CN212661923U - 标定装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种标定装置，包括：底座和标定结构；标定结构设置在底座上，标定结构用于容置待标定工具，以对待标定工具进行标定；底座上还设置有第一标识，第一标识用于被传感器模块感应，得到指示标定装置位姿的位姿数据，以配合标定结构对待标定工具进行标定，位姿数据包括标定装置的位置数据和标定装置的姿态数据。本申请实施例所提供的标定装置体积小，可以手持固定，使用方便，可以标定多种自定义手术工具上固定位置的特征点与手术工具的相对位姿关系，有效的避免将工具的加工误差，形变误差等带入的手术导航系统中，提高了导航的精度。
Description
技术领域
本申请实施例涉及手术导航领域，尤其涉及一种标定装置及系统。
背景技术
近年来，随着医学成像技术、图像处理技术等研究领域的发展，手术导航系统在微创外科领域发挥着越来越重要的作用。手术导航系统(Surgical Navigation System)通过对局部解剖结构的可视化，高精度定位病变部位的位置，有效地引导手术器械，扩大医生有限的视觉范围，使外科手术更精确和安全。医生使用手术导航系统进行手术时，需要通过计算机屏幕观察和操作手术器械，因此手术器械实时跟踪是手术导航的关键技术之一。目前有多种手术器械跟踪方法，如机械跟踪、超声跟踪、光学跟踪(optical tracking,OPT)、电磁跟踪(electromagnetic tracking,EMT)等。无论是哪类跟踪方法，都需要识别器械固定位置上的特征点，再利用已知的工具参数转换为器械的位置和姿态来进行显示。而手术中的大部分器械我们无法获得其理论参数，且在实际应用当中，工具的加工过程造成的尺寸误差、工具自身受环境影响而带来的形变误差等等，这些误差均会引入到导航的误差中，因此在将手术工具投入使用之前先需要对其进行标定，确定手术工具上固定位置的特征点与手术工具的相对位姿关系，以便于在使用手术导航系统时能够根据手术工具上固定位置的特征点的位姿数据得到手术工具的位姿数据。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种标定装置，方法及存储介质，用以对工具进行标定。
第一方面，本申请实施例提供了一种标定装置，包括：底座和标定结构；标定结构设置在底座上，标定结构用于容置待标定工具，以对待标定工具进行标定；底座上还设置有第一标识，第一标识用于被传感器模块感应，得到指示标定装置位姿的位姿数据，以配合标定结构对待标定工具进行标定，位姿数据包括标定装置的位置数据和标定装置的姿态数据。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定结构包括标定槽，标定槽设置在底座的顶部，标定槽相对于第一标识的位姿数据为已知数据。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定装置还包括压力模块，压力模块用于向待标定工具施加压力以将待标定工具固定在标定结构中。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定装置还包括压盖，压盖设置于底座的顶部，用于安装压力模块。
可选地，在一种具体地的实施方式中，压力模块包括调节元件，连接元件和施压元件；
连接元件贯穿压盖，上端伸出压盖的顶部，下端位于标定结构中；
施压元件与连接元件的下端连接，施压元件用于向待标定工具施加压力以固定待标定工具；
调节元件与连接元件的上端连接，调节元件用于调节施压元件向待标定工具施加的压力。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定结构还包括至少一个标定孔，标定孔设置在底座上，标定孔相对于第一标识的位姿数据位已知数据。
可选地，在一种具体地的实施方式中，底座设置有凹槽，将底座分为标定板和底座主体；标定孔位于标定板上并贯穿标定板，以使得待标定工具穿过标定孔和凹槽，并抵在底座主体上。
可选地，在一种具体地的实施方式中，每个标定孔的直径数据不同，且标定孔旁设置有用于指示标定孔直径数据的数字。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定装置包括至少三个第一标识，第一标识设置在底座的顶部，呈圆形，圆内由黑白两色间隔填充。
