基于单目视觉的中医诊疗机械手三维坐标定位和变换方法

王兰; 陈兆学; 王朝晖

doi:10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2022.02.010

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基于单目视觉的中医诊疗机械手三维坐标定位和变换方法

光学测量 | 更新时间：2025-09-01

- 基于单目视觉的中医诊疗机械手三维坐标定位和变换方法
- Three-dimensional coordinate positioning and transformation method of traditional Chinese medicine diagnosis manipulator based on monocular vision
- 光学技术 2022年48卷第2期页码：229-236
- 作者机构：
  
  1. 1:上海理工大学医疗器械与食品学院
  2. 2:江西中医药大学中医学院/生命科学学院
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2022.02.010
  中图分类号： R245;TP241;TP391.41
- 纸质出版：2022
- 稿件说明：
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王兰, 陈兆学, 王朝晖. 基于单目视觉的中医诊疗机械手三维坐标定位和变换方法[J]. 光学技术, 2022,48(2):229-236.

Three-dimensional coordinate positioning and transformation method of traditional Chinese medicine diagnosis manipulator based on monocular vision[J]. 2022, 48(2): 229-236.
王兰, 陈兆学, 王朝晖. 基于单目视觉的中医诊疗机械手三维坐标定位和变换方法[J]. 光学技术, 2022,48(2):229-236. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2022.02.010.

Three-dimensional coordinate positioning and transformation method of traditional Chinese medicine diagnosis manipulator based on monocular vision[J]. 2022, 48(2): 229-236. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2022.02.010.

摘要

为了在按摩、针灸等中医相关诊疗过程中，高效率定位中医按诊所需腧穴。结合单目视觉标定与定位原理，提出了一种基于三维坐标系之间转换矩阵求取的中医诊疗机械手坐标定位和转换方法。通过进行相机标定得到相机内参数并建立相机三维世界坐标系，再基于可粘贴于机械手任意固定位置的自定义标签图像建立相机三维世界坐标系与机械手坐标系的转换关系，通过三维坐标点建立齐次方程，求解出最优齐次旋转矩阵(R)以及平移向量(T)。将RT齐次矩阵作为两坐标系的关键转换矩阵，通过数学运算点坐标数据和最优转换矩阵即可得到坐标点在基于标签平面所约定坐标系中的三维坐标，有助于完成机械手按诊位置的空间坐标转换和精准定位。以六芒星图为标签图，基于所提出的方法，通过仿真实验验证了本文所提方法有效性和准确性。

Abstract

为了在按摩、针灸等中医相关诊疗过程中，高效率定位中医按诊所需腧穴。结合单目视觉标定与定位原理，提出了一种基于三维坐标系之间转换矩阵求取的中医诊疗机械手坐标定位和转换方法。通过进行相机标定得到相机内参数并建立相机三维世界坐标系，再基于可粘贴于机械手任意固定位置的自定义标签图像建立相机三维世界坐标系与机械手坐标系的转换关系，通过三维坐标点建立齐次方程，求解出最优齐次旋转矩阵（R）以及平移向量（T）。将RT齐次矩阵作为两坐标系的关键转换矩阵，通过数学运算点坐标数据和最优转换矩阵即可得到坐标点在基于标签平面所约定坐标系中的三维坐标，有助于完成机械手按诊位置的空间坐标转换和精准定位。以六芒星图为标签图，基于所提出的方法，通过仿真实验验证了本文所提方法有效性和准确性。

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