基于視覺的微創(chuàng)心臟手術(shù)機(jī)器人心跳運(yùn)動(dòng)跟蹤研究.pdf

1、心臟病一直是人群中的高發(fā)病，每年進(jìn)行的心臟手術(shù)非常多。相比于傳統(tǒng)的開腔式心臟手術(shù)，微創(chuàng)心臟手術(shù)機(jī)器人以其瘡口小，身體恢復(fù)速度快，而深受病人的青睞。但是，在進(jìn)行微創(chuàng)心臟手術(shù)時(shí)，心臟的運(yùn)動(dòng)一直是影響著微創(chuàng)心臟手術(shù)效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，它正在制約著微創(chuàng)心臟手術(shù)機(jī)器人的普及。所以，研究進(jìn)行微創(chuàng)心臟手術(shù)時(shí)，病人心臟表面運(yùn)動(dòng)的跟蹤工作成為了當(dāng)務(wù)之急。
　　本文提出了一種新的微創(chuàng)心臟手術(shù)中心臟運(yùn)動(dòng)跟蹤的算法，利用心臟表面上的特征進(jìn)行特征匹配，進(jìn)而

2、獲得兩幀圖像上一些對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置信息，然后結(jié)合基于B樣條曲線的跟蹤算法，對(duì)心臟表面的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行跟蹤。相比于基于面積的跟蹤方法，這種算法在不降低跟蹤精度的情況下，同時(shí)保證非常高的跟蹤效率。
　　首先，提出了快速地檢測并提取心臟表面的特征點(diǎn)的方法。同時(shí)，為了快速高效地進(jìn)行特征匹配，本文應(yīng)用了分層的快速進(jìn)行二值化特征匹配的方法。其次，根據(jù)匹配后的對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的位置信息，建立了心臟表面的稀疏運(yùn)動(dòng)場。利用獲得的心臟表面的運(yùn)動(dòng)場，本文提出了一種

3、快速穩(wěn)定的基于B樣條曲線運(yùn)動(dòng)模型的跟蹤方法，可以完成對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的跟蹤工作。同時(shí)，利用三角測量法完成了心臟表面上目標(biāo)點(diǎn)的三維重建工作，獲得心臟表面目標(biāo)點(diǎn)的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。最后，本文在心臟運(yùn)動(dòng)的視頻上進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)提出的基于B樣條曲線的心臟運(yùn)動(dòng)跟蹤算法進(jìn)行了驗(yàn)證，獲得了心臟表面上不同位置處目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，即不同時(shí)刻目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息。然后本文利用傅里葉函數(shù)對(duì)心臟運(yùn)動(dòng)的曲線進(jìn)行了頻率分析，獲得了心臟運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與頻率特征。
　　實(shí)驗(yàn)