张建法　张峰峰　孙立宁　匡绍龙

摘要：针对基于C形臂的手术导航系统中相机标定这一关键技术中存在的过渡环节过多、参数求解过程复杂等问题，提出一种完全忽略相机模型的解决方法。该方法完全忽略相机模型，在映射参数求解过程中简化了过渡环节，使得算法实现变得高效；同时，提出了带有双层金属球的校准靶，通过识别小球的投影数据来实现相机标定。在校准点验证实验中，可以验证经变换后的坐标的残余误差均不超过0.002像素；在导航验证实验中，借助初步搭建的导航平台成功实现了探针取点及穿孔。实验结果表明，该相机标定方法的精度能够满足手术导航系统的精度要求。

关键词：C形臂；校准靶；实验平台；相机标定；手术导航系统

中图分类号：TP391.7

文献标志码：A

0引言

图像引导手术系统（Image-guided Surgery， IGS）以X线、CT（Computed Tomography）、MRI（Magnetic Resonance Imaging）等医学图像为载体，采用高精度定位系统跟踪手术工具与患者的相对位姿关系，并加以实时虚拟显示，以辅助医生提高手术质量[1]，其拓展了医生的视野，对于提高手术定位精度、减少手术创伤、缩短手术时间等具有非常重要的意义。目前，基于C形臂的手术导航系统因无需进行术前术中配准，可在术中随时现场获取患者解剖图像及可利用当前大多数医院已有的C形臂设备等优点而受到广泛研究，其中相机标定是该系统的关键技术之一。

到目前为止，众多研究者们针对相机校准分别提出了不同的标定方法，其中以文献[2-4]中提出的校准方法较为经典。……