一种估计消化内镜镜头进退距离的方法

本发明涉及消化内镜定位领域，尤其是涉及一种估计消化内镜镜头进退距离的方法。

背景技术：

1、精准医疗已经是目前的医疗趋势，在采用消化内镜进行消化道检查或手术时，有时需要根据消化内镜镜头在消化道内的实际位置同步显示该位置的其它医学影像（包括：ct、mri、超声等等），这就需要获取消化内镜镜头离开某个固定位置（如：食管顶部、贲门、幽门、肛门等）的距离。目前，具有定位功能的消化内镜，可显示消化内镜镜头在消化道内的前进距离，但其最小可显示的距离通常为10mm，也就是说每10mm才显示一个距离数字。然而，每10mm才输出一个镜头的位置信息不能满足内镜个性化精准诊疗的要求，因此需要找到一种能对消化内镜位置进行精确定位的方法或装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，解决不能对现有的消化内镜位置进行精确定位的问题。

2、本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

3、一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，该方法包括步骤：

4、（1）获取具有定位功能的消化内镜输出的以10mm为最小度量单位的相机位置；

5、（2）采用屏幕录像设备实时获取消化内镜的每帧图像；

6、（3）任选一帧图像作为当前帧图像，并提取要追踪的特征点；

7、（4）使用l-k光流计算相邻帧图像的光流；

8、（5）计算一段内镜视频的开始帧和结束帧中间所有帧的位移的比值关系；

9、（6）根据计算得到的比值关系分配求解位移量；

10、（7）对所有帧做上述操作，即可得到每一帧的进退量。

11、作为进一步的技术方案，步骤（3）具体为：对当前帧图像使用特征点检测算法提取要追踪的特征点集合。

12、作为进一步的技术方案，步骤（5）具体包括步骤：

13、（51）同一空间点在两个镜头位姿下的投影点的像素坐标的差 of，

14、，其中为镜头绕z轴的旋转角度，为镜头沿z轴位移量，为相机镜头在x方向的焦距，为相机镜头在y方向的焦距，为主点的像素坐标x分量，主点的像素坐标y分量，为三维点在前一帧镜头坐标系的坐标，并记

15、

16、；式中是为了方便描述的记法，无实际意义；

17、（52）简化前述公式后得到内镜镜头在z轴上的位移量与光流的关系如下：

18、，其中为常数， of x和 of y分别是光流在x和y方向的分量；

19、(53)根据步骤（52）的公式得到第个特征点的的比值，式中表示第i个特征点在第一帧相机坐标系的z坐标，是第m帧相对于第一帧的z方向位移， m表示以10mm为最小度量单位内的帧总数；然后将所有项与第1项做比，得到；再对所有追踪的特征点平均，得到每一帧权重的集合，其中即第1帧到第m帧的位移和第1帧到第2帧的位移的比值。

20、作为进一步的技术方案，步骤（6）具体包括步骤：根据公式计算所有中间帧相对于第一帧的位移，其中是第m帧相对第1帧的z方向位移，是以10mm为最小度量单位的相机位移量。

21、与现有技术相比，本发明基于现有具有定位功能的消化内镜输出的相机位置，结合l-k光流等算法处理，实现了对消化内镜镜头位移的精确定位，为精准医疗提供了非常精准的数据支持。

技术特征：

1.一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，其特征在于，该方法包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，其特征在于，步骤（3）具体为：对当前帧图像使用特征点检测算法提取要追踪的特征点集合。

3.根据权利要求1所述的一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，其特征在于，步骤（5）具体包括步骤：

4.根据权利要求3所述的一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，其特征在于，步骤（6）具体包括步骤：根据公式计算所有中间帧相对于第一帧的位移，其中是第m帧相对第1帧的z方向位移，是以10mm为最小度量单位的相机位移量。

技术总结
本发明提供一种估计消化内镜镜头进退距离的方法，该方法包括步骤：（1）获取具有定位功能的消化内镜输出的以10mm为最小度量单位的相机位置；（2）采用屏幕录像设备实时获取消化内镜的每帧图像；（3）任选一帧图像作为当前帧图像，并提取要追踪的特征点；（4）使用L?K光流计算相邻帧图像的光流；（5）计算一段内镜视频的开始帧和结束帧中间所有帧的位移的比值关系；（6）根据计算得到的比值关系分配求解位移量；（7）对所有帧做上述操作，即可得到每一帧的进退量。本发明基于现有具有定位功能的消化内镜输出的相机位置，结合L?K光流等算法处理，实现了对消化内镜镜头位移的精确定位，为精准医疗提供了精准的数据支持。

技术研发人员：宋万忠,贾涵,胡兵,陈欧
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8