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公开(公告)号：CN105279788A
公开(公告)日：2016-01-27
申请号：CN201510705103.2
申请日：2015-10-27
Applicant: 第二炮兵工程设计研究院 , 南开大学
IPC: G06T17/00
Abstract: 本发明公开了一种生成物体空间扫掠体的方法，涉及虚拟仿真、计算机辅助制造（CAM）与产品周期管理（PLM）领域，特别涉及一种虚拟模型运动扫掠体生成方法。该方法采用三维空间体素（Voxel）方法，获得物体在三维空间中经过运动变换所形成的扫掠体，或称包络体、包络空间、扫掠空间、扫掠轨迹。与目前已有扫掠体计算方法相比，本发明提出的方法适用于任意复杂三维形状的刚性与非刚性运动变换，能够对运动变换过程中每一采样时刻的扫掠体进行实时三维显示和表面重建。此外，本发明还提出采用大规模行并行计算的方法对扫掠体计算过程进行加速，在算法计算效率、计算精度以及鲁棒性方面均优于现有已有方法。
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公开(公告)号：CN104658012B
公开(公告)日：2017-04-12
申请号：CN201510097211.6
申请日：2015-03-05
Applicant: 第二炮兵工程设计研究院 , 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种基于惯性与光学测量融合的运动捕捉方法，涉及传感器技术与计算机视觉领域，特别涉及捕捉和分析一个或多个对象的运动过程。本发明将惯性测量技术与光学捕捉技术结合起来。惯性测量技术的特点是不易受外界环境影响，但测量过程中存在误差累积、数据漂移、动态跟踪性能较差等问题；光学动作捕捉精度高，但容易受到环境如光照、颜色等的限制，以及受遮挡干扰。本发明集成惯性测量技术和光学捕捉技术的优点，实现成本低、精度高、误差小、不易受环境影响、不受遮挡干扰的动作捕捉系统及捕捉方法。
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公开(公告)号：CN104658012A
公开(公告)日：2015-05-27
申请号：CN201510097211.6
申请日：2015-03-05
Applicant: 第二炮兵工程设计研究院 , 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种基于惯性与光学测量融合的运动捕捉方法，涉及传感器技术与计算机视觉领域，特别涉及捕捉和分析一个或多个对象的运动过程。本发明将惯性测量技术与光学捕捉技术结合起来。惯性测量技术的特点是不易受外界环境影响，但测量过程中存在误差累积、数据漂移、动态跟踪性能较差等问题；光学动作捕捉精度高，但容易受到环境如光照、颜色等的限制，以及受遮挡干扰。本发明集成惯性测量技术和光学捕捉技术的优点，实现成本低、精度高、误差小、不易受环境影响、不受遮挡干扰的动作捕捉系统及捕捉方法。
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公开(公告)号：CN105279788B
公开(公告)日：2017-10-17
申请号：CN201510705103.2
申请日：2015-10-27
Applicant: 第二炮兵工程设计研究院 , 南开大学
IPC: G06T17/00
Abstract: 本发明公开了一种生成物体空间扫掠体的方法，涉及虚拟仿真、计算机辅助制造（CAM）与产品周期管理（PLM）领域，特别涉及一种虚拟模型运动扫掠体生成方法。该方法采用三维空间体素（Voxel）方法，获得物体在三维空间中经过运动变换所形成的扫掠体，或称包络体、包络空间、扫掠空间、扫掠轨迹。与目前已有扫掠体计算方法相比，本发明提出的方法适用于任意复杂三维形状的刚性与非刚性运动变换，能够对运动变换过程中每一采样时刻的扫掠体进行实时三维显示和表面重建。此外，本发明还提出采用大规模行并行计算的方法对扫掠体计算过程进行加速，在算法计算效率、计算精度以及鲁棒性方面均优于现有已有方法。
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公开(公告)号：CN101411631A
公开(公告)日：2009-04-22
申请号：CN200810153176.5
申请日：2008-11-21
Abstract: 一种五自由度脊柱微创机器人操作机构，属于医疗外科手术的辅助定位机械。该机构由基座、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、腕部组件和手部组件六大部分组成，X轴通过支架与基座固连，X轴与Y轴之间、Y轴与Z轴之间由滑块连接，腕部与Z轴、手部与腕部之间由转动轴连接，各部分在电机驱动下能够产生相对运动，机构驱动和电气控制由滚珠丝杠、导轨、滑块、驱动电机和单片机等组成。本发明能够按照医生规划的手术入路实现高精度的手术工具定位，从而减少医生的工作强度，提高手术成功率，减小对患者造成的创伤，减轻患者痛苦，并且结构简单可靠，具有良好的产业化前景。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN101427939B
