MicronTracker双目视觉光学定位手术导航系统


产品概述

MicronTracker光学定位仪是新一代追踪器的领导者,它利用可见光和计算机视觉来检测被动标记的目标,并通过处理标准的视频图像来追踪它们,主要应用于医学手术导航领域。

MicronTracker利用立体视觉实时检测和追踪特殊标记的物体。MicronTracker光学追踪器/定位仪可用于各种临床指导程序,包括手动或使用机器人操作的图像引导手术、消融和活检术。MicronTracker光学定位仪还支持增强现实,这为处理临床程序提供了一种直观的方法。


产品特点

  • 易于设置和拆卸

不同于其他同类产品,为了追踪每个物体,需要对一次性组件或电池进行存储、安装和拆卸,MicronTracker光学定位仪使用永久性的蒸汽消毒工具标记点,所有工具都可以随时准备导航。

MicronTracker使用的是同类产品中最小最轻的摄像头,即使在空间狭小的地方也能轻松定位。由于其重量轻,无需大型支撑臂或三脚架。相机的定位速度也更快,因为它体积更小、重量更轻,而且对红外反射光不敏感,因此可以将相机定位在恰好高于视野的位置,在整个操作过程中很容易保持视线不受阻。

可见光视频图像向用户精确展示了可见边界的位置。

  • 采购和运营成本低

MicronTracker的高性价比是通过基于标准硬件组件的简洁设计(没有定制的电子产品)实现的。有了MicronTracker,用户无须为一次性用品花费额外的成本。Duramarks的标记点可反复消毒,至少可以使用100次。


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  • 软件让构建系统变得容易

MicronTracker软件可提供丰富灵活的API,兼容Windows和Linux。该产品中包含的演示应用程序(在源代码中可用)为启动新的应用程序开发提供了一个很好的起点。


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产品优势


• 稳定的高精度图片 1.png

MicronTracker光学定位仪具有一流的校准精度0.2毫米RMSE(均方根误差)。其先进的漂移补偿算法,使其在广泛的环境条件下保持准确性。在环境(极少数)可能导致精度下降时,其内部检查功能将提供警报。


• 优越的可靠性

一般的姿态跟踪器使用明亮的红外标记点来标记目标位置。这些产品的系统通过计算由点产生的图心的强度来确定目标中心。污迹或部分遮挡会影响质心的位置,导致显著的测量误差。系统无法检测到此条件,也无法通知用户。

而MicronTracker 系统首先计算4个高对比度区域的交点处的目标位置,称为Xpoint。这四个黑白边界线中的每一条都独立地用于确定目标的位置。所以被污迹或其他物体遮挡的Xpoint区域会被自动忽略,对精度不会产生影响。

市场上其他的位置跟踪器造价昂贵,且随着时间的推移,当客户发现精度达不到规格要求时,须将设备送回工厂修理或重新校准。MicronTracker的R-Fine工具包(定制化精度工具和软件)允许用户验证并立即恢复设备的精度。该功能免费提供给每个用户。

R-Fine软件包含一个典型的物理变化模型,该模型储存在相机的机械结构中。在校准过程中,对模型进行调整,使其与采集到的数据精准匹配。然后利用调整后的模型对摄像机的标定进行细化。由于R-Fine校准过程只需几分钟,因此可以在必要时经常验证性能的准确性。

  • 视觉校准验证

    图片2.png

标记点与任何对象的位置(例如工具末端)之间的空间关系都能直观地呈现给用户,以支持动态的可视化比较。例如,在校准了工具标记点与工具末端的位置和姿态之间的关系之后,可以将工具末端位姿的测量覆盖在其预期的图像位置上,使用户能够很容易地检测到错误和误差。


• 高动态范围模式

高动态范围(HDR)模式是一种允许在光照范围大的情况下进行实体检测的技术。这一特性使MicronTracker跟踪器能够在手术室中各种亮度水平下可靠地工作。例如,H3-60型号覆盖5- 400000勒克斯的范围。


• 易于定位和使用

MicronTracker是目前同类相机中最小最轻的一款。它的尺寸为164 x 43 x 54毫米,重量只有342克。它能很好地适应空间有限的杂乱环境。无需大型支撑臂或三脚架,甚至可以直接安装在病人的支架/桌上,省去了单独的参考标记。在操作或实验中,它不太可能被意外撞到。微跟踪器易于移动、存储和运输。

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相机的初始定位,某种程度上消除了反复重新定位的需要。MicronTracker的FOM在摄像头前20厘米处启动,摄像机可以直接放置在被测物体的正前方。而且,MicronTracker提供了可见光视频图像,向用户精确地显示相机看到的东西和可见边界在哪里。如果丢失了对仪器的跟踪,则无需猜测:只需快速查看图像即可。


• 适应性强的目标物

MicronTracker目标物是简单、高对比度的可见图案,可以打印在一次性标签和可重复使用的塑料上,或直接画在仪器上。它们很轻,很平,可以直接附着在皮肤上,消除了病人身上笨重的附着物。ClaroNav提供的Duramark目标物是可消毒的。
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• 工具数量不受限