可选地，在一种具体地的实施方式中，底座上还设置有至少一个验证凹槽，验证凹槽用于验证标定装置的标定精度，验证凹槽相对于第一标识的位姿数据为已知数据。
可选地，在一种具体地的实施方式中，底座的底部还设置有手持部，用于通过握持固定标定装置。
第二方面，本申请实施例提供了一种标定系统，包括：如第一方面任一项标定装置，传感器模块，待标定工具和计算模块；待标定工具固定在标定装置的标定结构中；传感器模块与计算模块通信连接；
传感器模块用于根据感应到的标定装置上的第一标识，生成第一标识相对于传感器模块的第一位姿数据，第一位姿数据包括第一标识相对于传感器模块的位置数据和第一标识相对于传感器模块的姿态数据；
传感器模块还用于根据感应到待标定工具上的第二标识，生成第二标识相对于传感器模块的第二位姿数据，第二位姿数据包括第二标识相对于传感器模块的位置数据和第二标识相对于传感器模块的姿态数据；
计算模块用于根据第一位姿数据和第二位姿数据对待标定工具进行标定。
本申请实施例所提供的标定装置体积小，可以手持固定，使用方便，可以标定多种自定义手术工具上固定位置的特征点与手术工具的相对位姿关系，有效的避免将工具的加工误差，形变误差等带入的手术导航系统中，提高了导航的精度。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或相同的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：
图1为本申请实施例提供的一种标定装置的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种第一标识的示意图；
图3为本申请实施例提供的标定装置中标定孔和验证孔的示意图；
图4为本申请实施例提供的标定装置中手持部的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种标定方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的一种验证标定精度的方法的流程图；
图7为本申请实施例提供的又一种标定方法的流程图；
图8为本申请实施例提供的一种验证标定误差的方法的流程图。
附图标记说明：底座10，第一标识101，凹槽102，标定板103，底座主体104，验证凹槽105，手持部106，标定结构20，标定槽201，标定孔202，压力模块30，调节元件301，连接元件302，施压元件303，压盖40。
具体实施方式
下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。
实施例一
请参阅图1，本申请实施例提供了一种标定装置，包括：底座10和标定结构20；标定结构20设置在底座10上，标定结构20用于容置待标定工具，以对待标定工具进行标定；底座10上还设置有第一标识101，第一标识101用于被传感器模块感应，得到指示标定装置位姿的位姿数据，以配合标定结构20对待标定工具进行标定，位姿数据包括标定装置的位置数据和标定装置的姿态数据。
具体地，底座10的大小可以为95mm*70mm*48mm，如此便于用手握持，使得使用标定装置对待标定工具的标定过程更加方便快捷。第一标识101为可以为被传感器模块如相机等识别的图像，优选地，第一标识101可以为至少3个，请参阅图2，图2中标定装置的底座10的顶部设置有4个第一标识101，第一标识101呈圆形，圆被等分为4个四分之一的圆，由黑白两色间隔填充，如此能够便于传感器模块进行识别，当然，这里只是示例性说明，第一标识101也可以为其他形状和颜色，只要能够被传感器模块识别即可，本申请对此不做限制。
待标定工具一般为针形，在待标定工具的固定位置处设置有特征点，传感器模块能够感应到该特征点的位置数据和姿态数据，对待标定工具的标定即确定待标定工具的端部相对于特征点的位置数据和姿态数据，也就是确定待标定工具的针尖相对于特征点的位置数据和姿态数据。从而在实际手术过程中，当通过传感器模块得到特征点的位置数据和姿态数据后，可以通过计算得到待标定工具针尖的位置数据和姿态数据，便于对待标定工具进行导航。
传感器模块可以为相机，摄影机，影像记录设备，位置传感器和姿态传感器等能够感应第一标识101的位置与姿态的设备。
请参阅图3，可选地，在一种具体地的实施方式中，标定结构20包括标定槽201，标定槽201设置在底座10的顶部，标定槽201相对于第一标识101的位姿数据为已知数据。
