本发明属于手术机器人导航定位，具体涉及一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法。
背景技术：
1、随着科学技术的发展，手术导航以其精准、灵活等优点，给外科手术带来显著变化，为口腔医学的进一步发展提供了方向。口腔种植导航系统利用病人术前ct影像，在术前规划种植路径，术中对手术操作进行精确地定位与引导，从而提高口腔种植手术精度。为了将术前规划的种植路径与术中操作结合起来，需要对ct影像数据和术中定位数据进行配准，因此需要对ct坐标系与光学定位仪坐标系进行精确配准。
2、目前普遍采用带有钛珠和定位球的患者定位器进行配准，其配准过程需要使用探针工具通过直接接触的方式测量钛珠的坐标，对操作者要求较高，且会引入较大的测量误差，从而导致配准精度较低，影响整个系统的导航定位精度。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法，可有效解决上述问题。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、本发明提供一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，将患者定位器(p)与配准器(r)连接固定，组成配准装置(a)；其中，患者定位器(p)具有n个仅可在光学定位仪中成像、不能在ct中成像的定位点；配准器(r)具有n个能够同时在光学定位仪和ct中成像的定位点；
5、步骤s2，建立患者定位器坐标系{l}，测量得到患者定位器(p)的定位点在患者定位器坐标系{l}下的坐标以及配准器(r)的定位点在患者定位器坐标系{l}下的坐标
6、步骤s3，患者佩戴配准装置(a)拍摄ct影像，得到配准器(r)的定位点在ct影像坐标系{ct}下的坐标
7、步骤s4，根据配准器(r)的定位点在患者定位器坐标系{l}下的坐标和配准器(r)的定位点在ct影像坐标系{ct}下的坐标得到ct影像坐标系{ct}到患者定位器坐标系{l}的第一变换矩阵
8、步骤s5，患者持续佩戴姿态固定不变的配准装置(a)进行手术，在手术过程中，实时调整光学定位仪位置，使患者定位器(p)位于其视野中，实时得到光学定位仪坐标系{o}到患者定位器坐标系{l}的第二变换矩阵
9、步骤s6，根据第一变换矩阵和第二变换矩阵采用下式，得到光学定位仪坐标系{o}到ct影像坐标系{ct}的第三变换矩阵
10、
11、步骤s7，对于步骤s3拍摄得到的ct影像中在ct影像坐标系{ct}下的任意坐标点，通过第三变换矩阵得到对应的在光学定位仪坐标系{o}下的坐标点，从而实现在手术过程中，将ct影像中任意坐标点配准到光学定位仪坐标系{o}下的坐标点，实现术中位置实时跟踪。
12、优选的，患者定位器(p)与配准器(r)之间通过连接杆连接固定。
13、优选的，患者定位器(p)具有4个定位球，每个定位球为一个定位点；配准器(r)安装有4个定位片，每个定位片为一个定位点。
14、优选的，步骤s4中，第一变换矩阵其中，s代表伸缩比向量，代表旋转矩阵；代表平移矩阵，通过最小化以下函数获得第一变换矩阵中的各参数：
15、
16、
17、
18、
19、其中：
20、代表配准器(r)的定位点在ct影像坐标系{ct}下的坐标的平均值；
21、代表配准器(r)的定位点在ct影像坐标系{ct}下的坐标与平均值的偏差；
22、代表患者定位器(p)的定位点在患者定位器坐标系{l}下的坐标的平均值；
23、代表患者定位器(p)的定位点在患者定位器坐标系{l}下的坐标与平均值的偏差；
24、代表患者定位器(p)的定位点在患者定位器坐标系{l}下的坐标与平均值的偏差的第一集合；
25、代表配准器(r)的定位点在ct影像坐标系{ct}下的坐标与平均值的偏差的第二集合；
26、s′＝p′q′t，代表第一集合和第二集合乘积的转秩得到的矩阵；
27、v和u分别代表矩阵s′进行svd分解，得到的右奇异矩阵v和左奇异矩阵u；
28、det()代表计算矩阵行列式的值；
29、代表1维欧几里得空间；
30、代表3维欧几里得空间；
31、so(3)代表三维旋转矩阵群；
32、t代表矩阵的转秩；
33、argmin代表使得函数取得最小值的自变量的值。
34、本发明提供的一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法具有以下优点：
35、本发明可提高导航手术系统的定位精度，简化配准操作流程，实现快速精准的空间配准。
1.一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法，其特征在于，患者定位器(p)与配准器(r)之间通过连接杆连接固定。
3.根据权利要求1所述的一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法，其特征在于，患者定位器(p)具有4个定位球，每个定位球为一个定位点；配准器(r)安装有4个定位片，每个定位片为一个定位点。
4.根据权利要求1所述的一种手术导航定位系统坐标系空间配准方法，其特征在于，步骤s4中，第一变换矩阵其中，s代表伸缩比向量，代表旋转矩阵；代表平移矩阵，通过最小化以下函数获得第一变换矩阵中的各参数：
