本發(fā)明適用于醫(yī)療，尤其涉及一種用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法。

背景技術(shù)：

1、醫(yī)療內(nèi)窺鏡是一種應(yīng)用廣泛的醫(yī)療儀器，當(dāng)醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡插入人體，醫(yī)生可以直接到觀察人體內(nèi)臟器官的組織形態(tài)和體腔內(nèi)病變的變化，方便醫(yī)生對(duì)疾病做出準(zhǔn)確診斷，在醫(yī)療診斷中有重要作用。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，醫(yī)療內(nèi)窺鏡的智能化程度越來越高，內(nèi)窺鏡不僅可以直達(dá)患者的身體深處充當(dāng)人體內(nèi)部的“眼睛”，還可以智能識(shí)別不同部位的病灶。

2、醫(yī)生在用可以智能識(shí)別病灶的內(nèi)窺鏡為患者診斷過程中，可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)窺鏡進(jìn)入身體的異物感導(dǎo)致患者的輕微移動(dòng)或是內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)的遮擋，已識(shí)別好的病灶圖像可能會(huì)由于以上的原因而暫時(shí)從顯示屏上消失。傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡，醫(yī)生需要先重新確認(rèn)內(nèi)窺鏡前端在患者身體內(nèi)部的位置，然后根據(jù)之前識(shí)別的病灶圖像手動(dòng)調(diào)整內(nèi)窺鏡前端尋找目標(biāo)病灶。但想要手動(dòng)操作精準(zhǔn)微調(diào)定位患者的目標(biāo)病灶會(huì)非常依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，而且操作相當(dāng)繁瑣，操作不當(dāng)而可能導(dǎo)致的局部組織損傷或炎癥，會(huì)使患者受到更多不適甚至痛苦，降低了診斷的安全性。同時(shí)如果手動(dòng)調(diào)整內(nèi)窺鏡前端，在長(zhǎng)時(shí)間的診斷過程中，醫(yī)生的精力會(huì)下降，出現(xiàn)手眼協(xié)調(diào)困難的問題。

3、因此，亟需一種新的用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，旨在提高在內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶時(shí)，對(duì)人體內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境中的魯棒性，并提升內(nèi)窺鏡使用的便捷性，減輕醫(yī)生在長(zhǎng)時(shí)間手持內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢測(cè)病灶操作時(shí)的視覺和身體負(fù)擔(dān)。

2、本發(fā)明提出的用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，所述動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法包括以下步驟：

3、s1、對(duì)病灶進(jìn)行人工標(biāo)注，得到目標(biāo)病灶；

4、s2、基于核相關(guān)濾波算法建立跟蹤模型，通過所述跟蹤模型對(duì)所述目標(biāo)病灶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，得到目標(biāo)病灶位置信息；

5、s3、獲取內(nèi)窺鏡傳輸?shù)漠?dāng)前傳輸圖像，計(jì)算所述目標(biāo)病灶位置信息的中心點(diǎn)與所述當(dāng)前傳輸圖像的中心點(diǎn)之間的誤差，得到位移誤差；

6、s4、根據(jù)所述位移誤差對(duì)所述內(nèi)窺鏡的前端朝向進(jìn)行調(diào)整。

7、優(yōu)選地，步驟s2中，包括以下子步驟：

8、s21、判斷在對(duì)所述目標(biāo)病灶跟蹤的過程中，所述目標(biāo)病灶是否在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)被連續(xù)遮擋，若是，則進(jìn)行步驟s22；若否，則繼續(xù)對(duì)所述目標(biāo)病灶進(jìn)行跟蹤；

9、s22、獲取所述跟蹤模型對(duì)所述目標(biāo)病灶的當(dāng)前預(yù)測(cè)位置信息，判斷所述當(dāng)前預(yù)測(cè)位置信息對(duì)應(yīng)的置信度在所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的下降量是否超過預(yù)設(shè)閾值，若是，則進(jìn)行步驟s23；若否，則繼續(xù)對(duì)所述目標(biāo)病灶進(jìn)行跟蹤；

10、s23、定義所述當(dāng)前預(yù)測(cè)位置信息對(duì)應(yīng)的置信度的下降量超過所述預(yù)設(shè)閾值的時(shí)間為t幀，所述目標(biāo)病灶被遮擋時(shí)的前一幀為第n幀，將第n+t幀時(shí)所述跟蹤模型預(yù)測(cè)的目標(biāo)病灶位置作為起點(diǎn)，開始反向跟蹤至第n幀時(shí)所述跟蹤模型預(yù)測(cè)的目標(biāo)病灶位置，并通過預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算進(jìn)行反向跟蹤后所述跟蹤模型的置信度分?jǐn)?shù)，進(jìn)行步驟s24；

11、s24、判斷所述置信度分?jǐn)?shù)是否超過預(yù)設(shè)分?jǐn)?shù)閾值，若是，則繼續(xù)對(duì)所述目標(biāo)病灶進(jìn)行跟蹤；若否，則對(duì)所述跟蹤模型進(jìn)行更新，重新對(duì)所述目標(biāo)病灶進(jìn)行跟蹤。

