的调整步长。
具体的，可以按照预设的目标距离与调整步长间的对应关系确定上述调整步长，使得上述调整步长能够与目标距离相匹配。例如，目标距离越大，确定越大的调整步长，目标距离越小，确定越小的调整步长。
步骤S610：采用调整步长调整焦屏距。
步骤S611：基于调整后的焦屏距更新坐标转换关系。
具体的，焦屏距调整后，可以基于调整后的焦屏距，采用前述步骤S603介绍的公式重新计算配准矩阵，将重新计算出的配准矩阵代回公式，就得到了更新后的坐标转换关系。
步骤S612：根据更新后的坐标转换关系更新第二标记物在透视图像中的投影坐标。
坐标转换关系更新后，将第二标记物的第二图像坐标代入更新后的坐标转换关系，可以计算出更新后的投影坐标。
步骤S613：根据更新后的投影坐标更新投影坐标与第二图像坐标间的目标距离。
与步骤S612相对应的，投影坐标更新后，可以根据更新后的投影坐标重新计算上述目标距离，得到更新后的目标距离。
步骤S614：在更新后的目标距离不小于预设距离的情况下，返回步骤S609，直至更新后的目标距离小于预设距离。
本步骤中，更新后的目标距离不小于预设距离，表明调整后的焦屏距的精确度还没有达到预设距离表征的精确度，因此可以返回执行步骤S609，继续根据目标距离更新调整步长、坐标转换关系、投影坐标，进而计算出更新后目标距离，直至更新后的目标距离小于预设距离，这时表明焦屏距的精确度达到了需求，焦屏距校准完成。
这样可以基于每次更新后目标距离不断更新调整步长的大小，使得调整步长能够与目标距离相匹配，进而提高了焦屏距的校准效率。
当然，上述步骤S607-步骤S612仅为根据目标距离调整焦屏距的一种方式，还可以将上述目标距离作为损失值，采用凸优化算法对焦屏距进行调整，直到损失值小于预设距离时，完成焦屏距的校准。上述凸优化算法可以是最小二乘法等。
与上述焦屏距校准方法相对应的，本发明实施例还提供了一种焦屏距校准装置。
参见图7，图7为本发明实施例提供的第一种焦屏距校准装置，上述焦屏距校准装置包括以下模块701-模块706。
透视图像采集模块701，用于获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
第一坐标获得模块702，用于获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
坐标转换关系获得模块703，用于基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
第二坐标获得模块704，用于获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
坐标验证模块705，用于验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系，若为否，触发焦屛距校准模块；
焦屏距校准模块706，用于对所述焦屏距进行校准。
由以上可见，应用本发明提供的实施例校准焦屏距时，首先获得了第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像，然后基于配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标、在透视图像中的第一图像坐标以及第一图像采集设备的焦屏距，获得了透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系，进而验证标定组件中第二校准物在现实三维空间中的第二空间坐标以及在透视图像中的第二图像坐标是否符合坐标转换关系，若为否，则说明获得坐标转换关系时采用的焦屏距与真实的焦屏距间存在误差，因此可以对存在误差的焦屏距进行校准，从而降低焦屏距与真实的焦屏距间的误差，获得精确度更高的焦屏距。
本发明的一个实施例中，所述标定组件包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，所述定位探针的前端放置于所述第二标记物上，所述第一定位标识物安装于所述定位探针的尾端；
所述第二坐标获得模块704，包括：
第一空间坐标获得子模块，用于获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标；
第二空间坐标获得模块，用于基于所述第三空间坐标，确定所述定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标，并将所述第四空间坐标确定为所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
这样通过获得定位探针前端的第四空间坐标，可以便捷且准确的确定出第二标记物的第二空间坐标。
本发明的一个实施例中，所述第一空间坐标获得子模块，具体用于获得第二图像采集设备采集的包含所述第一定位标识物的第一目标图像；在所述第一目标图像中识别所述第一定位标识物的特征点坐标；根据识别到的特征点坐标，获得所述第一定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第一位姿信息；基于所述第一位姿信息，确定所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
这样可以基于第二图像采集设备采集的第二目标图像，获得第一定位标识物的第三空间坐标，而无需采用专用的定位设备，降低了获得第一定位标识物的第三空间坐标所需的成本。
本发明的一个实施例中，所述第二标记物为：标记球；
所述定位探针的前端为半球形凹槽；
所述半球形凹槽的内径与所述标记球的外径一致。
这样可以使得定位探针的前端与标记球完美契合，进一步提高了通过第一定位标识物的第三空间坐标获得第二标记物坐标的的第二空间坐标的准确度。
本发明的一个实施例中，所述配准组件包括：第一标记物和第二定位标识物；
所述第一坐标获得模块702，包括：
相对位置关系获得子模块，用于获得所述配准组件中第二定位标识物与所述第一标记物的相对位置关系；
第三空间坐标子模块，用于获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标；
第四空间坐标获得子模块，用于基于所述第五空间坐标和所述相对位置关系，确定所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。
这样仅通过一个第二定位标识物的第五空间坐标，就能够按照第二定位标识物与第一标记物的相对位置关系获得第一标记物的第一空间坐标，降低了获得多个第一标记物的第一空间坐标时所需的时间，提高了获得上述第一空间坐标的效率。
本发明的一个实施例中，所述第三空间坐标获得子模块，具体用于获得第二图像采集设备采集的包含所述第二定位标识物的第二目标图像；在所述第二目标图像中识别所述第二定位标识物的特征点坐标；根据识别到的特征点坐标，获得所述第二定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第二位姿信息；基于所述第二位姿信息确定所述第二定位标识物的第五空间坐标。
这样可以基于第二图像采集设备采集的第二目标图像，获得第二定位标识物的第五空间坐标，而无需采用专用的定位设备，降低了获得第二定位标识物的第五空间坐标所需的成本。