MicronTracker跟踪器可以区分只有细微差别的标记点。MicronTracker的无限标记模板数据库允许它区分数百种不同的仪器。更重要的是,数据库可能在运行时更新,允许添加新的标记模板,只需将它们呈现给摄像机并为它们分配一个名称。高效的算法和应用程序的快速内存接口允许MicronTracker以全帧速率同时跟踪几十个标记。


• 标志识别的可靠性

MicronTracker跟踪器使用的Xpoint标记识别方法减少了识别错误,对临床环境中常见的亮反射点不敏感。

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图像中的亮点除了中心的位置外,不包含任何几何信息。相反,Xpoints同时具有位置和方向。这种额外的识别特性大大减少了所看到的左目标和右图像的错误不匹配。它还减少了标记错误识别,即通过将观察到的目标物的特征与模板匹配来进行识别。在操作环境中,误导人的亮反射点比Xpoints更常见,因此使用Xpoints大大降低了错误识别的风险。


• 流畅的姿态数据

独特的抖动过滤器为增强导航体验提供了异常流畅的姿态数据。


• 灵活的追踪FOM

FOM的大小可以通过使用更大的标记或增加便宜的相机很容易地增加。多摄像头配置也有助于消除视觉干扰,因为即使目标隐藏在一个或多个摄像头之外,跟踪仍在继续。标记物可以包含任意数量的面。设计一个具有多个面、不同方向的标记物,可以增加检测角度。

• 易于集成图片 microntracker-8-150x150.jpg

Microtracker提供了与 Windows 和 Linux 兼容的灵活的 API,提供了 500 多个文档良好的函数,可以在本机 C 语言和 c++、VB 中使用。Net 和 c#。这将跟踪操作置于应用程序程 序员的完全控制之下。可以直接访问底层数据,如图像和其中标识的对象,并且可以调整跟踪操作的各种属性。多数用户都发现我们的演示应用程序(源代码中有)是启动他们自己的应用程序的一个很好的起点。


规格参数


Specification \ Model

H3-60

Sx60

Hx40

Hx60


q6.png


333.png


FOM, spherical section

(radius x width x height)

240 x 200 x 160 cm

115 x 70 x 55 cm

120 x 120 x 90 cm

200 x 130 x 100 cm

Measurement rate

16 Hz

48 Hz

20 Hz

20 Hz

Calibration accuracy1

0.20 mm RMS

0.25 mm RMS

0.20 mm RMS

0.35 mm RMS

Jitter, static target2

0.007 mm RMS

0.007 mm RMS

0.015 mm RMS

0.015 mm RMS

Jitter, moving target2

0.07 mm RMS

0.07 mm RMS

0.14 mm RMS

0.14 mm RMS

Processing time/frame (2.5GHz Intel Q8300, 4 markers)

15 ms

7 ms

10 ms

10 ms

Lag

~60 ms

~20 ms

~50 ms

~50 ms

Sensors resolution

1280x960

640x480

1024x768

1024x768

Lenses / H°xV°

6 mm 50°x38°

6 mm 50°x38°

4 mm 70°x52°

6 mm 50°x38°

Case dimensions (WxHxD, approx.)

283 x 43 x 49 mm

164 x 43 x 54 mm

164 x 43 x 54 mm

164 x 43 x 54 mm

Weight (approx.)

505g

342g

342g

342g

Electrical Interface

IEEE-1394b (FireWire), 800   Mbps

IEEE-1394a (FireWire), 400   Mbps

Mount

1/4″   thread tripod mount

Operating   temperature

18-30°C   (64-86°F)

Warm-up   period

~20   minutes

~15   minutes

Max. # of marker templates

practically   unlimited

Max.   # of markers concurrently tracked

100

Illumination   range

50-100,000   Lux (20-400,000 Lux in HDR mode)

Max   illumination variation between markers

6:13 (1000:1 in HDR mode)

Certifications

IEC 60601-1, FCC Part   15 Class A, RoHS and WEEE compliant

Drift: temperature,   pressure, light intensity, marker orientation, motion blur, exposure settings

Insignificant

Hazard warnings issued

Marker out of FOM; Thermal   instability; Temperature out of range; Shadow over target

Operating   system

MS-Windows 7/Win 8/Win   10, Linux, 32bit and 64bit

Minimal   computer hardware

2GHz CPU, 1 GB RAM, 1   GB disk space


1. 单目标(Xpoint),在40-2500px深度平均超过20,000个位置

2. 单目标深度1875px,150勒克斯,20ms快门

3. 在明亮的光照下,黑色/灰色目标的追踪范围可以扩展到20:1


MicronTracker测量区域


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MicronTracker配件


l   CLARONAV工具

ClaroNav工具是一个符合人体工程学的探头手柄,有两个固定的

目标,坚实耐用。


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l   指针工具

指针是一个符合人体工程学的探头手柄,有两个固定的目标,坚实

耐用。


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l   CLARONAV参考系统

多面铝参考主体与棋盘图案永久附着。刚性接合,调整方便。





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l 可粘贴Duramark工具包

Duramark跟踪目标(Xpoints),由一种耐用的粘合剂材料制成,根

据ISO 13402-1995进行了测试,可承受100多次蒸汽灭菌循环。

每个工具包包含8个单Xpoint (r=12mm), 8个椭圆形双Xpoint

(r=12mm)和一个63 Xpoint网格的大型“自行裁剪”表单。


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