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    光學(xué)定位系統(tǒng)集成所面臨的挑戰(zhàn)

本文介紹了立體光學(xué)定位追蹤系統(tǒng)的基本概念，以及通常如何定義精度和精確度。還提出了應(yīng)用程序精度、系統(tǒng)本身精度以及精度真實(shí)性等概念，同時(shí)涵蓋了對(duì)其他錯(cuò)誤源的理解。立體光學(xué)定位系統(tǒng)基于立體的光學(xué)定位系統(tǒng)用于需要通過(guò)視覺(jué)目標(biāo)（也稱為基準(zhǔn)點(diǎn)）測(cè)量實(shí)時(shí)位置和方向的應(yīng)用中。標(biāo)記定義為包含三個(gè)或三個(gè)以上基準(zhǔn)的對(duì)象。使用光學(xué)追蹤作為測(cè)量手段的例子很少，例如整形外科植入物的放置，圖像引導(dǎo)手術(shù)中手術(shù)器械的，機(jī)器人手術(shù)或放射學(xué)中患者運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償，運(yùn)動(dòng)捕捉或工業(yè)零件檢查等應(yīng)用。具體而言，基于立體的光學(xué)定位系統(tǒng)由兩個(gè)攝像頭組成，兩個(gè)攝像頭彼此位移以與人類(lèi)雙目視覺(jué)相同的方式在場(chǎng)景中獲得兩個(gè)不同的視圖。通過(guò)比較這兩個(gè)圖像，可以通過(guò)三角測(cè)量裝置檢索相對(duì)深度信息。立體光學(xué)定位系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可以檢測(cè)由紅外反射材料或紅外發(fā)光二極管（IR-LED）組成的基準(zhǔn)。在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)工作可以減少對(duì)用戶眼睛的干擾，并且由于外科手術(shù)的光電傳感頭不發(fā)射紅外光，因此產(chǎn)生的圖像受到其他光源的影響也較小。AtracsysfusionTrack250立體光學(xué)定位系統(tǒng)，包括（底部）由四個(gè)IR-LED組成的主動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)和。

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    準(zhǔn)確度是指測(cè)量與基礎(chǔ)事實(shí)的接近程度，而精確度是指同一項(xiàng)目的測(cè)量彼此之間的接近程度。這樣，精度和準(zhǔn)確性都是的。換句話說(shuō)，可能非常準(zhǔn)確，但不是非常精確，反之亦然。達(dá)到比較好測(cè)量的準(zhǔn)確度和精度都很高。飛鏢盤(pán)是演示精度和準(zhǔn)確性之間差異的經(jīng)典方法。盤(pán)中心是準(zhǔn)心。飛鏢降落到離中心距離越近，其精度就越高。（左）如果飛鏢緊密地散布在中心附近，則既精確又精確。（中）如果所有的飛鏢都靠得很近，但是離中心很遠(yuǎn)，即是精度，而不是準(zhǔn)確度。（右）如果飛鏢既不靠近中心也不彼此靠近，則既沒(méi)有精度也沒(méi)有準(zhǔn)確度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO5725-1，光學(xué)追蹤精度定義為真實(shí)性和精度的組合。真實(shí)度是測(cè)量值與真實(shí)位置之間的差；它通常由重復(fù)測(cè)量的平均值表示，通常指系統(tǒng)誤差。精度是可重復(fù)性的度量；它通常由重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，指的是隨機(jī)誤差和噪聲。表述上通常將高度依賴于空間中測(cè)量位置的光學(xué)追蹤系統(tǒng)的精度和準(zhǔn)確度誤差定義為基準(zhǔn)定位誤差（FLE）。光學(xué)追蹤系統(tǒng)的準(zhǔn)確性術(shù)語(yǔ)“準(zhǔn)確性”通常用于描述光學(xué)追蹤技術(shù)。但其應(yīng)用和定義可能不一致。首先必須在應(yīng)用精度和固有光學(xué)追蹤系統(tǒng)精度之間進(jìn)行區(qū)分。應(yīng)用程序準(zhǔn)確性包括許多錯(cuò)誤源：光學(xué)追蹤系統(tǒng)的固有精度（例如。

