基于視覺的微創(chuàng)心臟手術(shù)機器人心跳運動跟蹤研究.pdf

1、心臟病一直是人群中的高發(fā)病，每年進行的心臟手術(shù)非常多。相比于傳統(tǒng)的開腔式心臟手術(shù)，微創(chuàng)心臟手術(shù)機器人以其瘡口小，身體恢復(fù)速度快，而深受病人的青睞。但是，在進行微創(chuàng)心臟手術(shù)時，心臟的運動一直是影響著微創(chuàng)心臟手術(shù)效果的一個關(guān)鍵因素，它正在制約著微創(chuàng)心臟手術(shù)機器人的普及。所以，研究進行微創(chuàng)心臟手術(shù)時，病人心臟表面運動的跟蹤工作成為了當(dāng)務(wù)之急。
　　本文提出了一種新的微創(chuàng)心臟手術(shù)中心臟運動跟蹤的算法，利用心臟表面上的特征進行特征匹配，進而

2、獲得兩幀圖像上一些對應(yīng)點的位置信息，然后結(jié)合基于B樣條曲線的跟蹤算法，對心臟表面的目標區(qū)域進行跟蹤。相比于基于面積的跟蹤方法，這種算法在不降低跟蹤精度的情況下，同時保證非常高的跟蹤效率。
　　首先，提出了快速地檢測并提取心臟表面的特征點的方法。同時，為了快速高效地進行特征匹配，本文應(yīng)用了分層的快速進行二值化特征匹配的方法。其次，根據(jù)匹配后的對應(yīng)特征點的位置信息，建立了心臟表面的稀疏運動場。利用獲得的心臟表面的運動場，本文提出了一種

3、快速穩(wěn)定的基于B樣條曲線運動模型的跟蹤方法，可以完成對目標點的跟蹤工作。同時，利用三角測量法完成了心臟表面上目標點的三維重建工作，獲得心臟表面目標點的三維運動軌跡。最后，本文在心臟運動的視頻上進行了大量的實驗，對提出的基于B樣條曲線的心臟運動跟蹤算法進行了驗證，獲得了心臟表面上不同位置處目標點的運動軌跡，即不同時刻目標點的三維坐標信息。然后本文利用傅里葉函數(shù)對心臟運動的曲線進行了頻率分析，獲得了心臟運動的規(guī)律與頻率特征。
　　實驗