本发明专利技术公开了一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，包括：咽后壁视觉信息处理模块，用于采用基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理，完成咽后壁的空间坐标区域确定，并从摄像头坐标系映射到世界坐标系；咽拭子触觉信息处理模块，用于采用基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，分析咽拭子的接触力觉，完成咽后壁的深度坐标区域的校正，获取有效采集所需的最小力觉，同时避免对口腔内壁组织的过度损伤；识别与定位模块，综合咽后壁的空间坐标区域、校正后的深度坐标区域实现咽后壁的空间识别和定位。本发明专利技术通过机器视觉、力感触觉，引入机器人技术进入口咽拭子采样流程，视触融合精准完成咽后壁(口咽拭子采集部位)的准确识别与定位。别与定位。别与定位。
【技术实现步骤摘要】
基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置
[0001]本专利技术涉及医学检测、咽拭子采集、医疗机器人等领域，尤其涉及一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，该装置通过视触信息综合处理，机器人智能完成咽试子采集部位——咽后壁的准确识别与定位，为机器人高效便捷地完成咽拭子采样提供技术支撑。
技术介绍
[0002]口咽拭子是一种从咽喉处收集鼻腔分泌物的临床测试样本的方法，对采集样本进行分析，以确定是否存在生物体或其他疾病的临床标记。面对COVID
‑
19、SARS等新发突发传染病疫情，咽拭子采样是疫情防控的有效手段。目前口咽试子采样均采用人工方式，医护人员需全天穿戴防护服工作，采样工作负荷高，消耗大量医疗人力资源。引入机器人技术进入口咽拭子采样流程，替代医护人员完成咽试子采集，具有重要的现实需求和社会意义。
[0003]咽后壁(口咽试子采集部位)的准确识别与定位是机器人咽拭子采样面对的核心问题。目前通常的解决方案为机器人远程遥操作，医护人员在后端通过视频和力感设备远程确认咽后壁位置。其本质还是人工确认，对于医护人员的学习曲线高，医护人员工作负荷下降十分有限。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，本专利技术针对新冠疫情期间的核酸检测咽拭子采样需求，引入机器人技术进入口咽拭子采样流程，设计了基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理、基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，通过机器视觉、力感触觉，完成口咽拭子区域的准确智能识别，为机器替代人完成咽拭子自动采样提供重要信息参考，推进人机共融智能操作的新型咽拭子采样模式，详见下文描述：
[0005]第一方面，一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，所述识别装置包括：
[0006]咽后壁视觉信息处理模块，用于采用基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理，完成咽后壁的空间坐标区域确定，并从摄像头坐标系映射到世界坐标系；
[0007]咽拭子触觉信息处理模块，用于采用基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，分析咽拭子的接触力觉，完成咽后壁的深度坐标区域的校正，获取有效采集所需的最小力觉，同时避免对口腔内壁组织的过度损伤；
[0008]识别与定位模块，综合咽后壁的空间坐标区域、校正后的深度坐标区域实现咽后壁的空间识别和定位。
[0009]第二方面，一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，所述装置包括：处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器调用存储器中存储的程序指令以使装置执行以下步骤：
[0010]采用基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理，完成咽后壁的空间坐标区域确定，并
从摄像头坐标系映射到世界坐标系；
[0011]采用基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，分析咽拭子的接触力觉，完成咽后壁的深度坐标区域的校正，获取有效采集所需的最小力觉，同时避免对口腔内壁组织的过度损伤；
[0012]综合咽后壁的空间坐标区域、校正后的深度坐标区域实现咽后壁的空间识别和定位。
[0013]第三方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时使所述处理器执行第二方面中的处理器中的步骤。
[0014]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0015]1、本专利技术公开的视触融合的咽后壁识别框架，综合利用视觉摄像头和力觉传感器信息，完成咽后壁(口咽试子采集部位)的准确识别与定位，为机器人自主完成咽拭子采样提供重要的信息参考；
[0016]2、本专利技术通过构建咽拭子采用空间模板，利用68个人脸关键点与口咽位置的拓扑结构关系，完成咽后壁的准确识别与定位；
[0017]3、本专利技术设计的基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，有效过滤平台振动等力反馈噪声信息，保证样本有效采集的最小力度，提升采集有效性，同时避免对口腔内壁组织的过度损伤。
附图说明
[0018]图1为一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置的结构示意图；