公开(公告)日：2010-12-22
申请号：CN200810153177.X
申请日：2008-11-21
Abstract: 一种无接触测量的光电测距系统。该系统包括：发光源、光路转换模块、被测物即手术工具、图像采集与处理模块、数据通讯接口。发光源发出的光线经光路转换模块的若干次折射及反射，照射到手术工具上，并反射回来，进入图像采集与处理模块的CMOS图像传感器中。当手术工具移动时，CMOS图像传感器录得连续的图像，然后数字信号处理器对连续两张图片进行对比分析处理，以判断手术工具移动的方向和位移。本发明适用于需要采用无接触测量方式的精确测距环境，完全可以应用于脊椎微创手术机器人手术工具的测量。该系统的主要优点是：实现了手术工具的无接触测量；保证了手术的无菌环境；具有快速、测距精确的特点；结构简单、可靠、产品化水平高。
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公开(公告)号：CN101427939A
公开(公告)日：2009-05-13
申请号：CN200810153177.X
申请日：2008-11-21
Abstract: 一种无接触测量的光电测距系统。该系统包括：发光源、光路转换模块、被测物即手术工具、图像采集与处理模块、数据通讯接口。发光源发出的光线经光路转换模块的若干次折射及反射，照射到手术工具上，并反射回来，进入图像采集与处理模块的CMOS图像传感器中。当手术工具移动时，CMOS图像传感器录得连续的图像，然后数字信号处理器对连续两张图片进行对比分析处理，以判断手术工具移动的方向和位移。本发明适用于需要采用无接触测量方式的精确测距环境，完全可以应用于脊椎微创手术机器人手术工具的测量。该系统的主要优点是：实现了手术工具的无接触测量；保证了手术的无菌环境；具有快速、测距精确的特点；结构简单、可靠、产品化水平高。
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公开(公告)号：CN101411631B
公开(公告)日：2011-05-11
申请号：CN200810153176.5
申请日：2008-11-21
Abstract: 一种五自由度脊柱微创机器人操作机构，属于医疗外科手术的辅助定位机械。该机构由基座、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、腕部组件和手部组件六大部分组成，X轴通过支架与基座固连，X轴与Y轴之间、Y轴与Z轴之间由滑块连接，腕部与Z轴、手部与腕部之间由转动轴连接，各部分在电机驱动下能够产生相对运动，机构驱动和电气控制由滚珠丝杠、导轨、滑块、驱动电机和单片机等组成。本发明能够按照医生规划的手术入路实现高精度的手术工具定位，从而减少医生的工作强度，提高手术成功率，减小对患者造成的创伤，减轻患者痛苦，并且结构简单可靠，具有良好的产业化前景。
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公开(公告)号：CN101803952A
公开(公告)日：2010-08-18
申请号：CN201010118050.1
申请日：2010-03-05
Applicant: 南开大学
Abstract: CT图像导航脊柱微创手术机器人运动控制系统。本发明是针对现有脊柱微创手术机器人的高精度手术定位，其中所述的微创手术机器人的主体结构(详见2008101531765号专利申请)为一个拥有三个平动自由度和两个旋转自由度，以及一个进针自由度的用于脊柱微创手术的机器人。运动控制系统主要由以下部分构成：1台用于控制、管理、规划的计算机(上位机)，1个运动控制器，5个相互独立的步进电机驱动器，以及一条连接以上所有部分，用于各部分之间通讯的CAN总线。该系统可根据手术进针路径，自动、快速、准确地将机器人末端手术工具对准病灶部位，从而辅助医师快速实施手术。该运动控制系统可将机器人末端手术工具的定位精度控制在1毫米以内。
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公开(公告)号：CN104462764A
公开(公告)日：2015-03-25
申请号：CN201410615853.6
申请日：2014-11-06
Applicant: 中国人民解放军第二炮兵工程设计研究所 , 南开大学
IPC: G06F19/00
Abstract: 本发明属于一种虚拟仿真技术领域，特别涉及一种虚拟模型空间距离计算方法。一种虚拟现实仿真中物体表面间最小距离的快速计算方法，其特征包括以下步骤：A、将虚拟物体模型离散成顶点和多边形面片的形式，标记各顶点的序号及多边形面片对应顶点索引信息；B、构建树型空间结构遍历后找出两模型间的最近顶点对，并计算该最近点对在欧式空间直线距离；还包括C、在两个模型上分别找出各自最近顶点所在的全部多边形面片；D、分别计算两个模型上最近顶点到对方模型上最近顶点所在全部多边形面片的距离；E、重复步骤C和D，找出最小值即为两物体间的最小间隙。本发明加速了最近顶点的搜索过程，提高了估算精度，加强了对不同类型物体模型的适应性。
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