详细来说，通过标定槽201对待标定工具进行标定时，可以先将针形待标定工具放置在标定槽201中，待标定工具的端部抵在标定槽201的槽壁上，标定槽201相对于第一标识101的位姿数据可以为该槽壁相对于第一标识101的位置数据和姿态数据，当通过传感器模块得到第一标识101的位姿数据后，可以通过计算得到该槽壁的位置数据和姿态数据。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定装置还包括压力模块30，压力模块30用于向待标定工具施加压力以将待标定工具固定在标定结构20中。
具体地，压力模块30可以用于向待标定工具施加压力以将待标定工具固定在标定槽201中，使得在标定过程中待标定工具与标定装置相对固定，提高标定的精度。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定装置还包括压盖40，压盖40设置于底座10的顶部，用于安装压力模块30。
可选地，在一种具体地的实施方式中，压力模块30包括调节元件301，连接元件302和施压元件303；
连接元件302贯穿压盖40，上端伸出压盖40的顶部，下端位于标定结构20中；
施压元件303与连接元件302的下端连接，施压元件303用于向待标定工具施加压力以固定待标定工具；
调节元件301与连接元件302的上端连接，调节元件301用于调节施压元件303向待标定工具施加的压力。
优选地，调节元件301可以为把手，连接元件302可以为连杆，施压元件303可以为压块；其中：连杆贯穿压盖40，连杆的上端伸出压盖40的顶端，连杆的下端位于标定槽201中；把手与连杆的上端连接，用于控制压块升高或降低；压块与连杆的下端连接，用于降低时向待标定工具施加压力以将待标定工具固定在标定槽201中。在一个具体的实施方式中，可以通过旋转把手控制压块升高或降低，以便将待标定的工具压紧在标定槽201中，例如，可以使把手与连杆通过固定连接，压块与连杆固定连接，连杆与压盖40通过螺纹连接，使得旋转把手时压块可以相应地升高或降低。当然，这里只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。
可选地，在一种具体地的实施方式中，标定结构20还包括至少一个标定孔202，标定孔202设置在底座10上，标定孔202相对于第一标识101的位姿数据位已知数据。
请参阅图4，可选地，在一种具体地的实施方式中，底座10设置有凹槽102，将底座10分为标定板103和底座主体104；标定孔202位于标定板103上并贯穿标定板103，以使得待标定工具穿过标定孔202和凹槽102，并抵在底座主体104上。
详细来说，通过标定孔202对待标定工具进行标定时，可以先将针形待标定工具穿过标定孔202和凹槽102，并抵在底座主体104上，标定孔202相对于第一标识101的位姿数据可以为标定孔202的圆心在底座主体104上的投影相对于第一标识101的位置数据和姿态数据，当通过传感器模块得到第一标识101的位姿数据和与待标定工具上的特征点的位姿数据后，可以通过计算得到待标定工具上的特征点相对于标定孔202的圆心在底座主体104上的投影的位置数据和姿态数据，也即待标定工具上的特征点相对于待标定工具的端部的位置数据和姿态数据。将底座10分为标定板103和底座主体104的凹槽102可以用于确认待标定工具的端部是否抵在底座主体104上，如此有利于提高标定的精度。
可选地，在一种具体地的实施方式中，每个标定孔202的直径数据不同，且标定孔202旁设置有用于指示标定孔202直径数据的数字。
具体地，标定孔202的数量和直径可以根据实际需要设置，在一种具体的实施方式中，可以将标定空的数量设置为14个，直径参数分别为：
1.0mm，2.0mm，2.5mm，2.7mm，3.0mm，3.2mm，3.5mm，4.0mm，4.5mm，5.0mm，6.0mm，6.5mm，7.5mm，10mm，这些直径参数为常见的一些待标定工具的直径参数，这里只是示例性说明，并不代表本申请局限于此。如此，能够使得标定过程更加快捷准确。
可选地，在一种具体地的实施方式中，底座10上还设置有至少一个验证凹槽105，验证凹槽105用于验证标定装置的标定精度，验证凹槽105相对于第一标识101的位姿数据为已知数据。