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  相對(duì)于設(shè)備的工作空間中的測(cè)量位置），基準(zhǔn)技術(shù)（例如質(zhì)量和制造可重復(fù)性，基準(zhǔn)相對(duì)于相機(jī)的角度響應(yīng)），基準(zhǔn)點(diǎn)的固定（例如，插入的可重復(fù)性，基準(zhǔn)點(diǎn)和標(biāo)記之間的機(jī)械松弛），標(biāo)記的制造（例如制造的可重復(fù)性或幾何校準(zhǔn)的質(zhì)量），標(biāo)記的相對(duì)姿勢(shì)，標(biāo)記的速度和整體延遲，缺少局部遮擋，與術(shù)前現(xiàn)場(chǎng)登記相關(guān)的殘留錯(cuò)誤，術(shù)前測(cè)量/成像儀的準(zhǔn)確性，外科醫(yī)生指出解剖學(xué)界標(biāo)不準(zhǔn)確。特別是對(duì)于光學(xué)追蹤系統(tǒng)，固有精度高度取決于：相機(jī)的分辨率，基線（攝像機(jī)之間的距離），堅(jiān)固性（機(jī)械，熱和老化穩(wěn)定性），在工作空間中基準(zhǔn)點(diǎn)的位置和角度，圖像處理算法的質(zhì)量。FusionTrack250的校準(zhǔn)和準(zhǔn)確性先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)已在工廠進(jìn)行了校準(zhǔn)。該過(guò)程包括在20°C下在整個(gè)測(cè)量體積中將單個(gè)基準(zhǔn)步進(jìn)移動(dòng)2000個(gè)點(diǎn)以上。由于使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）精確測(cè)量了點(diǎn)的位置，因此每個(gè)設(shè)備的校準(zhǔn)參數(shù)都經(jīng)過(guò)了精細(xì)調(diào)整。通常，CMM校準(zhǔn)的精度比棋盤(pán)格校準(zhǔn)或其他標(biāo)準(zhǔn)的原位處理精度高十倍。下圖說(shuō)明了FusionTrack250的典型固有精度。實(shí)際上，當(dāng)執(zhí)行在，期望的均方根（RMS）精度為90μm。光學(xué)系統(tǒng)的典型精度數(shù)字請(qǐng)注意，工作容積內(nèi)的誤差不是各向同性的（[X，Y]和Z的誤差有所不同）。在整個(gè)工作空間中。

    3D融合成像可改善冠狀動(dòng)脈疾病的診斷根據(jù)《放射學(xué)》雜志上2020年發(fā)表的一項(xiàng)新研究，結(jié)合計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和磁共振成像MRI的一項(xiàng)新技術(shù)可以增強(qiáng)冠狀動(dòng)脈疾病的診斷，并幫助為患有該疾病的患者確定合適的治療方法：心胸成像。研究的圖4。一個(gè)65歲男子的照片（患者6）。（a）心臟MRI灌注顯示左/前降支動(dòng)脈/左回旋支動(dòng)脈（*）引起的前/前外側(cè)壁灌注不足。（b）CT冠狀動(dòng)脈造影。（c）冠狀動(dòng)脈造影，左前斜投影，尾角成角。（d）三維圖像融合有助于完善診斷：灌注缺陷（*）可能是由狹窄的對(duì)角分支及其條帶支架的側(cè)分支引起的。研究的圖4。一個(gè)65歲男子的照片（患者6）。（a）心臟MRI灌注顯示左/前降支動(dòng)脈/左回旋支動(dòng)脈（*）引起的前/前側(cè)壁血流灌注不足。（b）CT冠狀動(dòng)脈造影。（c）冠狀動(dòng)脈造影，左前斜投影，尾角成角。（d）三維圖像融合有助于完善診斷：灌注缺陷（*）可能是由狹窄的對(duì)角分支及其條帶支架的側(cè)分支（箭頭）引起的?；仡櫺缘?，也可以在CT冠狀動(dòng)脈造影和冠狀動(dòng)脈造影（分別為b和c的箭頭）中發(fā)現(xiàn)指定的病變。CTFFR=CT衍生的部分流量?jī)?chǔ)備，LGE=enhancement晚期增強(qiáng)。圖片由RSNA，放射學(xué)提供。根據(jù)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）的資料。