参见图8，图8为本发明实施例提供的第二种焦屏距校准装置，上述焦屏距校准装置包括以下模块801-模块807。
透视图像采集模块801，用于获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
第一坐标获得模块802，用于获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
坐标转换关系获得模块803，用于基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
第二坐标获得模块804，用于获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
投影坐标计算子模块805，用于基于所述坐标转换关系和所述第二空间坐标，计算所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离验证子模块806，用于验证所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若小于，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标符合所述坐标转换关系，否则，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标不符合所述坐标转换关系。
焦屏距校准模块807，用于若为否，则对所述焦屏距进行校准。
这样通过第二图像坐标与投影坐标间的目标距离，可以直观反映焦屏距与真实焦屏距间的误差，且通过验证上述目标距离是否大于预设距离来验证焦屏距是否准确时，由于预设距离反映了可接受的焦屏距误差，因此可以按照不同的焦屏距精度需求设定不同的预设距离，进而得到符合上述精度需求的焦屏距。
参见图9，图9为本发明实施例提供的第三种焦屏距校准装置，上述焦屏距校准装置包括以下模块901-模块911。
透视图像采集模块901，用于获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
第一坐标获得模块902，用于获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
坐标转换关系获得模块903，用于基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
第二坐标获得模块904，用于获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
投影坐标计算子模块905，用于基于所述坐标转换关系和所述第二空间坐标，计算所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离验证子模块906，用于验证所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若小于，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标符合所述坐标转换关系，否则，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标不符合所述坐标转换关系。
调整步长确定子模块907，用于基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长；
焦屏距调整子模块908，用于采用所述调整步长调整所述焦屏距；
坐标转换关系更新子模块909，用于基于调整后的焦屏距更新所述坐标转换关系；
投影坐标更新子模块910，用于根据更新后的坐标转换关系更新所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离更新子模块911，用于根据更新后的投影坐标更新所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离；在更新后的目标距离不小于所述预设距离的情况下，触发所述调整步长确定子模块，直至更新后的目标距离小于所述预设距离。
这样可以基于每次更新后目标距离不断更新调整步长的大小，使得调整步长能够与目标距离相匹配，进而提高了焦屏距的校准效率。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图10所示，包括处理器1001、通信接口1002、存储器1003和通信总线1004，其中，处理器1001，通信接口1002，存储器1003通过通信总线1004完成相互间的通信，
存储器1003，用于存放计算机程序；
处理器1001，用于执行存储器1003上所存放的程序时，实现本发明实施例提供的焦屏距校准方法。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的焦屏距校准方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本发明实施例提供的焦屏距校准方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (18)
1.一种焦屏距校准方法，其特征在于，所述方法包括：
获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系；
若为否，则对所述焦屏距进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系，包括：
基于所述坐标转换关系和所述第二空间坐标，计算所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
验证所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若小于，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标符合所述坐标转换关系，否则，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标不符合所述坐标转换关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述焦屏距进行校准，包括：
基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长；
采用所述调整步长调整所述焦屏距；
基于调整后的焦屏距更新所述坐标转换关系；
根据更新后的坐标转换关系更新所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
根据更新后的投影坐标更新所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离；
在更新后的目标距离不小于所述预设距离的情况下，返回所述基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长的步骤，直至更新后的目标距离小于所述预设距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标定组件包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，所述定位探针的前端放置于所述第二标记物上，所述第一定位标识物安装于所述定位探针的尾端；