详细来说，验证凹槽105可以为半球状或圆锥状，用于在标定出待标定工具上的特征点相对于待标定工具的端部的位置数据和姿态数据后计算标定的精度，具体地，可以将待标定工具的端部抵在验证凹槽105的槽底，通过传感器模块得到第一标识101的位姿数据和第二标识的位姿数据，验证凹槽105相对于第一标识101的位姿数据可以为验证凹槽105的槽底相对于第一标识101的位姿数据，如此可以通过计算得到验证凹槽105的槽底的位姿数据，也即待标定工具的端部的位姿数据，同时通过第二标识的位姿数据也可以计算得到待标定工具的端部的位姿数据，将通过第二标识计算得到的待标定工具的端部的位姿数据与通过验证凹槽105的槽底计算得到的待标定工具的端部的位姿数据作比较，可以得到标定精度。优选地，可以将比较结果划分为多个等级，不同的等级对应不同的标定精度，如此，有利于更清晰的表示标定的精度。
可选地，在本申请的一个实施例中，底座10的底部还设置有手持部106。
如此，能够方便用户手持，有利于提高用户使用体验。
另外，需要特别说明的是，本申请中，“A相对于B的位姿数据”这一表述可以是如下含义：A在以B为基准建立的坐标系中的位姿数据。以B为基准建立的第一标识101坐标系的规则是已知的，即可以通过B在C坐标系中的位姿数据得到以B为基准建立的坐标系在C坐标系中的位姿数据，通过以B为基准建立的坐标系在C坐标系中的位姿数据也可以得到B在C坐标系中的位姿数据。本申请对具体建立坐标系的规则不做限定。
标定过程中存在三种坐标系，分别为：以传感器模块为基准建立的坐标系{C}，以第一标识101为基准建立的坐标系{M1}，以及以待标定工具上的特征点，即第二标识为基准建立的坐标系{M2}。对待标定工具的标定过程即为确认在以第二标识为基准建立的坐标系{M2}中待标定工具的端部的位姿数据。
实施例二
本申请实施例提供了一种标定系统，包括：标定装置，传感器模块，待标定工具和计算模块；待标定工具固定在标定装置的标定结构20中；传感器模块与计算模块通信连接；
传感器模块用于根据感应到的标定装置上的第一标识101，生成第一标识101相对于传感器模块的第一位姿数据，第一位姿数据包括第一标识101相对于传感器模块的位置数据和第一标识101相对于传感器模块的姿态数据；
传感器模块还用于根据感应到待标定工具上的第二标识，生成第二标识相对于传感器模块的第二位姿数据，第二位姿数据包括第二标识相对于传感器模块的位置数据和第二标识相对于传感器模块的姿态数据；
计算模块用于根据第一位姿数据和第二位姿数据对待标定工具进行标定。
具体地，第二标识即是待标定工具的特征点。计算模块可以为电脑，手机等计算机设备，传感器模块将感应到的第一标识101的位姿数据和/或第二标识的位姿数据发送给计算模块以便于计算模块对待标定工具进行标定，具体的计算过程请参阅实施例三。
实施例三
请参阅图5，本申请实施例提供了一种标定方法，包括：
S501：根据传感器模块感应到的标定装置上的第一标识101，生成第一标识101相对于传感器模块的第一位姿数据，第一位姿数据包括第一标识101相对于传感器模块的位置数据和第一标识101相对于传感器模块的姿态数据；
具体地，第一位姿数据可以为{C}中第一标识101的位姿数据，通过传感器模块可以直接得到第一位姿数据。
S502：根据传感器模块感应到待标定工具上的第二标识，生成第二标识相对于传感器模块的第二位姿数据，第二位姿数据包括第二标识相对于传感器模块的位置数据和第二标识相对于传感器模块的姿态数据；
具体地，第二位姿数据可以为{C}中第二标识的位姿数据，通过传感器模块可以直接得到第二位姿数据。
S503：根据第一位姿数据和第二位姿数据对待标定工具进行标定。
为便于描述，可以定义不同坐标系的转换关系由如下符号表示：{M1}至{C}的转换关系，记作
{C}至{M1}的转换关系，记作
此处说明已知坐标系的转换关系的作用：例如，若已知
就可以将第二标识在{M1}中的位姿数据转换为第二标识在{C}中的位姿数据，其它转换关系以此类推，此处不再赘述。
已知{M1}至{C}的转换关系
可以由如下公式得到{C}至{M1}的转换关系：
其中
是指{C}至{M1}的转换关系，
是指{M1}至{C}的旋转矩阵，
是指{M1}至{C}的平移矩阵，后文出现的符号含义与此相同，不再赘述
可选地，在一种具体地的实施方式中，第二位姿数据包括初始第二位姿数据和多组旋转第二位姿数据，初始第二位姿数据用于指示待标定工具在初始位置时第二标识相对于传感器模块的位姿数据，多组旋转第二位姿数据用于指示待标定工具在标定槽201中旋转不同角度时第二标识相对于传感器模块的位姿数据。
