题目：基于术中透视图像的骨科手术机器人定位导航技术研究

随着科学技术与医疗技术的发展，外科手术进入了微创手术和智能手术时代。骨科手术机器人的应用在提高手术精度、优化手术操作、减少手术损伤等方面具有重要意义，是实现骨科手术微创化和智能化的重要途径。定位导航是现有骨科手术机器人的核心功能：定位是指利用空间定位算法计算手术靶点的空间坐标，定位算法的精度直接影响手术的精度和效果；导航是指利用合理的交互方式引导医生完成手术操作，导航模式的便利性直接影响系统的临床适应性和有效性。

本文围绕着定位导航这一骨科手术机器人的核心技术开展研究，提出了一种定位精度高、交互性好、通用性强的骨科机器人定位导航方法，该方法在骨科临床具有广泛的应用前景。

在定位算法方面：术中透视图像作为机器人定位的数据输入，其质量优劣对空间定位精度具有显著影响，本文通过实验研究了两种典型定位算法——基于C型臂标定的空间定位算法和双平面定位算法——对图像质量的鲁棒性。通过实验发现基于C型臂标定的空间定位算法不易受到图像随机误差的影响，具有较强的图像鲁棒性，因此选择其作为基础的定位算法。

本文又在C型臂标定算法的基础上，引入了六自由度机械臂，提出了一种基于在线标定的机器人定位导航方法。该方法通过两幅透视图像及在线反馈的机器人位姿参数，利用基于C型臂标定的空间定位算法即可完成空间定位；通过对机器人的轨迹规划控制机器人运动到目标位置，实现手术导航。本文通过实验对基于在线标定的机器人定位导航方法的定位导航精度进行了验证，结果表明，该方法的定位导航误差小于1mm，满足骨科手术的临床要求。本文又以股骨颈空心钉手术为例，对机器人的工作环境进行了分析，同时也对机器人的工作空间进行了分析。

针对机器人导航交互问题，本文提出了一种基于体感技术的人机交互方式。该方法利用Kinect对手势的识别，通过人体的手势来控制机器人运动。Kinect体感技术的应用简化了对机器人操作者的要求，方便控制机器人完成复杂运动，同时避免医生与手术设备的接触，降低手术室交叉感染的风险。