一种面向内窥镜手术的视觉感知方法、电子设备、介质

本发明属于图像处理，尤其涉及一种面向内窥镜手术的视觉感知方法、电子设备、介质。

背景技术：

1、内窥镜手术具有创伤小、恢复快等特点，已广泛应用于临床诊断和微创治疗。在手术过程中，内窥镜采集的图像是医生观察组织结构、识别病灶并实施手术操作的重要依据。为保证手术操作的安全性和有效性，医生不仅需要判断当前图像是否对应有效工作场景，还需要及时掌握内窥镜镜头的视野方向，以确定已观察区域、待观察区域以及手术器械与目标组织之间的相对位置。

2、现有内窥镜系统主要用于采集和显示术野图像，通常无法对内窥镜的视野角进行实时、客观的检测和显示。医生只能根据图像内容、镜体操作状态以及个人经验推断镜头朝向，难以直观、准确地获得当前视野方向。当内窥镜发生转动、视野快速切换或者术野组织特征不明显时，上述依赖经验的判断方式容易产生偏差，从而增加手术操作的不确定性。

3、同时，由于缺少可量化的视野角信息，医生难以准确判断术中视野的覆盖范围，也难以及时识别视野盲区和重复观察区域，可能造成目标区域观察不充分或者重复操作，进而影响手术效率及操作的全面性。当视野方向偏离适宜的观察角度时，现有系统通常也无法提供及时、主动的提示，医生往往需要在操作受到影响后才能发现并进行调整。

4、此外，现有内窥镜系统通常缺乏对术中视野角信息进行连续记录、统计和分析的能力，因而难以基于客观数据对手术过程中的视野使用情况进行评价，不利于术后复盘、手术质量评估以及操作方式的持续改进。在内窥镜手术培训中，由于缺少能够反映术者视野方向及其变化过程的标准化数据，新手医生难以直观理解优秀术者的视野选择和调整规律，培训效果也较大程度上依赖指导医生的主观评价。

5、因此，如何对内窥镜手术过程中的有效工作场景进行识别，并对有效工作场景下的内窥镜视野角进行准确、实时的检测、指示和记录，以减少对医生主观经验的依赖，为术中操作引导、术后质量评估及内窥镜操作培训提供客观依据，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术，本发明实施例提供了一种面向内窥镜手术的视觉感知方法、电子设备、介质。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种面向内窥镜手术的视觉感知方法，所述方法包括：

3、获取内窥镜视频帧图像；

4、对内窥镜视频帧图像进行预处理，得到视野圆；

5、采用以下至少一种检测方式确定视野角指示标的位置；其中，视野角指示标为内窥镜视野区域的边界上相对于视野圆沿径向向外突出的标记；

6、第一检测方式：根据视野圆每一轮廓点的局部曲率，以及每一视野圆轮廓点至视野圆的拟合圆心的径向距离与拟合半径间的距离偏差，确定视野角指示标的位置；

7、第二检测方式：以视野圆的拟合圆心为极点、以预设基准方向为极轴，沿多个采样角度确定视野区域的边界在相应采样角度方向上的径向距离，根据各径向距离与视野圆的拟合半径之差形成随采样角度变化的径向偏差信号，确定径向偏差信号中偏差值大于第一阈值且角度宽度位于第二阈值范围内的连续角度区间，并根据连续角度区间内的峰值角度确定视野角指示标的位置；

8、根据视野角指示标的位置相对于视野圆拟合圆心的位置，确定内窥镜的视野方向角度。

9、第二方面，本发明实施例提供了一种面向内窥镜手术的视觉感知系统，所述系统包括：

10、图像获取模块，用于获取内窥镜视频帧图像；对内窥镜视频帧图像进行预处理，得到视野圆；

11、视野角指示标检测模块，用于采用以下至少一种检测方式确定视野角指示标的位置；其中，视野角指示标为内窥镜视野区域的边界上相对于视野圆沿径向向外突出的标记；

12、第一检测方式：根据视野圆每一轮廓点的局部曲率，以及每一视野圆轮廓点至视野圆的拟合圆心的径向距离与拟合半径间的距离偏差，确定视野角指示标的位置；

13、第二检测方式：以视野圆的拟合圆心为极点、以预设基准方向为极轴，沿多个采样角度确定视野区域的边界在相应采样角度方向上的径向距离，根据各径向距离与视野圆的拟合半径之差形成随采样角度变化的径向偏差信号，确定径向偏差信号中偏差值大于第一阈值且角度宽度位于第二阈值范围内的连续角度区间，并根据连续角度区间内的峰值角度确定视野角指示标的位置；

14、视野方向角度确定模块，用于根据视野角指示标的位置相对于视野圆拟合圆心的位置，确定内窥镜的视野方向角度。

15、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

16、至少一个处理器；以及

17、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

18、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的一个或多个计算机程序，一个或多个所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的面向内窥镜手术的视觉感知方法。

19、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述的面向内窥镜手术的视觉感知方法。

20、第五方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述的面向内窥镜手术的视觉感知方法。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、本发明提供了一种面向内窥镜手术的视觉感知方法，利用内窥镜视野边界上径向外突的视野角指示标，并结合视野圆拟合结果确定视野方向角度，能够从视频帧图像中自动获得稳定、直观的方向信息。其中，第一检测方式综合轮廓点局部曲率与相对拟合半径的径向距离偏差进行判断，增强对局部突起标记的辨识能力；第二检测方式将边界信息转换为随角度变化的径向偏差信号，并通过偏差值、连续角度宽度及峰值角度进行筛选，可抑制边界噪声、局部缺损或非目标突起带来的干扰。两种检测方式可至少择一采用，适应不同图像质量和内窥镜成像条件，从而提高视野角指示标定位及视野方向角度确定的可靠性。

1.一种面向内窥镜手术的视觉感知方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法，其特征在于，对内窥镜视频帧图像进行预处理得到视野圆之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法，其特征在于，在第一检测方式中，计算视野圆每一轮廓点的局部曲率的过程包括：

4.根据权利要求1所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法，其特征在于，生成径向偏差信号的过程包括：

5.根据权利要求1或4所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法，其特征在于，从径向偏差信号中确定视野角指示标的位置的过程包括：

6.根据权利要求1所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种面向内窥镜手术的视觉感知系统，其特征在于，所述系统包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的面向内窥镜手术的视觉感知方法。