【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备的，尤其是涉及一种手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法、控制系统、可读存储介质及电子设备。
技术介绍
1、众所周知，远程手术机器人与本地手术机器人最大的差别在于网络延迟与医生间交流障碍造成的手术难度提升与风险提高。无论是远程手术机器人还是本地手术机器人，主从控制之间都存在控制延迟，手术是否能够顺利进行，与延迟有着极大的相关性，即使是本地手术机器人如果延迟达到医生无法接受的程度，仍然会造成手术失败或者时间延长。
2、在手术过程中，“延迟”会造成操作中的卡顿现象，并且造成实际操作与观察者不同步的现象，这无疑增大了手术操作的风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法、控制系统、可读存储介质及电子设备，以缓解现有技术中存在的主从控制之间存在控制延迟，造成实际操作与观察者不同步，使得手术操作风险增大的技术问题。
2、本专利技术的第一目的在于提供一种手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，包括以下步骤：
3、获取内窥镜和手术器械的位置信息；
4、计算手术器械在内窥镜下的初始位置p0；
5、获取医生控制端的主手操作信息；
6、根据所述主手操作信息，计算手术器械在内窥镜下的运动目标位置pn’；
7、控制从手操作端手术器械由初始位置p0运动至运动目标位置pn’，内窥镜拍摄手术器械动作，并通过网络传输，更新医生控制端远程传输回的
8、根据所述手术器械显示画面，实时计算手术器械在内窥镜下的位置，该位置为手术器械屏幕位置pn；
9、将手术器械运动目标位置pn’与手术器械屏幕位置pn进行对比，如果两者的差值超出阈值，则控制从手操作端手术器械停止运动和/或发出报警信息。
10、进一步的，在更新医生控制端远程传输回的手术器械显示画面的步骤中，具体包括：
11、截取内窥镜单目视频中的图像；
12、对所述图像进行标注、分割和边缘重绘处理，计算出每支手术器械末端两条可视边缘线段，并对所述可视边缘线段进行分析；
13、根据手术器械末端的实际直径与所述图像中的像素直径建立像素、毫米尺寸间的空间映射关系，计算出手术器械末端pn点的二维坐标；
14、再计算出手术器械末端pn点的实际深度距离，以得到手术器械末端pn点对应的三维坐标。
15、进一步的，所述截取内窥镜单目视频中的图像可以替换为：
16、截取内窥镜双目视频中的图像，并根据双目摄像机的相对位置关系校正每路图像的识别精度，然后针对每路图像分别进行标注、分割和边缘重绘处理。
17、进一步的，在对所述图像进行分割的步骤中，具体包括：
18、选用u-net网络作为图像分割算法，以分割和计算出后续操作所需的掩膜图像。
19、进一步的，在对所述图像进行分割与边缘重绘处理的步骤之间还设有以下步骤：
20、将分割后得到的掩膜图像进行预处理操作，采用渐进概率霍夫变换算法(progressive probabilistic hough transform，ppht)将掩膜图像空间上的直线映射到参数空间上的点的原理，对直线检测后生成的线段进行分析，并将其参数空间点坐标进行聚类和融合，优化直线检测效果。
21、进一步的，对所述掩膜图像进行预处理操作的步骤中，具体包括：
22、对分割图像进行一次开运算，将不明确的分界线转为明确的分界线；
23、采用加权平均法对rgb颜色空间中三个分量进行加权平均处理，根据人眼对三个颜色通道敏感程度不同，将三个颜色通道赋予不同的权重，加强目标区域的特征信息；
24、通过边缘检测，识别出手术器械末端轮廓上像素点的集合。
25、进一步的，在对手术器械末端进行边缘重绘时，选取过可视边缘线段较远端点与骨线相垂直的线段作为手术器械末端的有效识别半径，具体包括：
26、对于单支器械，在直线检测中获得两条可视边缘线段，对两条可视边缘线段的四个端点通过判断其相对位置的方式进行两两对应，连接两组端点的中点，连接得到器械刀柄部分的中线；
27、计算所述中线上两组端点到图像中心点的距离，其中距离较小者为头部端点，距离较大者为尾部端点；
28、根据目标线段与所述中线的垂直关系，得到目标线段的斜率和其通过两组端点的截距；
29、计算两垂线分别与所述中线的交点pinter，并计算所述交点与其对应端点间的距离，取两距离较小者对应线段为有效边缘线段。
30、进一步的，手术器械末端pn点对应的三维坐标的计算方法包括以下步骤：
31、根据所述中线的交点pinter坐标及对应的有效边缘线段长度，获取目标线段实际半径，计算得出交点pinter的实际坐标(xreal，yreal)；
32、基于前述步骤，引入任意已知尺寸圆柱体的图像尺寸，利用物、像尺寸比例规律计算交点pinter的二维坐标和z方向实际距离；
33、根据相似定理，计算两组端点与消隐点间实际距离，并计算得出交点pinter处的深度方向坐标zreal；
34、其中，pn点的三维坐标为(xreal，yreal，zreal)。
35、本专利技术的第二目的在于提供一种控制系统，用于实现前述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，所述控制系统包括：