[0019]图2为咽后壁视觉信息处理模块的结构示意图；
[0020]图3为咽拭子触觉信息处理模块的结构示意图；
[0021]图4为视触融合的咽后壁识别装置的内部流程图；
[0022]图5为人脸68个特征点位置示意图；
[0023]图6为基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理的技术示意图；
[0024]图7为基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理的流程图；
[0025]图8为相机坐标系咽部区域包络测试结果的示意图；
[0026]其中，坐标轴单位为毫米。
[0027]图9为基于算数平均的咽拭子触觉信息处理的流程图；
[0028]图10为一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置的另一结构示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0030]实施例1
[0031]针对以上问题，从实际出发，本专利技术实施例利用人工智能技术，设计了一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，参见图1，该识别装置包括：基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理模块1、基于算数平均的咽拭子触觉信息处理模块2、及识别与定位模块
3，
[0032]咽后壁视觉信息处理模块1，用于采用基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理，完成咽后壁的空间坐标区域确定，并从摄像头坐标系映射到世界坐标系；
[0033]咽拭子触觉信息处理模块2，用于采用基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，分析咽拭子的接触力觉，完成咽后壁的深度坐标区域的校正，获取有效采集所需的最小力觉，同时避免对口腔内壁组织的过度损伤；
[0034]识别与定位模块3，综合咽后壁的空间坐标区域、校正后的深度坐标区域实现咽后壁的空间识别和定位。
[0035]通过上述三个模块之间的相互配合使得机器人能自主完成咽后壁的准确识别与定位，为机器替代人完成咽拭子自动采样提供重要的信息参考。
[0036]应用机器人技术完成咽拭子采样，必须准确定位采样区域。不同于传统遥操作采样机器人的后端人工确认方式，本专利技术实施例综合运用摄像头和力觉传感器，构建智能识别与定位咽拭子采样的空间有效区域，通过基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理利用视觉信息划定咽后壁的空间坐标区域，基于算数平均的咽拭子触觉信息处理对咽后壁的深度坐标区域进行精细校正，综合划定咽拭子有效采样区域(咽后壁)的空间坐标。通过基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理应用视觉技术划定咽后壁的空间坐标区域，将摄像头布置在人脸的对面位置，确保采集对象的人脸区域准确获取，获取包含人脸的二维彩色图像，然后通过模板匹配检测，获取68个人脸关键点坐标确定口腔嘴唇的坐标位置，当人张嘴待采集时，其咽后壁和口腔嘴唇具有生理结构的拓扑关系，根据口腔与咽后壁的空间拓扑关系计算出咽后壁的空间坐标区域。
[0037]即，参见图2，该咽后本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，其特征在于，所述识别装置包括：咽后壁视觉信息处理模块，用于采用基于模板匹配的咽后壁视觉信息处理，完成咽后壁的空间坐标区域确定，并从摄像头坐标系映射到世界坐标系；咽拭子触觉信息处理模块，用于采用基于算数平均的咽拭子触觉信息处理，分析咽拭子的接触力觉，完成咽后壁的深度坐标区域的校正，获取有效采集所需的最小力觉，同时避免对口腔内壁组织的过度损伤；识别与定位模块，综合咽后壁的空间坐标区域、校正后的深度坐标区域实现咽后壁的空间识别和定位。2.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，其特征在于，所述咽后壁视觉信息处理模块包括：第一获取单元，用于运用摄像头获取包含人脸的二维彩色图像，通过模板匹配检测获取人脸关键点坐标进而确定口腔嘴唇的坐标位置；第二获取单元，用于根据口腔与咽后壁的空间拓扑关系计算出咽后壁的空间坐标区域。3.根据权利要求1所述的一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，其特征在于，所述咽拭子触觉信息处理模块包括：布置单元，用于将力觉传感器布置在咽拭子后端与拭子处于一条水平线上；处理单元，用于基于算数平均完成连续触觉信号处理，确定信号采样频率、采样力觉平均值和力觉域带宽；校正单元，用于校正咽后壁的深度坐标区域，划定咽拭子有效采样区域的空间坐标。4.根据权利要求2所述的一种基于模板匹配与算数平均的咽后壁视触识别装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：检测通过二维彩色图像对嘴部外轮廓进行检测，通过像素坐标系的二维坐标对相机坐标系三维坐标的转换，完成对嘴部关键点在相机坐标系下三维坐标的解算，通过人体嘴部和咽后壁的生理拓扑关系，得到咽后壁空间位置坐标，坐标连接成的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴楠，贾硕，安娜，时澳丽，
申请(专利权)人：北京清智图灵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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