[發明專利]手術刀跟蹤方法與裝置及數字立體顯微鏡系統

有效

• 申請號: 201210579615.5
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103006332A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 邵航;吳勉;葉斌;朱春興
• 申請（專利權）人: 廣東圣洋信息科技實業有限公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及手術導航技術領域，特別是涉及一種手術刀跟蹤方法與裝置及數字立體顯微鏡系統。

背景技術

數字顯微鏡，將CCD或者CMOS等成像元器件內置到顯微鏡內部，再通過USB、1394接口或視頻接口將圖像導入到PC內或顯示在監視器上。采用高分辨率的成像元器件，可以獲得更高的放大倍數，從而擺脫了光學目鏡對觀察者的束縛。

在眾多的手術器械當中，手術刀是應用最為廣泛的一種，它是外科手術操作過程中，在組織或器官上造成切口的唯一工具。如果采用數字顯微鏡對手術刀進行跟蹤，獲取手術刀在當前手術區域的各種位置和深度信息，提供有價值的數據，有利于醫生對手術的遠程遙控。

由于普通的數字顯微鏡所拍攝的圖像是平面的，對圖像進行分析所提取的手術刀的位置和深度信息與實際位置和深度仍有差距，而差距將增加手術風險，不利于提高手術操作的質量。

發明內容

基于上述情況，本發明提出了一種手術刀跟蹤方法與裝置及數字立體顯微鏡系統，以提高手術刀跟蹤的精確度。

一種手術刀跟蹤方法，包括步驟：

采用數字立體顯微鏡系統獲取手術區域的左右雙目視頻圖像；

在其中一目視頻圖像中，以預定大小的宏塊為單位，采用幀差法確定圖像中的運動區域，根據手術刀與機體組織的色彩差，從所述運動區域中定位出手術刀區域；

在另一目視頻圖像中，按照左右目視頻圖像的位置對應關系，尋找色彩值與所述其中一目視頻圖像的所述手術刀區域的色彩值差異最小的區域，將該區域作為所述另一目視頻圖像的手術刀區域，

所述其中一目為左右雙目中的任意一目。

一種手術刀跟蹤裝置，包括：

視頻圖像獲取模塊，用于采用數字立體顯微鏡系統獲取手術區域的左右雙目視頻圖像；

手術刀區域單目定位模塊，用于在其中一目視頻圖像中，以預定大小的宏塊為單位，采用幀差法確定圖像中的運動區域，根據手術刀與機體組織的色彩差，從所述運動區域中定位出手術刀區域；

手術刀區域對應搜索模塊，用于在另一目視頻圖像中，按照左右目視頻圖像的位置對應關系，尋找色彩值與所述其中一目視頻圖像的所述手術刀區域的色彩值差異最小的區域，將該區域作為所述另一目視頻圖像的手術刀區域，

所述其中一目為左右雙目中的任意一目。

本發明手術刀跟蹤方法與裝置及數字立體顯微鏡系統，由于采用了前述基于宏塊的幀差法，解決了區域檢測容易受背景干擾的問題，提高了手術刀定位的準確度，又由于采用了基于色彩差異的對比分析法，并利用左右目圖像對應關系，參考其中一目手術刀區域確定另一目手術刀區域，能夠快速準確地對手術刀進行定位，提高了跟蹤效率。從所定位出的左右兩目視頻圖像中的手術刀區域中提取的位置和深度信息更為精確，經過后續疊加處理，得到三維顯示效果，為醫生提供具有立體感的手術環境。

附圖說明

圖1為為本發明手術刀跟蹤方法的流程示意圖；

圖2為采用本發明手術刀跟蹤方法定位出的左右雙目視頻圖像中手術刀區域的示意圖；

圖3為本發明手術刀跟蹤裝置的結構示意圖。

具體實施方式

數字立體顯微系統，具有兩個并排的成像元器件，在不同的視角實時采集被觀察物體，對得到的雙目圖像經過處理后，可以形成立體視覺。在很多專業領域，如手術操作過程、對空間探索機器人的遠程操控等領域，需要為操作者提供實時的帶有立體感的視覺感受，通過立體顯示技術，被觀察的物體的第三維信息得以被探知，從而實現精確控制工作過程、減少誤判斷的目的，數字立體顯微顯示系統既可以滿足這種需求。

本發明借助上述數字立體顯微鏡系統實現對手術刀的跟蹤，下面結合附圖與實施例詳細解釋本發明。

本發明手術刀跟蹤方法，如圖1所示，包括步驟：

步驟S101、采用數字立體顯微鏡系統獲取手術區域的左右雙目視頻圖像；

步驟S102、在其中一目視頻圖像中，以預定大小的宏塊為單位，采用幀差法確定圖像中的運動區域，根據手術刀與機體組織的色彩差，從所述運動區域中定位出手術刀區域；

步驟S103、在另一目視頻圖像中，按照左右目視頻圖像的位置對應關系，尋找色彩值與所述其中一目視頻圖像的所述手術刀區域的色彩值差異最小的區域，將該區域作為所述另一目視頻圖像的手術刀區域。

所述其中一目為左右雙目中的任意一目。