具体地，可以在待标定工具在初始位置时第二标识相对于传感器模块的位姿数据定作为初始第二位姿数据，即将待标定工具在初始位置时，第二标识在{C}中的位姿数据作为初始第二位姿数据；标定过程中会多次在标定槽201中旋转待标定工具，以使第二标识的轨迹形成圆，该圆的圆心落在待标定工具的端部所在的直线上，可以通过计算圆心在{C}或{M1}中的位姿数据得到待标定工具的端部在{C}或{M1}中的位姿数据。由于在标定过程多次对待标定工具进行了旋转，因此以第二标识为基准建立的坐标系会存在多个，将待标定工具在初始位置时，以第二标识为基准建立的坐标系定义为{M2}。
请参阅图6，可选地，在一种具体地的实施方式中，根据第一位姿数据和第二位姿数据对待标定工具进行标定，包括：
S601：根据第一位姿数据和初始第二位姿数据得到第一标识101相对于在初始位置时第二标识的第四位姿数据，第四位姿数据包括第一标识101相对于在初始位置时第二标识的位置数据和第一标识101相对于在初始位置时第二标识的姿态数据；
即根据第一标识101在{C}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第一标识101在{M2}中的位姿数据，包括：
a.将第一标识101在{C}中位姿数据转换为传感器模块在{M1}中的位姿数据：
b.根据传感器模块在{M1}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第二标识在{M1}中的位姿数据：
c:根据第二标识在{M1}中的位姿数据得到第一标识101在{M2}中的位姿数据：
S602：读取标定槽201相对于第一标识101的位姿数据；
S603：根据多组旋转第二位姿数据和标定槽201相对于第一标识101的位姿数据得到待标定工具的端部相对于第一标识101的位姿数据；
可选地，在一种具体地的实施方式中，根据多组旋转第二位姿数据和标定槽201相对于第一标识101的位姿数据得到待标定工具的端部相对于第一标识101的位姿数据，包括：
将多组旋转第二位姿数据通过最小二乘法拟合得到待标定工具的端部相对于传感器模块的位姿数据；
具体地，标定过程中会多次在标定槽201中旋转待标定工具，以使第二标识的轨迹形成圆，该圆的圆心落在待标定工具的端部所在的直线上，该圆所在的平面与底座10的上端面垂直，可以在二维平面拟合该圆的方程。
忽略第二标识在{C}中的位置坐标在与该圆所在平面垂直方向的变化，设多组位置数据为(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)，其中n为正整数。
圆的一般方程为x2+y2+ax+by+c＝0，圆心坐标为
其中a，b，c为待定参数，通过最小二乘法拟合位置数据所在的圆的方程，误差方程可表示为：
令
即
设
则可以得到：
解得：
代入多组旋转第二位姿数据即可计算出圆心在{C}中两个方向的坐标。
将该圆的圆心映射至待标定工具的端部所抵的标定槽201的槽壁上获得最后一个方向的坐标。这样，得到的坐标数据即是待标定工具的针尖在相机坐标系中的位置数据。具体地，可以根据待标定工具的端部所抵的标定槽201的槽壁在{M1}中的位姿数据和
得到待标定工具的端部所抵的标定槽201的槽壁在{C}中的位姿数据，再将第二标识旋转所形成的圆的圆心映射至待标定工具的端部所抵的标定槽201的槽壁上获得最后一个方向的坐标，即获得待标定工具的端部在{C}中的位姿数据，也即待标定工具的端部相对于传感器模块的位姿数据。
根据待标定工具的端部相对于传感器模块的位姿数据和第一位姿数据得到待标定工具的端部相对于第一标识101的位姿数据。
即根据标定工具的端部在{C}中的位姿数据和第一标识101在{C}中的位姿数据得到待标定工具的端部在{M1}中的位姿数据。具体计算方法与根据第一标识101在{C}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第一标识101在{M2}中的位姿数据的计算方法相同，此处不再赘述。
需要说明的是：也可以是将多组旋转第二位姿数据转换为多组第二标识在{M1}中的位姿数据，再结合待标定工具的端部所抵的标定槽201的槽壁在{M1}中的位姿数据计算出待标定工具的端部的最后一个方向的坐标。
S604：根据待标定工具的端部相对于第一标识101的位姿数据和第四位姿数据得到待标定工具的端部相对于第二标识的标定位姿数据。