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    意大利人對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和乳腺的項(xiàng)研究顯示了可喜的結(jié)果2020年1月21日-根據(jù)近的一項(xiàng)研究，化療期間的虛擬現(xiàn)實(shí)已被證明可以改善乳腺患者在緊張的過(guò)程中的生活質(zhì)量。迄今為止，乳腺是全世界常見(jiàn)的疾病，并且從生理和心理的角度來(lái)看都具有影響。進(jìn)行乳腺診斷是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，它是一種從診斷開(kāi)始就引起嚴(yán)重壓力的創(chuàng)傷，經(jīng)常表現(xiàn)為焦慮和抑郁。學(xué)和醫(yī)學(xué)療法的進(jìn)步，例如新的化療藥物，使的生存率達(dá)到了90％。盡管現(xiàn)代已部分減輕了對(duì)健康和生活質(zhì)量的副作用，但是女性經(jīng)歷了這些療法的折磨，這些療法有時(shí)會(huì)對(duì)產(chǎn)生條件性反應(yīng)（例如預(yù)期性焦慮），從而降低了女性對(duì)的依從性（常見(jiàn)要求減少劑量或中斷），以及因此而產(chǎn)生的藥物本身的有效性以及生存期。近年來(lái)，在從診斷到住院以及化療輸注的各個(gè)階段中，已對(duì)乳腺患者實(shí)施了幾種心理干預(yù)措施。在技術(shù)工具支持的心理干預(yù)措施中，意大利進(jìn)行的項(xiàng)旨在評(píng)估虛擬現(xiàn)實(shí)在化學(xué)療法中的功效的研究剛剛發(fā)布了其結(jié)果。這項(xiàng)研究發(fā)表在國(guó)際期刊《細(xì)胞生理學(xué)雜志》上。這項(xiàng)研究由費(fèi)城Sbarro健康研究組織，羅馬的Sapienza大學(xué)、那不勒斯的Pascale研究所和意大利的錫耶納大學(xué)組成的國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)參與。

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    視覺(jué)服務(wù)視覺(jué)伺服主要是指利用視覺(jué)數(shù)據(jù)來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。視覺(jué)伺服可以被描述為一種閉環(huán)控制算法，其誤差是根據(jù)視覺(jué)測(cè)量來(lái)定義的。該控制方案的主要目標(biāo)是減少誤差并驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度作為位姿（方向和位置）誤差的函數(shù)。這種類(lèi)型的控制回路經(jīng)常應(yīng)用于需要物體檢測(cè)、伺服、對(duì)齊和抓取的物體操縱任務(wù)。以程圖展示了視覺(jué)伺服系統(tǒng)的基本構(gòu)建塊：很容易理解，減少這個(gè)控制回路（上圖中的光學(xué)系統(tǒng)塊）的處理時(shí)間將使機(jī)器人移動(dòng)得更快。實(shí)際上，它轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)的延遲。該指標(biāo)主要基于成像傳感器的讀出速度、圖像處理時(shí)間以及與視覺(jué)伺服控制回路系統(tǒng)通信通道的實(shí)時(shí)能力。想象一下，您的機(jī)器人以1m/s的速度線性移動(dòng)，而您的系統(tǒng)的延遲為33ms。當(dāng)控制回路接收到位姿信息時(shí)，機(jī)器人實(shí)際上已經(jīng)移動(dòng)了33毫米。但是，如果系統(tǒng)的延遲為4ms，則移動(dòng)將為4mm。選擇系統(tǒng)不是基于其速度而是基于其延遲。機(jī)器人輔助手術(shù)有兩個(gè)系列的機(jī)器人輔助手術(shù)應(yīng)用。一種更類(lèi)似于遠(yuǎn)程操作，外科醫(yī)生自己進(jìn)行視覺(jué)伺服，例如IntuitiveSurgical的達(dá)芬奇系統(tǒng)。我們現(xiàn)在將關(guān)注另一種類(lèi)型的機(jī)器人，這些機(jī)器人需要實(shí)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。在典型的骨科手術(shù)中。