所述获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标，包括：
获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标；
基于所述第三空间坐标，确定所述定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标，并将所述第四空间坐标确定为所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标，包括：
获得第二图像采集设备采集的包含所述第一定位标识物的第一目标图像；
在所述第一目标图像中识别所述第一定位标识物的特征点坐标；
根据识别到的特征点坐标，获得所述第一定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第一位姿信息；
基于所述第一位姿信息，确定所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，
所述第二标记物为：标记球；
所述定位探针的前端为半球形凹槽；
所述半球形凹槽的内径与所述标记球的外径一致。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述配准组件包括：第一标记物和第二定位标识物；
所述获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标，包括：
获得所述配准组件中第二定位标识物与所述第一标记物的相对位置关系；
获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标；
基于所述第五空间坐标和所述相对位置关系，确定所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标，包括：
获得第二图像采集设备采集的包含所述第二定位标识物的第二目标图像；
在所述第二目标图像中识别所述第二定位标识物的特征点坐标；
根据识别到的特征点坐标，获得所述第二定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第二位姿信息；
基于所述第二位姿信息确定所述第二定位标识物的第五空间坐标。
9.一种焦屏距校准装置，其特征在于，所述装置包括：
透视图像采集模块，用于获得第一图像采集设备对视场范围内的配准组件和校准组件采集的透视图像；
第一坐标获得模块，用于获得所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标以及所述第一标记物在所述透视图像中的第一图像坐标；
坐标转换关系获得模块，用于基于所述第一空间坐标、第一图像坐标以及所述第一图像采集设备的焦屏距，获得所述透视图像对应的图像坐标系和所述现实三维空间对应的空间坐标系间的坐标转换关系；
第二坐标获得模块，用于获得所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标以及所述第二标记物在所述透视图像中的第二图像坐标；
坐标验证模块，用于验证所获得的第二空间坐标和第二图像坐标是否符合所述坐标转换关系，若为否，触发焦屛距校准模块；
所述焦屏距校准模块，用于对所述焦屏距进行校准。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述坐标验证模块，包括：
投影坐标计算子模块，用于基于所述坐标转换关系和所述第二空间坐标，计算所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离验证子模块，用于验证所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离是否小于预设距离，若小于，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标符合所述坐标转换关系，否则，则确定所述第二空间坐标和第二图像坐标不符合所述坐标转换关系。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述焦屏距校准模块，包括：
调整步长确定子模块，用于基于所述目标距离，确定针对所述焦屏距的调整步长；
焦屏距调整子模块，用于采用所述调整步长调整所述焦屏距；
坐标转换关系更新子模块，用于基于调整后的焦屏距更新所述坐标转换关系；
投影坐标更新子模块，用于根据更新后的坐标转换关系更新所述第二标记物在所述透视图像中的投影坐标；
距离更新子模块，用于根据更新后的投影坐标更新所述投影坐标与所述第二图像坐标间的目标距离；在更新后的目标距离不小于所述预设距离的情况下，触发所述调整步长确定子模块，直至更新后的目标距离小于所述预设距离。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述标定组件包括：第二标记物、定位探针以及第一定位标识物，所述定位探针的前端放置于所述第二标记物上，所述第一定位标识物安装于所述定位探针的尾端；
所述第二坐标获得模块，包括：
第一空间坐标获得子模块，用于获得所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标；
第二空间坐标获得模块，用于基于所述第三空间坐标，确定所述定位探针的前端在现实三维空间中的第四空间坐标，并将所述第四空间坐标确定为所述标定组件中第二标记物在现实三维空间中的第二空间坐标。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
所述第一空间坐标获得子模块，具体用于获得第二图像采集设备采集的包含所述第一定位标识物的第一目标图像；在所述第一目标图像中识别所述第一定位标识物的特征点坐标；根据识别到的特征点坐标，获得所述第一定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第一位姿信息；基于所述第一位姿信息，确定所述第一定位标识物在现实三维空间中的第三空间坐标。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，
所述第二标记物为：标记球；
所述定位探针的前端为半球形凹槽；
所述半球形凹槽的内径与所述标记球的外径一致。
15.根据权利要求9-13中任一项所述的装置，其特征在于，所述配准组件包括：第一标记物和第二定位标识物；
所述第一坐标获得模块，包括：
相对位置关系获得子模块，用于获得所述配准组件中第二定位标识物与所述第一标记物的相对位置关系；
第三空间坐标子模块，用于获得所述第二定位标识物在现实三维空间中的第五空间坐标；
第四空间坐标获得子模块，用于基于所述第五空间坐标和所述相对位置关系，确定所述配准组件中第一标记物在现实三维空间中的第一空间坐标。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，
