Conception du système de suivi de pose 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 restreint des interventions mini-invasives, il est facile de rencontrer des problèmes de perte d'information de pose de navigation dus à l'obstruction du trajet optique, ce qui limite l'utilisation clinique du système de navigation chirurgicale. Pour résoudre ce problème, un algorithme de suivi de pose 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 en construisant l'équation de mesure à partir de la pose obtenue par le système optique, celle-ci est appliquée au filtre de Kalman étendu pour la prédiction d'état et la mise à jour des mesures. Lorsque le trajet optique n'est pas obstrué, le système corrige et compense les erreurs du système de suivi inertiel grâce au système optique ; lorsque le trajet optique est obstrué, le suivi de pose est effectué uniquement par le système inertiel pour éviter la perte d'information de pose des instruments chirurgicaux. Les résultats expérimentaux montrent qu'en cas d'obstruction, le système de suivi hybride maintient les erreurs d'angle d'attitude sur les trois axes (RMSE ≤0.322°, erreur maximale ≤0.876°) et les erreurs de position (RMSE ≤0.525 mm, erreur maximale ≤1.385 mm) à un faible niveau. Le système conçu résout le problème de perte d'information de navigation due à l'obstruction du trajet optique, améliore la robustesse du système de navigation chirurgicale et a une importance majeure pour promouvoir l'application clinique et améliorer le niveau de traitement des hôpitaux.

关键词

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

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