36、第一采集模块，用于获取内窥镜和手术器械的位置信息；
37、第二采集模块，用于获取医生控制端的主手操作信息；
38、计算模块，用于计算手术器械在内窥镜下的初始位置p0，并根据所述主手操作信息，计算手术器械在内窥镜下的运动目标位置pn’；
39、运动控制模块，用于控制从手操作端手术器械由初始位置p0运动至运动目标位置pn’；
40、摄像模块，用于拍摄手术器械动作，并通过网络传输，更新医生控制端远程传输回的手术器械显示画面；根据所述手术器械显示画面，通过所述计算模块实时计算手术器械在内窥镜下的位置，该位置为手术器械屏幕位置pn；
41、对比模块，用于将手术器械运动目标位置pn’与手术器械屏幕位置pn进行对比；
42、判断模块，用于判断pn’与pn两者的差值是否超出阈值，如果超过阈值，则控制从手操作端手术器械停止运动和/或发出报警信息。
43、本专利技术的第三目的在于提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序运行时，实现前述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法。
44、本专利技术的第四目的在于提供一种电子设备，包括处理器和前述的可读存储介质，所述处理器用于执行所述可读存储介质上所存储的程序。
45、本专利技术提供的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法、控制系统、可读存储介质及电子设备，至少具有以下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在更新医生控制端远程传输回的手术器械显示画面的步骤中，具体包括：
3.根据权利要求2所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，所述截取内窥镜单目视频中的图像可以替换为：
4.根据权利要求2所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在对所述图像进行分割的步骤中，具体包括：
5.根据权利要求4所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在对所述图像进行分割与边缘重绘处理的步骤之间还设有以下步骤：
6.根据权利要求5所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，对所述掩膜图像进行预处理操作的步骤中，具体包括：
7.根据权利要求2所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在对手术器械末端进行边缘重绘时，选取过可视边缘线段较远端点与骨线相垂直的线段作为手术
8.根据权利要求7所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，手术器械末端Pn点对应的三维坐标的计算方法包括以下步骤：
9.一种控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1～8中任一项所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，所述控制系统包括：
10.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序运行时，实现根据权利要求1～8中任一项所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法。
11.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和权利要求10所述的可读存储介质，所述处理器用于执行所述可读存储介质上所存储的程序。
...【技术特征摘要】
1.一种手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在更新医生控制端远程传输回的手术器械显示画面的步骤中，具体包括：
3.根据权利要求2所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，所述截取内窥镜单目视频中的图像可以替换为：
4.根据权利要求2所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在对所述图像进行分割的步骤中，具体包括：
5.根据权利要求4所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，在对所述图像进行分割与边缘重绘处理的步骤之间还设有以下步骤：
6.根据权利要求5所述的手术机器人远程手术传输延迟判断及安全保护方法，其特征在于，对所述掩膜图像进行预处理操作的步骤中，具体包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，徐欣，王炳强，王树新，
申请(专利权)人：山东威高手术机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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