具体计算方法与根据传感器模块在{M1}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第二标识在{M1}中的位姿数据的计算方法相同，此处不再赘述。
请参阅图7，可选地，在一种具体地的实施方式中，根据第一位姿数据和第二位姿数据对待标定工具进行标定，包括：
S701：根据第一位姿数据和第二位姿数据得到第一标识101相对于第二标识的第三位姿数据，第三位姿数据包括第一标识101相对于第二标识的位置数据和第一标识101相对于第二标识的姿态数据；
即根据第一标识101在{C}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第一标识101在{M2}中的位姿数据。
S702：读取与待标定工具的端部直径适配的标定孔202相对于第一标识101的位姿数据；
具体地，待标定工具的端部直径适配的标定孔202相对于第一标识101的位姿数据可以为标定孔202的圆心在底座主体104上的投影相对于第一标识101的位置数据和姿态数据，即标定孔202的圆心在底座主体104上的投影在{M1}中的位姿数据，也即待标定工具的端部在{M1}中的位姿数据。
S703：根据第三位姿数据和与待标定工具的端部直径适配的标定孔202相对于第一标识101的位姿数据得到待标定工具的端部相对于第二标识的标定位姿数据。
即根据第一标识101在{M2}中的位姿数据和标定孔202的圆心在底座主体104上的投影在{M1}中的位姿数据得到待标定工具的端部在{M2}中的位姿数据，具体计算方法和根据传感器模块在{M1}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第二标识在{M1}中的位姿数据的计算方法相同，此处不再赘述。
请参阅图8，可选地，在一种具体地的实施方式中，方法还包括：
S801：读取验证凹槽105相对于第一标识101的位姿数据；
具体地，验证凹槽105相对于第一标识101的位姿数据可以为验证凹槽105的槽底相对于第一标识101的位姿数据，即验证凹槽105的槽底在{M1}中的位姿数据。
S802：将待标定工具的端部抵在验证凹槽105中，通过传感器模块获取第一标识101相对于传感器模块的位姿数据，第二标识相对于传感器模块的位姿数据；
即得到第一标识101在{C}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据。
S803：根据验证凹槽105相对于第一标识101的位姿数据和第一标识101相对于传感器模块的位姿数据得到验证凹槽105相对于传感器模块的位姿数据；
即根据验证凹槽105的槽底在{M1}中的位姿数据和第一标识101在{C}中的位姿数据得到验证凹槽105的槽底在{C}中的位姿数据，具体计算方法与根据传感器模块在{M1}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第二标识在{M1}中的位姿数据的计算方法相同，此处不再赘述。
S804：根据验证凹槽105相对于传感器模块的位姿数据和第二标识相对于传感器模块的位姿数据得到验证凹槽105相对于第二标识的位姿数据；
即根据验证凹槽105的槽底在{C}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到验证凹槽105的槽底在{M2}中的位姿数据，具体的计算方法与根据第一标识101在{C}中的位姿数据和第二标识在{C}中的位姿数据得到第一标识101在{M2}中的位姿数据的计算方法相同，此处不再赘述。
S805：根据验证凹槽105相对于第二标识的位姿数据确定标定位姿数据的误差。
具体地，验证凹槽105相对于第二标识的位姿数据即为验证凹槽105在{M2}中的位姿数据，也即为待标定工具的端部在{M2}中的位姿数据。验证凹槽105相对于第二标识的位姿数据和标定位姿数据的差距反映了标定精度，差距越大，标定精度越差，可以量化验证凹槽105相对于第二标识的位姿数据和标定位姿数据的差距，将标定精度分级，也可将其可视化在图形界面上，以便于直观呈现标定精度。
实施例四
本申请实施例提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，在处理器执行计算机程序时，实现如实施例三任一项的方法。
本申请实施例的存储介质，以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)其他具有数据交互功能的电子设备。
