【技术实现步骤摘要】
一种基于实例分割网络的角膜移植缝合操作的AR导航方法及系统
[0001]本专利技术涉及眼科手术领域，具体涉及一种基于实例分割网络的角膜移植缝合操作的AR导航方法及系统。
技术介绍
[0002]世界范围内最主要的致盲性眼疾就是角膜疾病，当人罹患感染性角膜炎并没有及时进行手术治疗时，就会造成角膜视力暂时性或者永久性的损伤，角膜疾病在我国的发病率仅次于白内障，概率约为万分之十一。近年来，我国医疗技术急速发展，一些造成视力受损并且药物无法治疗的角膜疾病，比如感染性角膜溃疡等，都可以使用深板层角膜移植手术(Deep Anterior Lamellar Keratoplasty，DALK)作为治疗方法。深板层角膜移植术的过程主要为将人眼角膜的上皮细胞和基质层去除，直到角膜仅剩下弹力层，在切除病变角膜之后，将相应完好以及厚度相同角膜填补空缺的手术方法。深板层角膜移植手术能够有效降低发生内皮细胞丢失和内皮性排斥反应的风险，减少散光等手术并发症的发生。
[0003]深板层角膜手术的提出以及发展过程极大地提高了角膜移植手术的成功率。与此...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于实例分割网络的角膜移植缝合操作的AR导航方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取板层角膜手术移植过程中的视频影像，对所述视频影像中的每一帧角膜手术图像，利用实例分割网络对所述角膜手术图像的角膜轮廓进行分割，得到角膜缝线和角膜轮廓的分割掩模；其中，所述实例分割网络包括原型掩模模块；步骤S2：对所述角膜缝线的分割掩模进行处理，获取所述角膜缝线的坐标位置；使用椭圆拟合对所述角膜轮廓的分割掩模进行处理，预测得到最佳角膜缝线位置；步骤S3：将所述最佳角膜缝线位置与所述角膜缝线的位置进行对比，判断所述角膜缝线的位置是否合格，如果不合格，给出反馈信息告知医生进行重缝；步骤S4：通过AR在当前帧的角膜轮廓图像中叠加标记，标记所述角膜缝线位置与所述最佳角膜缝线位置。2.根据权利要求1所述的基于实例分割网络的角膜移植缝合操作的AR导航方法，其特征在于，所述步骤S1：获取板层角膜手术移植过程中的视频影像，对所述视频影像中的每一帧角膜手术图像，利用实例分割网络对所述角膜手术图像的角膜轮廓进行分割，得到角膜缝线和角膜轮廓的分割掩模；其中，所述实例分割网络包括原型掩模模块，具体包括：步骤S11：将所述角膜手术图像输入实例分割网络，利用原型掩模模块获取角膜缝线与角膜轮廓的掩模系数矩阵C
n
＝(c
1 c
2 c3ꢀ…ꢀ
c
k
)和掩模矩阵V；其中，c
i
是一个n
×
k大小的矩阵；V的矩阵值只有0和1，如公式(1)所示；其中，V是一个大小为i
×
j
×
k的矩阵；k表示掩模个数；步骤S12：所述角膜缝线与角膜轮廓的掩模Mask根据下述公式(2)计算得到：Mask＝σ(VC
T
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，σ为sigmod函数。3.根据权利要求1所述的基于实例分割网络的角膜移植缝合操作的AR导航方法，其特征在于，所述步骤S2：对所述角膜缝线的分割掩模进行处理，获取所述角膜缝线的坐标位置；使用椭圆拟合对所述角膜轮廓的分割掩模进行处理，预测得到最佳角膜缝线位置，具体包括：步骤S21：将所述角膜缝线的Mask的轮廓点集按行组合成矩阵P，如公式(3)所示：其中，x和y为轮廓点坐标；步骤S22：根据公式(4)计算所述角膜缝线的中心点M：步骤S23：根据公式(5)，利用M对所述轮廓点集进行归一化处理，得到归一化矩阵B：B＝P
‑
hM
T
ꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，h是n
×
1的列向量，表示为h[i]＝1，i＝1,
…
,n；步骤S24：使用所述归一化矩阵B构建协方差矩阵D，如公式(6)所示：
步骤S25：根据公式(7)，构建矩阵E，使得EDE
T
成为一个对角矩阵，其中E是协方差矩阵D特征单位向量按行排列的矩阵，每一行都是D的一个特征向量λ：EDE
T
＝F
ꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，矩阵F是由D的特征值构成的对角矩阵，其值如公式(8)所示：其中，λ为特征向量；步骤S26：根据E中的特征向量，得出所述角膜缝线的方向；根据所述角膜缝线的中心点M及其方向，可得出角膜轮廓中线与角膜轮廓的交点P2和P3，P2P3将所述角膜轮廓分为左右两部分；遍历左右两部分角膜轮廓点坐标，求出距离所述角膜轮廓中线最远的点坐标P0,P1；根据通过P0,P1，P2,P3求最小外接矩形x
R0
,x
R1
,x
R2
,x
R3
，计算公式(9)～...
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