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位姿科技（上海）有限公司位于上海市奉賢區(qū)星火開(kāi)發(fā)區(qū)蓮塘路251號(hào)8幢，擁有一支專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。Atracsys,PST是位姿科技（上海）有限公司的主營(yíng)品牌，是專(zhuān)業(yè)的業(yè)務(wù)所屬領(lǐng)域：手術(shù)導(dǎo)航、手術(shù)機(jī)器人研發(fā)、醫(yī)療機(jī)器人研發(fā)、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、三維測(cè)量等科研方向 重點(diǎn)銷(xiāo)售區(qū)域：北京、上海、杭州、蘇州、南京、深圳、985高校、211高校集中地 業(yè)務(wù)模式：進(jìn)口歐洲精密儀器、銷(xiāo)往全國(guó)科研機(jī)構(gòu)或科研公司（TO B模式） 我們的潛在用戶都是科研用戶(醫(yī)療機(jī)器人研究方向、虛擬仿真研究方向)，具體包括：985高校、中科院各大研究所、三甲醫(yī)院中的科研部門(mén)、手術(shù)機(jī)器人研發(fā)公司（包含大型及創(chuàng)業(yè)型公司）、211高校、航空航天集團(tuán)、飛機(jī)汽車(chē)等制造業(yè)研發(fā)部門(mén)、機(jī)器人測(cè)量、醫(yī)療器械檢測(cè)所等。公司，擁有自己**的技術(shù)體系。公司堅(jiān)持以客戶為中心、業(yè)務(wù)所屬領(lǐng)域：手術(shù)導(dǎo)航、手術(shù)機(jī)器人研發(fā)、醫(yī)療機(jī)器人研發(fā)、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、三維測(cè)量等科研方向 重點(diǎn)銷(xiāo)售區(qū)域：北京、上海、杭州、蘇州、南京、深圳、985高校、211高校集中地 業(yè)務(wù)模式：進(jìn)口歐洲精密儀器、銷(xiāo)往全國(guó)科研機(jī)構(gòu)或科研公司（TO B模式） 我們的潛在用戶都是科研用戶(醫(yī)療機(jī)器人研究方向、虛擬仿真研究方向)，具體包括：985高校、中科院各大研究所、三甲醫(yī)院中的科研部門(mén)、手術(shù)機(jī)器人研發(fā)公司（包含大型及創(chuàng)業(yè)型公司）、211高校、航空航天集團(tuán)、飛機(jī)汽車(chē)等制造業(yè)研發(fā)部門(mén)、機(jī)器人測(cè)量、醫(yī)療器械檢測(cè)所等。市場(chǎng)為導(dǎo)向，重信譽(yù)，保質(zhì)量，想客戶之所想，急用戶之所急，全力以赴滿足客戶的一切需要。位姿科技（上海）有限公司主營(yíng)業(yè)務(wù)涵蓋光學(xué)定位，光學(xué)導(dǎo)航，雙目紅外光學(xué)，光學(xué)追蹤，堅(jiān)持“質(zhì)量保證、良好服務(wù)、顧客滿意”的質(zhì)量方針，贏得廣大客戶的支持和信賴。