[发明专利]一种内窥镜视野自主控制方法、系统及介质

权利要求书

1.一种内窥镜视野自主控制方法，其特征在于，包括：

获取内窥镜摄像头的视觉反馈和绳驱机械臂的真实绳长；

基于视觉反馈计算图像清晰度，对手术器械尖端进行分割和定位；基于真实绳长建立绳索-末端运动学模型和位置级RCM约束方程；

建立手术视野调整的优化模型；

利用基于多目标优化的手术视野智能调整方法计算内窥镜摄像头的期望速度；

建立速度级RCM约束方程和末端-绳索逆运动学模型，解算得到绳索长度，对持镜机器人进行运动控制。

2.如权利要求1所述的一种内窥镜视野自主控制方法，其特征在于，所述对手术器械尖端进行分割和定位包括：

(1)提取ROI图像；

(2)将ROI图像转换为器械尖端的灰度图像；

(3)对灰度图像进行中值滤波，进而得到滤波后的图像；

(4)将滤波后的图像转换为器械尖端的二值图像；

(5)提取二值图像中器械尖端的的轮廓；

(6)筛选二值图像中器械尖端的的轮廓；

(7)计算器械尖端的重心；

(8)计算系统跟踪点。

3.如权利要求1所述的一种内窥镜视野自主控制方法，其特征在于，所述建立手术视野调整的优化模型包括：器械尖端图像特征的跟踪模型、方向误差的手眼协调模型、图像清晰度的优化模型、位置级和速度级的安全约束模型。

4.如权利要求3所述的一种内窥镜视野自主控制方法，其特征在于，所述器械尖端图像特征的跟踪模型具体为：

式中，

其中，t代表时间，f_u、f_v、u₀及v₀表示内窥镜摄像头的内参；u_tips,v_tips分别代表器械末端的像素坐标；K_p是常对角矩阵；s_des,s_tips分别代表期望的跟踪点和实际器械末端跟踪点的像素坐标；K_p,track和K_d,track都是正常数，分别t时刻和t-1时刻实际器械末端跟踪点s_tips和期望跟踪点s_des之间的像素距离；(J_lap)^#为J_lap的伪逆。

5.如权利要求3所述的一种内窥镜视野自主控制方法，其特征在于，所述方向误差的手眼协调模型具体为：

其中，β^k(k＝t,t-1)表示方向误差：

β^k＝atan2[-^lapA₀(2,2),-^lapA₀(1,2)] (6)

式中K_p,coor和K_d,coor都是正常数，^lapA₀(2,2),^lapA₀(1,2)分别表示矩阵^lapA₀第二行第二列和第一行第二列的元素。