手术针的状态监测方法、系统及计算机可读存储介质技术方案

本申请提供一种手术针的状态监测方法、系统及计算机可读存储介质，涉及图像处理领域。该手术针状态监测方法包括：将目标图像灰度化，以获得灰度图像；其中，目标图像包括目标手术针图像；获取目标图像的下一帧图像；根据灰度图像和目标图像的下一帧图像，判断目标手术针与操作头是否具有同轴性；其中，操作头包括驱动并固定目标手术针的机构；根据对同轴性的判断结果，监测目标手术针的状态。使用本申请实施例提供的手术针状态监测方法，不但能够准确判断手术针的运动是否具有同轴性，从而实现对手术针的状态监测。对手术针的状态监测。对手术针的状态监测。

【技术实现步骤摘要】
手术针的状态监测方法、系统及计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种手术针的状态监测方法、系统及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]对于需要使用手术针的外科手术，例如植发手术；植发机器人通过操纵机械臂实现对手术针的状态进行控制。
[0003]由于手术需求，存在各种类型的手术针，且手术探针的结构外形基本相近；因此，若直接进行人工区分就可能出现用错针的情况；在手术的过程中，手术针在机械臂的控制下实现手术操作，非常容易出现针头位置、角度或同轴度发生改变；不论是用错手术针还是针头的位置、角度或同轴度发生改变，都会导致手术无法顺利完成，甚至手术失败。
[0004]因此，需要一种对手术针的状态监测的方法，实现对手术针的类型判断、手术针的位置判断以及手术针的同轴度判断，避免由于手术针用错或位置变化导致手术受到影响。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种手术针的状态监测方法、系统及计算机可读存储介质，通过计算机视觉图像处理方法，不但能够准确判断手术针的类型和位置，还能实时判别手术针的位置和针运动是否具有同轴性，从而实现对手术针的状态监测。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种手术针的状态监测方法，该方法包括：将目标图像灰度化，以获得灰度图像；其中，目标图像包括目标手术针图像；获取目标图像的下一帧图像；根据灰度图像和目标图像的下一帧图像，判断目标手术针与操作头是否具有同轴性；其中，操作头包括驱动并固定目标手术针的机构；根据对同轴性的判断结果，监测目标手术针的状态。
[0007]在上述实现过程中，本申请实施例提供的手术针的状态监测方法根据目标图像的灰度图像和目标图像的下一帧图像，判断目标手术针与对应的操作头是否具有同轴性；也就是说，使用本申请实施例提供的手术针的状态监测方法能够极大避免操作过程中手术针与操作头之间的同轴度发生变化，导致手术无法正常进行的问题。
[0008]可选地，在本申请实施例中，手术针的状态监测方法还包括：根据灰度图像获取目标手术针的位置信息和类别信息。
[0009]在上述实现过程中，本申请实施例提供的手术针的状态监测方法通过对目标图像的灰度图像进行处理，获得目标手术针的位置信息和类别信息；使用本申请实施例提供的手术针的状态监测方法能够极大避免由于手术针类型取错。
[0010]可选地，在本申请实施例中，根据灰度图像获取目标手术针的位置信息和类别信息包括：对灰度图像进行预处理，获得目标图像的目标帧掩码图像；根据目标帧掩码图像获取目标手术针轮廓图，并根据目标手术针轮廓图获取目标手术针的位置信息。
[0011]在上述实现过程中，为了获取目标手术针的位置信息，对灰度图像进行预处理，获
取目标图像的目标帧掩码图像；进一步地，对于帧掩码图像提取目标手术针轮廓图；再根据手术针轮廓图，判断目标手术针的位置。由此可知，使用本申请实施例提供的手术针的状态监测方法能够基于目标图像的灰度图像，准确提取包括目标手术针图像的感兴趣区域；对感兴趣区域进行处理后得到目标手术针的位置信息，从而实现了对目标手术针位置信息的监测，有利于手术的顺利进行。
[0012]可选地，在本申请实施例中，根据灰度图像获取目标手术针的位置信息和类别信息还包括：根据灰度图像和目标手术针轮廓图获取目标手术针的针环轮廓图；根据目标手术针的针环轮廓图判断目标手术针的类别信息。
[0013]在上述实现过程中，根据灰度图像和目标手术针轮廓图像获取针环轮廓图，不同类型手术针的针环个数、针环本身参数信息以及针环之间的距离存在差异，因此，可以根据针环轮廓图实现对目标手术针类型的准确判断。
[0014]可选地，在本申请实施例中，根据目标手术针的针环轮廓图判断目标手术针的类别信息包括：根据目标手术针轮廓图，对灰度图像做掩码，以获取目标手术针灰度图像；将目标手术针的灰度图像进二值化获得目标手术针二值化图像；根据目标手术针二值化图像提取目标手术针的针环轮廓图；其中，针环位于目标手术针的针体；根据针环轮廓图判断目标手术针的类别信息。
[0015]在上述实现过程中，根据目标手术针的轮廓图获取到目标手术针的针环轮廓图的过程为，使用灰度图像对目标手术针轮廓图做掩码，以得到目标手术针二值化图像；进一步地，在目标手术针的二值化图像上提取目标手术针的针环轮廓图，通过得到的针环轮廓图获取目标手术针的针类型信息。由此可知，本申请实施例提供的手术针的状态监测方法，通过对本帧图像进行处理从而获得目标手术针的针环轮廓图，从而准确地从针环轮廓图上获取到目标手术针的类别信息。
[0016]可选地，在本申请实施例中，根据针环轮廓图判断目标手术针的类别信息包括：从针环轮廓图中获取针环的个数、每一针环的像素值以及针环在目标手术针的轴向排列顺序；根据针环的个数、像素值和轴向排列顺序，判断目标手术针的类别信息。
