Conception du système de suivi de position hybride optique-inertiel

YIN Lei ,  

GENG Hanhan ,  

SUN Jingbo ,  

SHI Weili ,  

MIAO Yu ,  

JIANG Zhengang ,  

摘要

Lors de l'application clinique du système de navigation chirurgicale, en raison de l'espace réduit des interventions chirurgicales mini-invasives, il est facile de rencontrer des problèmes de perte d'information de position de navigation causés par l'obstruction du chemin optique, ce qui limite l'application clinique du système de navigation chirurgicale. Pour remédier à ce problème, un algorithme de suivi de position hybride optique-inertiel basé sur un filtre de Kalman étendu indirect a été proposé. En utilisant le modèle d'erreur établi comme équation d'état et la position obtenue par le système optique pour construire l'équation de mesure, celle-ci est appliquée au filtre de Kalman étendu pour la prédiction d'état et la mise à jour des mesures. Lorsque le chemin optique n'est pas obstrué, les erreurs du système de suivi inertiel sont corrigées et compensées par le système optique, et lorsque le chemin optique est obstrué, le suivi de position est effectué indépendamment par le système inertiel pour éviter la perte d'information de position de l'instrument chirurgical. Les résultats expérimentaux montrent que dans le cas d'obstruction, le système de suivi hybride maintient une erreur d'angle d'attitude sur les trois axes (erreur quadratique moyenne ≤0,322°, erreur maximale ≤0,876°) et une erreur de position (erreur quadratique moyenne ≤0,525 mm, erreur maximale ≤1,385 mm) à un niveau faible. Le système conçu résout le problème de perte d'information de navigation causée par l'obstruction du chemin optique dans le système de navigation chirurgicale, améliore la robustesse du système et a une grande importance pour promouvoir l'application clinique du système de navigation chirurgicale et améliorer le niveau de traitement dans les hôpitaux.

关键词

navigation chirurgicale; système de suivi optique; capteur inertiel; filtre de Kalman étendu

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