[发明专利]一种咽拭子头部的跟踪与轨迹预测方法

说明书

本发明提供一种咽拭子头部的跟踪与轨迹预测方法，包括以下步骤：实时采集被采样人员进行咽拭子采样过程中口腔内的视频数据，并将该视频数据在显示器上实时显示；通过目标识别算法得到咽拭子棉签头部的位置框，将所述位置框的中心点作为咽拭子棉签头部的识别锚点；根据识别锚点估计预测锚点并作为跟踪锚点在视频中显示，再将跟踪锚点输入轨迹预测模型后输出轨迹线，并将轨迹线在显示器上实时显示和更新。通过实时跟踪采样过程中咽拭子棉签头部及预测咽拭子棉签头部的轨迹，并将跟踪标识点和预测轨迹加载至被采样人员的口腔视频数据中形成示教视频，被采用人员通过示教视频的辅助可快速有效的对自己进行咽拭子采样。

技术领域

本发明涉及咽拭子采样技术，具体涉及一种咽拭子头部的跟踪与轨迹预测方法。

背景技术

在咽拭子采样过程中，咽拭子棉签采集细菌培养能分离出致病菌，是诊断新冠病毒感染最主要采样方法。目前，无论是通过机械臂进行咽拭子采样还是人工进行咽拭子采样，在被采样人员的口腔内均会形成采样轨迹，而正确的采样轨迹会提高咽拭子采样的效率。

CN112932546A-一种基于视觉分析的咽拭子采样方法，描述了一种通过机械臂在患者口腔内部进行采样的方法，文件中提到“在步骤4.2中，判断实时获取的各个坐标与预设的目标坐标的差异度；在步骤4.3中，基于差异度的结果，调整预设的采样路径，以得到实时的采样路径。”根据描述可知：(1)摄像头安装在机械臂上，随机械臂移动，而其识别的目标为口腔内部采样位置，视觉识别的目标是静止的；(2)咽拭子与机械臂是一个整体，采样轨迹是机械臂的路径规划问题；(3)因此在摄像头移动过程中需要实时确定口腔可采样部位的坐标位置，所述差异度为口腔可采样部位的坐标位置差异；(4)以采样位置为目标点，根据是实时识别的位置差异，实时调整预设的采样路径，即机械臂的运动路径。其采样路径通过预设形成，根据预设的采样路径进行采样的话，则对采样过程具有一定的限制，特别是自助式咽拭子采样过程中被采样人员很难准确地按预设的采样路径进行咽拭子采样。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种咽拭子头部的跟踪与轨迹预测方法，目的在于在被采样人员自助式咽拭子采样过程中，可为被采样人员提供示教视频，在示教视频中实时跟踪显示咽拭子棉签头部的位置及实时规划咽拭子棉签头部的轨迹线，以提示被采样人员按实时更新的轨迹线进行咽拭子采样，咽拭子棉签头部需按所示的轨迹线在口腔内移动，以便于被采样人员能快速有效地对自己进行咽拭子采样。

一种咽拭子头部的跟踪与轨迹预测方法，包括以下步骤：

步骤1：实时采集被采样人员进行咽拭子采样过程中口腔内的视频数据，并将该视频数据在显示器上实时显示；

步骤2：截取所述视频数据存在有咽拭子棉签头部的第t-1视频帧和第t视频帧，通过目标识别算法对所述第t-1视频帧和第t视频帧中咽拭子棉签头部进行目标检测并得到咽拭子棉签头部的位置框，将所述位置框的中心点作为咽拭子棉签头部的识别锚点；获取第t-1视频帧中的识别锚点并作为第t-1识别锚点，获取第t视频帧中的识别锚点并作为第t识别锚点，所述t的初始值为2；

步骤3：根据所述第t-1识别锚点的均值通过状态转移矩阵估计第t预测锚点的均值，并计算出所述第t识别锚点和第t预测锚点的均值误差，并通过所述均值误差更新所述第t预测锚点的协方差；

步骤4：当所述协方差小于设定阈值时，则计算所述第t预测锚点的均值向量并将该均值向量的坐标数据作为第t跟踪锚点的位置坐标，并在显示屏上通过标识点显示该位置坐标且执行步骤5；否则执行步骤3；

步骤5：令t＝t+1，并同时执行步骤2和步骤6；

步骤6：将t-1跟踪锚点至t+1跟踪锚点的位置坐标进行归一化处理并输入以长短期记忆网络LSTM为主干构建的轨迹预测模型中并输出轨迹点；

步骤7：将所述轨迹点进行并联拟合成一个完整的轨迹线，并在显示器上的所述视频数据中实时显示和更新所述轨迹线。