[0017]在上述实现过程中，由于不同手术针的针环数量、针环包括的像素值以及针环的排列顺序是存在差异的；因此本申请实施例提供的手术针的状态监测方法能够通过获取的针环数量、针环包括的像素值以及针环的排列顺序来判别目标手术针的类别，能够极大程度避免手术时取错针的问题。
[0018]可选地，在本申请实施例中，根据目标手术针二值化图像提取目标手术针的针环轮廓图包括：提取目标手术针二值化图像中的所有针环轮廓；分别计算针环轮廓的面积，并将面积值在最小阈值和最大阈值之间的针环轮廓作为目标手术针的针环轮廓。
[0019]在上述实现过程中，本申请实施例提供的针状态监测方法从目标手术针二值化图像中提取到所有的针环轮廓的面积进行计算，对计算出的所有针环轮的面积使用最小阈值和最大阈值进行筛选，对符合要求的针环轮廓作为最终的针环轮廓图；由此可知，本申请实施例对针环轮廓进行了精准筛选，能够获得正确的针环轮廓图，有利于对针环类型信息的判断。
[0020]可选地，在本申请实施例中，对灰度图像进行预处理，获得目标图像的目标帧掩码图像包括：对灰度图像进行二值分割，以得到二值分割图像；将二值分割图像进行形态学变
换，获取边缘平滑图像；根据边缘平滑图像获得目标图像的目标帧掩码图像。
[0021]在上述实现过程中，为了获取目标图像的目标帧掩码图像，首先对得到的灰度图像进行二值分割，得到二值分割图像；再对二值分割图像进行形态学变换，获得边缘平滑图像，对边缘平滑图像处理后得到最终的目标帧掩码图像。由此可知，本申请实施例对灰度图像进行了二值分割，能够克服手术中的局部光照不均的现象；对二值分割图像进行形态学变换，能够让图像中的边缘更加平滑；最后获得目标手术所在的感兴趣区域图像，即目标手术针掩码图像，能够减少处理的数据量，能够提升系统的效率。
[0022]可选地，在本申请实施例中，对灰度图像进行二值分割，以得到二值分割图像包括：以目标滑动窗口遍历灰度图像；计算每次滑动对应的滑动窗口内像素的平均值，并将平均值设定为该窗口的二值化阈值；根据每次滑动对应的二值化阈值，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术针的状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：将目标图像灰度化，以获得灰度图像；其中，所述目标图像包括目标手术针图像；获取所述目标图像的下一帧图像；根据所述灰度图像和所述目标图像的下一帧图像，判断所述目标手术针与操作头是否具有同轴性；其中，所述操作头包括驱动并固定所述目标手术针的机构；根据对所述同轴性的判断结果，监测所述目标手术针的状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述灰度图像获取目标手术针的位置信息和类别信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述灰度图像获取目标手术针的位置信息和类别信息，包括：对所述灰度图像进行预处理，获得所述目标图像的目标帧掩码图像；根据所述目标帧掩码图像获取目标手术针轮廓图，并根据所述目标手术针轮廓图获取目标手术针的位置信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述灰度图像获取目标手术针的位置信息和类别信息，还包括：根据所述灰度图像和所述目标手术针轮廓图获取所述目标手术针的针环轮廓图；根据所述目标手术针的针环轮廓图判断所述目标手术针的类别信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标手术针的针环轮廓图判断所述目标手术针的类别信息，包括：根据所述目标手术针轮廓图，对所述灰度图像做掩码，以获取目标手术针灰度图像；将所述目标手术针的灰度图像进二值化获得目标手术针二值化图像；根据所述目标手术针二值化图像提取所述目标手术针的针环轮廓图；其中，所述针环位于所述目标手术针的针体；根据所述针环轮廓图判断所述目标手术针的类别信息。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述针环轮廓图判断所述目标手术针的类别信息，包括：从所述针环轮廓图中获取针环的个数、每一所述针环的像素值以及所述针环在所述目标手术针的轴向排列顺序；根据所述针环的个数、像素值和所述轴向排列顺序，判断所述目标手术针的类别信息。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标手术针二值化图像提取所述目标手术针的针环轮廓图，包括：提取所述目标手术针二值化图像中的所有针环轮廓；分别计算所述针环轮廓的面积，并将面积值在最小阈值和最大阈值之间的针环轮廓作为所述目标手术针的针环轮廓。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述灰度图像进行预处理，获得所述目标图像的目标帧掩码图像，包括：对所述灰度图像进行二值分割，以得到二值分割图像；将所述二值分割图像进行形态学变换，获取边缘平滑图像；根据所述边缘平滑图像获得目标图像的目标帧掩码图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述灰度图像进行二值分割，以得到二值分割图像，包括：以目标滑动窗口遍历所述灰度图像；计算每次滑动对应的所述滑动窗口内像素的平均值，并将所述平均值设定为该窗口的二值化阈值；根据每次滑动对应的二值化阈值，分别对各个滑动窗口中的图像进行二值化分割，以得到所述二值分割图像。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨溪，
申请(专利权)人：上海术之道机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：