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硬管內窺鏡旋轉角度測量方法和裝置

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2021-08-19
  • 技術成熟度:可以量產
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN201810101150.X 
  • 技術(專利)名稱 硬管內窺鏡旋轉角度測量方法和裝置 
  • 項目單位 艾瑞邁迪醫療科技(北京)有限公司
  • 發明人 楊峰 
  • 行業類別 其他領域
  • 技術成熟度 可以量產
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 李舒涵
  • 發布時間 2021-08-19  
  • 01

    項目簡介

    本發明提供一種硬管內窺鏡旋轉角度測量方法,所述硬管內窺鏡的視場光闌設有標記點,方法包括:當采集到的硬管內窺鏡圖像與虛擬硬管內窺鏡圖像在預設的坐標系中重疊時,確定并記錄標記點在所述坐標系中的第一坐標;在硬管內窺鏡旋轉后實時確定并記錄所述標記點在所述坐標系中的第二坐標;根據第一坐標、第二坐標、硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標,計算所述硬管內窺鏡的旋轉角度。本發明還提出一種硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置。本發明的硬管內窺鏡旋轉角度測量方法和裝置,無需在硬管內窺鏡外部增設標志物即可實現硬管內窺鏡旋轉角度的準確測量,避免了醫生在手術過程中受標志物干擾,避免增加醫生手術難度。
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  • 02

