面向機(jī)器人輔助外科手術(shù)的腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航方法研究.pdf

1、機(jī)器人輔助外科手術(shù)是最近三十年發(fā)展起來(lái)的一種新型的手術(shù)方式，其具有術(shù)時(shí)創(chuàng)傷小、術(shù)后恢復(fù)快的優(yōu)點(diǎn)，但外科手術(shù)機(jī)器人并非代替醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，主要作用是輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，基本沒(méi)有自主權(quán)。在目前的腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中，醫(yī)生必須指揮腹腔鏡操作者或者控制機(jī)械臂調(diào)節(jié)腹腔鏡的位置和姿態(tài)，這不僅使醫(yī)生分心，而且腹腔鏡不一定能調(diào)整到一個(gè)理想的位置，為此本文提出了一種追蹤手術(shù)器械的腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航方法。
　　面向本實(shí)驗(yàn)室在研的微創(chuàng)腹腔鏡手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，結(jié)合腹腔

2、鏡的成像原理和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)，建立了腹腔鏡的運(yùn)動(dòng)成像模型，為腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航奠定基礎(chǔ)。結(jié)合機(jī)器人輔助外科手術(shù)的環(huán)境及流程，分析腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，給出了腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航的整體流程。
　　根據(jù)外科手術(shù)過(guò)程中的常用操作，設(shè)定兩種手術(shù)狀態(tài)，結(jié)合手術(shù)狀態(tài)給出了腹腔鏡導(dǎo)航過(guò)程中的感興趣區(qū)域的詳細(xì)定義（輸出圖像），基于感興趣區(qū)域研究了腹腔鏡運(yùn)動(dòng)決策方法，用于確定腹腔鏡何時(shí)運(yùn)動(dòng)、如何運(yùn)動(dòng)，并且給出了該方法相關(guān)參數(shù)的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程。
　　

3、分析了基于均值漂移的圖像分割算法和基于核相關(guān)濾波器的目標(biāo)跟蹤算法，結(jié)合腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航的需求，分別對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使其適用于腹腔鏡視覺(jué)導(dǎo)航方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)改進(jìn)的算法與原算法進(jìn)行了對(duì)比分析，證明了改進(jìn)算法的優(yōu)點(diǎn)，最后采用多種外部依賴庫(kù)，在VS2013上編寫了腹腔鏡圖像處理的總程序。
　　詳細(xì)分析了基于視覺(jué)精確定位手術(shù)器械的方法，搭建視覺(jué)定位手術(shù)器械的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)進(jìn)行了相機(jī)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和手術(shù)器械的快速和精確定位實(shí)驗(yàn)。結(jié)合定位實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，