至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相相同，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定事务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行事务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，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，对于系统实施例而言，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。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种标定装置，其特征在于，包括：底座和标定结构；所述标定结构设置在所述底座上，所述标定结构用于容置待标定工具，以对所述待标定工具进行标定；所述底座上还设置有第一标识，所述第一标识用于被传感器模块感应，得到指示所述标定装置位姿的位姿数据，以配合所述标定结构对所述待标定工具进行标定，所述位姿数据包括所述标定装置的位置数据和所述标定装置的姿态数据。
2.根据权利要求1所述标定装置，其特征在于，所述标定结构包括标定槽，所述标定槽设置在所述底座的顶部，所述标定槽相对于所述第一标识的位姿数据为已知数据。
3.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括压力模块，所述压力模块用于向所述待标定工具施加压力以将所述待标定工具固定在所述标定结构中。
4.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括压盖，所述压盖设置于所述底座的顶部，用于安装所述压力模块。
5.根据权利要求4所述的标定装置，其特征在于，所述压力模块包括调节元件，连接元件和施压元件；
所述连接元件贯穿所述压盖，上端伸出所述压盖的顶部，下端位于所述标定结构中；
所述施压元件与所述连接元件的下端连接，所述施压元件用于向所述待标定工具施加压力以固定所述待标定工具；
所述调节元件与所述连接元件的上端连接，所述调节元件用于调节所述施压元件向所述待标定工具施加的压力。
6.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述标定结构还包括至少一个标定孔，所述标定孔设置在所述底座上，所述标定孔相对于所述第一标识的位姿数据位已知数据。
7.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，所述底座设置有凹槽，将所述底座分为标定板和底座主体；所述标定孔位于所述标定板上并贯穿所述标定板，以使得所述待标定工具穿过所述标定孔和所述凹槽，并抵在所述底座主体上。
8.根据权利要求6所述的标定装置，其特征在于，每个所述标定孔的直径数据不同，且所述标定孔旁设置有用于指示所述标定孔直径数据的数字。
9.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述标定装置包括至少三个所述第一标识，所述第一标识设置在所述底座的顶部，呈圆形，圆内由黑白两色间隔填充。
10.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述底座上还设置有至少一个验证凹槽，所述验证凹槽用于验证所述标定装置的标定精度，所述验证凹槽相对于所述第一标识的位姿数据为已知数据。
11.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述底座的底部还设置有手持部，用于通过握持固定所述标定装置。
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| CN113126664A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-16 | 苏州振畅智能科技有限公司 | 一种基于结构光三维标定融合算法的在线折弯控制方法 |
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