    說明書

    1.一種硬管內窺鏡旋轉角度測量方法,其特征在于,所述硬管內窺鏡的視場光闌設有一標記點,所述標記點為設置在所述視場光闌上的凸起或凹槽,所述硬管內窺鏡旋轉角度測量方法包括:當采集到的硬管內窺鏡圖像與虛擬硬管內窺鏡圖像在預設的坐標系中重疊時,確定并記錄所述標記點在所述坐標系中的第一坐標;在硬管內窺鏡旋轉后,實時確定并記錄所述標記點在所述坐標系中的第二坐標,定義所述第一坐標和所述第二坐標為所述標記點的坐標;所述確定所述標記點在所述坐標系中的坐標具體包括:從所述硬管內窺鏡圖像中檢測硬管內窺鏡邊緣對應的橢圓,確定所述橢圓在所述坐標系中的坐標,根據所述橢圓在所述坐標系中的坐標,計算所述橢圓對應的橢圓方程;根據所述橢圓方程,對硬管內窺鏡視野進行區域分割,得出硬管內窺鏡輪廓;提取所述硬管內窺鏡輪廓上的點,所述點包括所述標記點;將每個點分別代入所述橢圓方程中,計算歸一化距離值,根據所述歸一化距離值,生成相應的距離曲線,通過一維高斯函數對所述距離曲線進行卷積計算,得到放大的第一距離曲線;當所述標記點為設置在所述視場光闌上的凸起,則確定所述第一距離曲線中響應最大處為凸起位置,定義所述凸起位置在所述坐標系中的坐標為所述標記點的坐標;根據所述第一坐標、所述第二坐標、以及所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標,計算所述硬管內窺鏡的旋轉角度。2.根據權利要求1所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量方法,其特征在于,所述得到放大的第一距離曲線后還包括:當所述標記點為設置在所述視場光闌上的凹槽,則確定所述第一距離曲線中響應最小處為凹槽位置,定義所述凹槽位置在所述坐標系中的坐標為所述標記點的坐標。3.根據權利要求1至2任一項所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量方法,其特征在于,所述當采集到的硬管內窺鏡圖像與虛擬硬管內窺鏡圖像在預設的坐標系中重疊時,確定并記錄所述標記點在所述坐標系中的第一坐標步驟之前還包括:檢測所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標。4.根據權利要求3所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量方法,其特征在于,所述檢測所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標具體包括:接收內窺鏡圖像采集器上傳的多幀棋盤格圖像;每幀棋盤格圖像為:所述硬管內窺鏡與所述內窺鏡圖像采集器裝配后保持硬管內窺鏡不動狀態下,所述內窺鏡圖像采集器旋轉后從棋盤格板中采集到的棋盤格圖像,所述棋盤格板設置有角點并安裝在所述硬管內窺鏡前方;將接收到的每幀棋盤格圖像置于所述坐標系中,確定每幀棋盤格圖像中的每個角點在所述坐標系中的坐標;根據每幀棋盤格圖像中的同一角點在所述坐標系中的坐標,計算所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標。5.根據權利要求4所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量方法,其特征在于,所述根據每幀棋盤格圖像中的同一角點在所述坐標系中的坐標,計算所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標具體為:針對每一角點,采集每幀棋盤格圖像中對應角點在所述坐標系中的坐標,所采集到的對應角點的坐標點形成點集組;針對每一點集組,對點集組中所有坐標點擬合軌跡圓,確定對應軌跡圓圓心坐標點;計算所有角點對應的軌跡圓圓心坐標點,根據所有角點對應的軌跡圓圓心坐標點,計算所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標。6.一種硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置,其特征在于,所述硬管內窺鏡的視場光闌設有一標記點,所述硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置包括:坐標確定模塊,用于當采集到的硬管內窺鏡圖像與虛擬硬管內窺鏡圖像在預設的坐標系中重疊時,確定并記錄所述標記點在所述坐標系中的第一坐標;以及在硬管內窺鏡旋轉后,實時確定并記錄所述標記點在所述坐標系中的第二坐標,定義所述第一坐標和所述第二坐標為所述標記點的坐標;所述坐標確定模塊用于確定所述標記點在所述坐標系中的坐標的細化功能模塊還包括:邊緣確定單元,用于從所述硬管內窺鏡圖像中檢測硬管內窺鏡邊緣對應的橢圓,確定所述橢圓在所述坐標系中的坐標,根據所述橢圓在所述坐標系中的坐標,計算所述橢圓對應的橢圓方程;輪廓確定單元,用于根據所述橢圓方程,對硬管內窺鏡視野進行區域分割,確定硬管內窺鏡輪廓;標記確定單元,用于提取所述硬管內窺鏡輪廓上的點,所述點包括所述標記點;將每個點分別代入所述橢圓方程中,計算歸一化距離值,根據所述歸一化距離值,生成相應的距離曲線,通過一維高斯函數對所述距離曲線進行卷積計算,得到放大的第一距離曲線;當所述標記點為設置在所述視場光闌上的凸起,確定所述第一距離曲線中響應最大處為凸起位置,定義所述凸起位置在所述坐標系中的坐標為所述標記點的坐標;旋轉角度計算模塊,用于根據所述第一坐標、所述第二坐標、以及所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標,計算所述硬管內窺鏡的旋轉角度。7.根據權利要求6所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置,其特征在于,所述標記確定單元,還用于當所述標記點為設置在所述視場光闌上的凹槽,確定所述第一距離曲線中響應最小處為凹槽位置,定義所述凹槽位置在所述坐標系中的坐標為所述標記點的坐標。8.根據權利要求6至7任一項所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置,其特征在于,還包括:軸心檢測模塊,用于檢測所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標。9.根據權利要求8所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置,其特征在于,所述軸心檢測模塊包括:圖像接收單元,用于接收內窺鏡圖像采集器上傳的多幀棋盤格圖像;每幀棋盤格圖像為:所述硬管內窺鏡與所述內窺鏡圖像采集器裝配后保持硬管內窺鏡不動狀態下,所述內窺鏡圖像采集器旋轉后從棋盤格板中采集到的棋盤格圖像,所述棋盤格板設置有角點并安裝在所述硬管內窺鏡前方;角點確定單元,用于將接收到的每幀棋盤格圖像置于所述坐標系中,確定每幀棋盤格圖像中的每個角點在所述坐標系中的坐標;軸心計算單元,用于根據每幀棋盤格圖像中的同一角點在所述坐標系中的坐標,計算所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標。10.根據權利要求9所述的硬管內窺鏡旋轉角度測量裝置,其特征在于,所述軸心計算單元包括:角點坐標采集子單元,用于針對每一角點,采集每幀棋盤格圖像中對應角點在所述坐標系中的坐標,所采集到的對應角點的坐標點形成點集組;軌跡圓擬合子單元,用于針對每一點集組,對點集組中所有坐標點擬合軌跡圓,確定對應軌跡圓圓心坐標點;軸心坐標計算子單元,用于計算所有角點對應的軌跡圓圓心坐標點,根據所有角點對應的軌跡圓圓心坐標點,計算所述硬管內窺鏡的旋轉軸軸心在所述坐標系中的第三坐標。
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專利技術附圖

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