12、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)規(guī)則為將第n+t幀時(shí)所述跟蹤模型預(yù)測(cè)的目標(biāo)病灶位置到第n幀所述跟蹤模型預(yù)測(cè)的目標(biāo)病灶位置之間的歐氏距離轉(zhuǎn)換成所述置信度分?jǐn)?shù)，其滿足：

13、cn＝e-α·d

14、其中，α表示調(diào)節(jié)系數(shù)，d表示所述歐氏距離，cn表示所述置信度分?jǐn)?shù)，e表示自然對(duì)數(shù)的底數(shù)。

15、優(yōu)選地，步驟s4中，所述內(nèi)窺鏡的前端朝向在x軸和y軸上的調(diào)整大小分別滿足以下關(guān)系式：

16、xd＝α1θ12+b1θ1+c1；

17、yd＝α2θ22+b2θ2+c2；

18、其中，xd表示所述內(nèi)窺鏡在x軸上的位移誤差，yd表示所述內(nèi)窺鏡在y軸上的位移誤差，b1和b2分別表示所述內(nèi)窺鏡的前端在x軸方向和y軸方向上的角度對(duì)位移誤差的影響；c1和c2分別表示所述內(nèi)窺鏡的前端在x軸方向和y軸方向上的角度調(diào)整的初始誤差或校準(zhǔn)誤差；α1和α2表示角度偏差中對(duì)位移誤差的非線性效應(yīng)；θ1和θ2分別表示所述內(nèi)窺鏡的前端在x軸方向上的角度和在y軸方向上的角度。

19、優(yōu)選地，步驟s4中，所述內(nèi)窺鏡的前端朝向通過微型電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對(duì)病灶進(jìn)行人工標(biāo)注，得到目標(biāo)病灶；基于核相關(guān)濾波算法建立跟蹤模型，通過跟蹤模型對(duì)目標(biāo)病灶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，得到目標(biāo)病灶位置信息；獲取內(nèi)窺鏡傳輸?shù)漠?dāng)前傳輸圖像，計(jì)算目標(biāo)病灶位置信息的中心點(diǎn)與當(dāng)前傳輸圖像的中心點(diǎn)之間的誤差，得到位移誤差；根據(jù)位移誤差對(duì)內(nèi)窺鏡的前端朝向進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明通過相關(guān)濾波器高效跟蹤病灶位置，即使病灶在視野的一定范圍內(nèi)發(fā)生移動(dòng)或者存在形狀變化也能準(zhǔn)確完成目標(biāo)跟蹤，大幅減輕醫(yī)生操作過程中的注意力負(fù)擔(dān)；實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶的高效和持續(xù)跟蹤，即使在病灶因患者移動(dòng)或形狀改變時(shí)依然能夠準(zhǔn)確鎖定，這種能力顯著減少了手動(dòng)調(diào)整的需求，從而提高了醫(yī)生進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查的操作效率和診斷的準(zhǔn)確性；通過微型電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)窺鏡的前端角度，以確保目標(biāo)病灶始終處于圖像中心，大幅度提升了手術(shù)和診斷的便捷性。這一機(jī)制特別針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間手持內(nèi)窺鏡進(jìn)行操作的醫(yī)生，減輕了其視覺和身體負(fù)擔(dān)，使得在復(fù)雜或長(zhǎng)時(shí)間的檢查與手術(shù)中，醫(yī)生能夠更加專注于診斷和治療過程，提高了工作效率和治療效果。

技術(shù)特征：

1.一種用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，其特征在于，步驟s2中，包括以下子步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)規(guī)則為將第n+t幀時(shí)所述跟蹤模型預(yù)測(cè)的目標(biāo)病灶位置到第n幀所述跟蹤模型預(yù)測(cè)的目標(biāo)病灶位置之間的歐氏距離轉(zhuǎn)換成所述置信度分?jǐn)?shù)，其滿足：

4.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，其特征在于，步驟s4中，所述內(nèi)窺鏡的前端朝向在x軸和y軸上的調(diào)整大小分別滿足以下關(guān)系式：

5.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，其特征在于，步驟s4中，所述內(nèi)窺鏡的前端朝向通過微型電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)窺鏡檢測(cè)病灶的動(dòng)態(tài)跟蹤和反饋控制方法，所述方法包括：對(duì)病灶進(jìn)行人工標(biāo)注，得到目標(biāo)病灶；基于核相關(guān)濾波算法建立跟蹤模型，通過跟蹤模型對(duì)目標(biāo)病灶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，得到目標(biāo)病灶位置信息；獲取內(nèi)窺鏡傳輸?shù)漠?dāng)前傳輸圖像，計(jì)算目標(biāo)病灶位置信息的中心點(diǎn)與當(dāng)前傳輸圖像的中心點(diǎn)之間的誤差，得到位移誤差；根據(jù)位移誤差對(duì)內(nèi)窺鏡的前端朝向進(jìn)行調(diào)整。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過相關(guān)濾波器高效跟蹤病灶位置，即使病灶在視野的一定范圍內(nèi)發(fā)生移動(dòng)或者存在形狀變化也能準(zhǔn)確完成目標(biāo)跟蹤，大幅減輕醫(yī)生操作過程中的注意力負(fù)擔(dān)。

技術(shù)研發(fā)人員：徐雍,陳沃彬,黃增鴻,周宇媚,張?zhí)煅?李梓甜,蕭子敬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10