[發明專利]柔性手術器械跟蹤方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201711364739.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108113750B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 熊璟;甘志堅;夏澤洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 邵萌

本發明適用醫療器械技術領域，提供了一種柔性手術器械跟蹤方法、裝置、設備及存儲介質，該方法包括：根據當前時刻的手術圖像，將柔性手術器械末端所在的、手術視野邊緣的局部跟蹤區域設置為當前局部跟蹤區域，獲取下一時刻的手術圖像，以檢測柔性手術器械末端在當前局部跟蹤區域內的當前位置，根據當前位置獲取柔性手術器械的移動軌跡并輸出，若當前位置位于當前局部跟蹤區域的邊緣，則將在手術視野中拓展的下一局部跟蹤區域設置為當前局部跟蹤區域，若當前位置到達手術視野中的預設位置，則結束對柔性手術器械的跟蹤，否則繼續獲取下一時刻的手術圖像，從而有效地提高了柔性手術器械跟蹤的效率和定位精度，保證了柔性手術器械跟蹤的實時性。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，尤其涉及一種柔性手術器械跟蹤方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

在對機器人輔助手術中的柔性手術器械進行自動跟蹤時，對柔性手術器械跟蹤精度、視覺圖像中柔性手術器械識別率、以及柔性手術器械跟蹤實時性要求很高。

目前，機器人輔助手術中柔性手術器械的跟蹤方法主要有電磁跟蹤、超聲跟蹤和視覺跟蹤等方法，其中，電磁跟蹤方法容易受磁場影響導致柔性手術器械定位不準確，超聲跟蹤方法由于聲波具有衍射性，對小型器械末端的跟蹤不精確。例如，專利CN201210499929.4提出一種電磁定位的超聲穿刺導航系統，采用電磁定位和超聲影像相結合的方法對穿刺針進行定位導航，實時顯示穿刺針的路徑、任意角度較為清楚的針尖位置，由于電磁定位容易受磁場影響，該導航系統需要在無磁場或磁場干擾較弱的環境下進行定位，此外超聲波的衍射性導致該導航系統無法對針尖位置進行精準跟蹤。

柔性手術器械的視覺跟蹤方法不存在磁場干擾、衍射等問題，然而，視覺跟蹤方法需要通過提取不同時刻下的圖像特征實現柔性手術器械的實時跟蹤，圖像處理速度較慢，此外，在光照分布不均勻的條件下，視覺跟蹤方法無法估計連續多段時刻下的圖像特征，圖像特征提取容易出現局部特征丟失的情形，導致柔性手術器械跟蹤失敗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種柔性手術器械跟蹤方法、裝置、設備及存儲介質，旨在解決由于現有技術中柔術手術器械的跟蹤效率不高、定位精度不足、以及跟蹤實時性滯后嚴重的問題。

一方面，本發明提供了一種柔性手術器械跟蹤方法，所述方法包括下述步驟：

獲取攝像頭采集的當前時刻的手術圖像，根據所述當前時刻的手術圖像檢測手術視野邊緣的局部跟蹤區域是否存在柔性手術器械；

當所述手術視野邊緣的局部跟蹤區域存在所述柔性手術器械時，將所述柔性手術器械末端所在的局部跟蹤區域設置為當前局部跟蹤區域；

獲取所述攝像頭采集的下一時刻的手術圖像，在所述下一時刻的手術圖像中檢測所述柔性手術器械末端在所述當前局部跟蹤區域內的當前位置，根據所述當前位置，獲取所述柔性手術器械的移動軌跡并輸出；

判斷所述當前位置是否位于所述當前局部跟蹤區域的邊緣，是則根據所述當前位置在所述手術視野中拓展下一局部跟蹤區域，將所述下一局部跟蹤區域設置為所述當前局部跟蹤區域；

判斷所述當前位置是否到達所述手術視野中的預設位置，是則結束對所述柔性手術器械的跟蹤，否則跳轉至獲取所述攝像頭采集的下一時刻的手術圖像的步驟。

另一方面，本發明提供了一種柔性手術器械跟蹤裝置，所述裝置包括：

邊緣檢測單元，用于獲取攝像頭采集的當前時刻的手術圖像，根據所述當前時刻的手術圖像檢測手術視野邊緣的局部跟蹤區域是否存在柔性手術器械；

區域設置單元，用于當所述手術視野邊緣的局部跟蹤區域存在所述柔性手術器械時，將所述柔性手術器械末端所在的局部跟蹤區域設置為當前局部跟蹤區域；