哈尔滨工业大学秦明浩获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利腔镜图像下手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119579894B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411656886.5,技术领域涉及:G06V10/26;该发明授权腔镜图像下手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法及系统是由秦明浩;高永卓设计研发完成,并于2024-11-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本腔镜图像下手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法及系统在说明书摘要公布了:腔镜图像下手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法及系统,涉及计算机视觉领域。本发明是为了解决现有的手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法存在误差率较大,实时性及泛化性较差,且较少考虑时序信息的约束作用,难以满足精确手术操作的需求等问题。技术要点:骨干网络用于提取内窥镜原始图像的多尺度信息,特征编码模块从骨干网络中提取的特征中聚合出经过编码的特征,包含图像在不同抽象级别的图像局部特征信息;语义分割解码器用于从图像特征图中生成分割图像,分割图像为位姿估计解码器提供隐式几何约束;位姿估计解码器基于语义分割结果提供的几何约束,从特征图中回归出手术器械的腕部、杆部相对摄像机的位置和姿态参数,及器械末端的开合角度;使用时间序列模块,构建时序数据缓存队列用于连续帧分析,降低帧间抖动,提高位姿估计与末端开合角度估计算法的精度。
本发明授权腔镜图像下手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法及系统在权利要求书中公布了:1.腔镜图像下手术机器人器械的语义分割与位姿估计方法,其特征在于,所述方法的实现过程为: 基于编码器-解码器架构,建立单编码器-双解码器的手术机器人器械位姿估计模型,包括骨干网络、特征编码器、语义分割解码器、位姿估计解码器及其数据缓存队列与时间序列模块; 骨干网络用于提取内窥镜原始图像的多尺度信息,特征编码器从骨干网络中提取的特征中聚合出经过编码的特征,包含图像在不同抽象级别的图像局部特征信息; 语义分割解码器用于从图像特征图中生成分割图像,分割图像为位姿估计解码器提供隐式几何约束; 位姿估计解码器基于语义分割结果提供的几何约束,从特征图中回归出手术器械的腕部、杆部相对摄像机的位置和姿态参数,及器械末端的开合角度; 使用时间序列模块,构建时序数据缓存队列用于连续帧分析,降低帧间抖动,提高位姿估计与末端开合角度估计算法的精度; 语义分割解码器为:将编码器中聚合的特征经过一个MLP映射,输出为语义分割的结果,语义分割结果为位姿估计解码器提供约束; 位姿估计解码器为:为获取手术器械的位姿,位姿估计解码器使用三个串联的MLP块,接受聚合的特征与语义分割结果的输入,得到对当前帧下器械位姿的估计缓存,写入到位姿估计解码器的数据缓存队列;时间序列模块使用xLSTM网络,兼顾长期与短期的精度; 时间序列模块从位姿估计解码器中获取时序缓存,输出器械杆部、腕部的位姿参数及末端夹具开合角度;器械杆部、腕部分别有6自由度,用x,y,z,pitch,yaw,roll表示,其中:x,y,z表示杆部或腕部的坐标系,相对于相机坐标系的位移;pitch,yaw,roll表示杆部或腕部的坐标系,相对于相机坐标系的旋转角度。
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