所述第三空间坐标获得子模块，具体用于获得第二图像采集设备采集的包含所述第二定位标识物的第二目标图像；在所述第二目标图像中识别所述第二定位标识物的特征点坐标；根据识别到的特征点坐标，获得所述第二定位标识物相对于所述第二图像采集设备的第二位姿信息；基于所述第二位姿信息确定所述第二定位标识物的第五空间坐标。
17.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-8任一所述的方法步骤。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一所述的方法步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211130382.0A CN115619836A (zh) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 一种焦屏距校准方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211130382.0A CN115619836A (zh) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 一种焦屏距校准方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115619836A true CN115619836A (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=84858604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211130382.0A Pending CN115619836A (zh) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 一种焦屏距校准方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115619836A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116342672A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-06-27 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 髋关节实际位置配准方法、装置、电子设备及存储介质 |
-
2022
- 2022-09-16 CN CN202211130382.0A patent/CN115619836A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116342672A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-06-27 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 髋关节实际位置配准方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN116342672B (zh) * | 2023-05-26 | 2023-10-03 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 髋关节实际位置配准方法、装置、电子设备及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112006779B (zh) | 一种手术导航系统精度检测方法 | |
| CN114469343B (zh) | 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质 | |
| US11270465B2 (en) | Multiple camera calibration | |
| US7789562B2 (en) | Calibration of a multi-plane X-ray unit | |
| CN115661214A (zh) | 一种配准精度验证方法及装置 | |
| CN115619781B (zh) | 一种精度检测方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| Morgan et al. | Hand-eye calibration for surgical cameras: a procrustean perspective-n-point solution | |
| KR20190123865A (ko) | 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 이를 위한 캘리브레이션 장치 | |
| CN115568945A (zh) | 一种手术导航基准标记点的位置校准方法 | |
| CN115619836A (zh) | 一种焦屏距校准方法及装置 | |
| Lee et al. | Simultaneous optimization of patient–image registration and hand–eye calibration for accurate augmented reality in surgery | |
| CN110495899A (zh) | 确定几何形状校准的方法和设备和确定关联数据的方法 | |
| KR20180119361A (ko) | 엑스선 장치의 캘리브레이션 방법 및 장치 | |
| CN112638251B (zh) | 一种测量位置的方法 | |
| CN113963057B (zh) | 成像几何关系标定方法、装置、电子设备以及存储介质 | |
| CN115462902A (zh) | 基准标记点位置获取方法、装置及电子设备 | |
| CN116529756A (zh) | 监测方法、装置及计算机存储介质 | |
| CN115737121A (zh) | 一种手术机器人导航方法、装置及系统 | |
| US20190087947A1 (en) | Method and system for obtaining a true shape of objects in a medical image | |
| CN116459008A (zh) | 一种手术机器人导航定位方法、装置及系统 | |
| CN115588011B (zh) | 一种x射线机投影模型参数校准方法 | |
| CN115601450B (zh) | 周视标定方法及相关装置、设备、系统和介质 | |
| CN111110348B (zh) | 定位方法、定位装置、定位系统及计算机可读存储介质 | |
| CN116801100B (zh) | 自动驾驶系统中双目相机模组的标定焦距验证方法及装置 | |
| CN117765035A (zh) | 超声图像和ct图像配准方法、装置、计算机设备及介质 |
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 |