本文關(guān)鍵詞：結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)中光流尋徑算法的研究

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【摘要】：智能化醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療機(jī)器人技術(shù),是一個(gè)多學(xué)科交叉的熱門領(lǐng)域,其應(yīng)用的一個(gè)重要方面是無(wú)創(chuàng)微創(chuàng)外科手術(shù)(MIS),即利用人體的天生管腔或手術(shù)小孔來(lái)導(dǎo)入醫(yī)療器械或醫(yī)療機(jī)器人以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的檢測(cè)、診斷、治療和手術(shù)等。結(jié)腸內(nèi)窺鏡是診療結(jié)腸癌等疾病的重要手段,但目前手術(shù)操作存在某些不足,如穿孔、出血等。因此,利用機(jī)器人和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)結(jié)腸內(nèi)窺鏡診療設(shè)備進(jìn)行智能化改造具有重要的研究意義和應(yīng)用前景。本文以克服內(nèi)窺鏡檢查穿孔、提高內(nèi)窺鏡智能化水平為目標(biāo),研究了結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)的光流尋徑算法,主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)常用結(jié)腸內(nèi)窺鏡尋徑方法的優(yōu)缺點(diǎn),研究了基于光流法的自主機(jī)器人避障系統(tǒng),得出了將光流法與結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的基本思路。(2)在傳統(tǒng)光流算法的基礎(chǔ)上,研究了一種改進(jìn)的微分算法—稀疏LK光流法。分析了HS光流法、LK光流法、匹配法以及稀疏LK光流法,在MATLAB 7.0軟件平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了稀疏LK光流法在運(yùn)行時(shí)間和結(jié)果精度上都要優(yōu)于另外三種。(3)考慮到稀疏LK光流法在幀間運(yùn)動(dòng)較大時(shí),容易光流丟失,導(dǎo)致效果較差,本文提出一種改進(jìn)的稀疏LK光流法:金字塔LK稀疏光流法。通過(guò)分析比較,確定了3層金字塔LK稀疏光流法作為本文研究的主要算法。將改進(jìn)的光流法與傳統(tǒng)的LK光流法進(jìn)行了性能對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:金字塔LK稀疏光流法在計(jì)算間隔較大的幀間光流場(chǎng)時(shí),計(jì)算結(jié)果精度較高,程序運(yùn)行所消耗的時(shí)間也大大減少了。(4)制定了基于光流法的平衡策略方案。針對(duì)原始平衡策略只適用于走廊等簡(jiǎn)單環(huán)境,提出了一種改進(jìn)的內(nèi)窺鏡尋徑平衡策略。該策略利用圖像中心部分的光流幅值來(lái)判斷前方是否存在即將碰撞的腸腔壁,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)的平衡策略能使結(jié)腸內(nèi)窺鏡做出較好的行動(dòng)決策。利用MATLAB7.0重建結(jié)腸CT圖像的三維體,在重建的結(jié)腸三維體上進(jìn)行了光流尋徑算法的實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)尋徑。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)腸內(nèi)窺鏡 視覺(jué)尋徑法 平衡策略 光流法 稀疏LK 金字塔LK光流法
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R574.62
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況11-15
• 1.2.1 醫(yī)療內(nèi)窺鏡的發(fā)展11-13
• 1.2.2 結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航尋徑技術(shù)13-14
• 1.2.3 光流技術(shù)14-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 第二章 結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)尋徑原理及分析16-26
• 2.1 結(jié)腸內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)及診斷技術(shù)16-18
• 2.1.1 結(jié)腸內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 結(jié)腸內(nèi)窺鏡診斷技術(shù)17-18
• 2.2 結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航尋徑原理18-23
• 2.3 基于光流法的自主機(jī)器人避障系統(tǒng)23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第三章 光流算法的研究26-44
• 3.1 光流法26-31
• 3.1.1 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)與光流場(chǎng)26-29
• 3.1.2 光流約束方程29-31
• 3.2 經(jīng)典光流法31-36
• 3.2.1 微分法31-35
• 3.2.2 匹配法35-36
• 3.3 改進(jìn)的微分算法—稀疏LK光流法36-40
• 3.4 實(shí)驗(yàn)分析與比較40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 結(jié)腸內(nèi)窺鏡視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)中光流尋徑算法的研究44-64
• 4.1 改進(jìn)的稀疏LK光流法—金字塔LK稀疏光流法44-48
• 4.1.1 高斯金字塔LK光流法44-47
• 4.1.2 金字塔LK稀疏光流法47-48
• 4.2 光流尋徑算法的研究48-51
• 4.2.1 基本運(yùn)動(dòng)方程48-50
• 4.2.2 改進(jìn)的光流平衡策略50-51
• 4.3 實(shí)驗(yàn)分析及比較51-62
• 4.3.1 改進(jìn)光流法的比較分析51-56
• 4.3.2 基于光流法的平衡策略實(shí)驗(yàn)分析56-58
• 4.3.3 光流尋徑算法的實(shí)驗(yàn)58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)及展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 附錄A（攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文）71-72
• 附錄B（部分程序）72-77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張永亮;盧煥章;高R，

本文編號(hào)：909586