[发明专利]手术刀跟踪方法与装置及数字立体显微镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及手术导航技术领域，特别是涉及一种手术刀跟踪方法与装置及数字立体显微镜系统。

背景技术

数字显微镜，将CCD或者CMOS等成像元器件内置到显微镜内部，再通过USB、1394接口或视频接口将图像导入到PC内或显示在监视器上。采用高分辨率的成像元器件，可以获得更高的放大倍数，从而摆脱了光学目镜对观察者的束缚。

在众多的手术器械当中，手术刀是应用最为广泛的一种，它是外科手术操作过程中，在组织或器官上造成切口的唯一工具。如果采用数字显微镜对手术刀进行跟踪，获取手术刀在当前手术区域的各种位置和深度信息，提供有价值的数据，有利于医生对手术的远程遥控。

由于普通的数字显微镜所拍摄的图像是平面的，对图像进行分析所提取的手术刀的位置和深度信息与实际位置和深度仍有差距，而差距将增加手术风险，不利于提高手术操作的质量。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种手术刀跟踪方法与装置及数字立体显微镜系统，以提高手术刀跟踪的精确度。

一种手术刀跟踪方法，包括步骤：

采用数字立体显微镜系统获取手术区域的左右双目视频图像；

在其中一目视频图像中，以预定大小的宏块为单位，采用帧差法确定图像中的运动区域，根据手术刀与机体组织的色彩差，从所述运动区域中定位出手术刀区域；

在另一目视频图像中，按照左右目视频图像的位置对应关系，寻找色彩值与所述其中一目视频图像的所述手术刀区域的色彩值差异最小的区域，将该区域作为所述另一目视频图像的手术刀区域，

所述其中一目为左右双目中的任意一目。

一种手术刀跟踪装置，包括：

视频图像获取模块，用于采用数字立体显微镜系统获取手术区域的左右双目视频图像；

手术刀区域单目定位模块，用于在其中一目视频图像中，以预定大小的宏块为单位，采用帧差法确定图像中的运动区域，根据手术刀与机体组织的色彩差，从所述运动区域中定位出手术刀区域；

手术刀区域对应搜索模块，用于在另一目视频图像中，按照左右目视频图像的位置对应关系，寻找色彩值与所述其中一目视频图像的所述手术刀区域的色彩值差异最小的区域，将该区域作为所述另一目视频图像的手术刀区域，

所述其中一目为左右双目中的任意一目。

本发明手术刀跟踪方法与装置及数字立体显微镜系统，由于采用了前述基于宏块的帧差法，解决了区域检测容易受背景干扰的问题，提高了手术刀定位的准确度，又由于采用了基于色彩差异的对比分析法，并利用左右目图像对应关系，参考其中一目手术刀区域确定另一目手术刀区域，能够快速准确地对手术刀进行定位，提高了跟踪效率。从所定位出的左右两目视频图像中的手术刀区域中提取的位置和深度信息更为精确，经过后续叠加处理，得到三维显示效果，为医生提供具有立体感的手术环境。

附图说明

图1为为本发明手术刀跟踪方法的流程示意图；

图2为采用本发明手术刀跟踪方法定位出的左右双目视频图像中手术刀区域的示意图；

图3为本发明手术刀跟踪装置的结构示意图。

具体实施方式

数字立体显微系统，具有两个并排的成像元器件，在不同的视角实时采集被观察物体，对得到的双目图像经过处理后，可以形成立体视觉。在很多专业领域，如手术操作过程、对空间探索机器人的远程操控等领域，需要为操作者提供实时的带有立体感的视觉感受，通过立体显示技术，被观察的物体的第三维信息得以被探知，从而实现精确控制工作过程、减少误判断的目的，数字立体显微显示系统既可以满足这种需求。

本发明借助上述数字立体显微镜系统实现对手术刀的跟踪，下面结合附图与实施例详细解释本发明。

本发明手术刀跟踪方法，如图1所示，包括步骤：

步骤S101、采用数字立体显微镜系统获取手术区域的左右双目视频图像；

步骤S102、在其中一目视频图像中，以预定大小的宏块为单位，采用帧差法确定图像中的运动区域，根据手术刀与机体组织的色彩差，从所述运动区域中定位出手术刀区域；

步骤S103、在另一目视频图像中，按照左右目视频图像的位置对应关系，寻找色彩值与所述其中一目视频图像的所述手术刀区域的色彩值差异最小的区域，将该区域作为所述另一目视频图像的手术刀区域。

所述其中一目为左右双目中的任意一目。