本技術(shù)實(shí)施例涉及機(jī)器人控制，尤其涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，噴藥機(jī)器人已應(yīng)用到外科手術(shù)準(zhǔn)備階段，特別是在傷口清潔處理方面。傳統(tǒng)的手動噴藥方法存在噴灑不均勻、藥物劑量難以控制等問題，容易導(dǎo)致治療效果不佳。因此，開發(fā)一種能夠自動、精準(zhǔn)地進(jìn)行傷口噴藥的機(jī)器人系統(tǒng)成為迫切的需求。

2、目前已有一些用于傷口噴藥的機(jī)器人系統(tǒng)基于圖像處理和路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)傷口噴藥機(jī)器人在噴射過程中的軌跡控制，但是噴藥機(jī)器人在噴射過程中往往依賴于固定的參數(shù)設(shè)置，因此機(jī)器人噴頭勻速前進(jìn)，針對平面類型的傷口能夠噴灑均勻。

3、但是，針對復(fù)雜傷口區(qū)域，特別是在傷口區(qū)域存在彎曲、深度變化等情況時，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)而導(dǎo)致藥物噴灑不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的機(jī)器人控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高藥物噴灑均勻性的問題。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制方法，包括：

3、接收手術(shù)室環(huán)境參數(shù)和傷口圖像信息；

4、根據(jù)所述手術(shù)室環(huán)境參數(shù)確定機(jī)器人噴頭的噴射壓力，并利用預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析所述傷口圖像信息，得到圖像分析結(jié)果；所述預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入針對傷口區(qū)域的多尺度分析策略；

5、根據(jù)所述圖像分析結(jié)果生成機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡，以及三維運(yùn)動軌跡中不同位置處機(jī)器人噴頭的移動速度和噴射角度；

6、根據(jù)所述機(jī)器人噴頭的噴射壓力、所述機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡以及機(jī)器人噴頭的移動速度，生成對應(yīng)的控制指令，以使所述機(jī)器人噴頭根據(jù)所述控制指令進(jìn)行相應(yīng)的操作。

7、可選地，所述傷口圖像信息包括：可見光圖像信息、紅外圖像信息、超聲圖像信息和深度圖像信息；

8、所述利用預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析所述傷口圖像信息，得到圖像分析結(jié)果，包括：

9、對可見光圖像信息、紅外圖像信息、超聲圖像信息和深度圖像信息分別進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的可見光圖像信息、紅外圖像信息、超聲圖像信息和深度圖像信息；

10、對預(yù)處理后的可見光圖像信息進(jìn)行分割處理，以確定可見光圖像中的傷口邊界，傷口邊界內(nèi)的區(qū)域?yàn)閭趨^(qū)域，傷口邊界外的區(qū)域?yàn)楸尘皡^(qū)域；

11、基于預(yù)處理后的紅外圖像信息、超聲圖像信息和深度圖像信息，對傷口區(qū)域進(jìn)行配準(zhǔn)和融合，以生成多模態(tài)融合圖像信息；

12、基于多模態(tài)融合圖像信息，采用多尺度分析策略對傷口區(qū)域進(jìn)行多尺度分析，得到圖像分析結(jié)果。

13、可選地，所述圖像分析結(jié)果用于表示傷口圖像中傷口區(qū)域的幾何特征，且所述幾何特征包括彎曲程度；

14、所述基于多模態(tài)融合圖像信息，采用多尺度分析策略對傷口區(qū)域進(jìn)行多尺度分析，得到圖像分析結(jié)果，包括：

15、基于多模態(tài)融合圖像信息，使用多分辨率金字塔技術(shù)生成不同尺度的多模態(tài)融合圖像；

16、采用多種特征提取算法從每個尺度的多模態(tài)融合圖像上提取多種特征；

17、將不同尺度下的同類型特征進(jìn)行融合，生成多尺度特征向量；

18、對多尺度特征向量進(jìn)行優(yōu)化處理，得到優(yōu)化后的特征向量；

19、根據(jù)所有優(yōu)化后的特征向量，確定傷口區(qū)域的彎曲程度。

20、可選地，所述根據(jù)所有優(yōu)化后的特征向量，確定傷口區(qū)域的彎曲程度，包括：

21、根據(jù)所有優(yōu)化后的特征向量，采用基于深度學(xué)習(xí)的三維重建算法進(jìn)行三維重建，生成傷口區(qū)域的三維模型；

22、根據(jù)所述三維模型，采用離散幾何方法計(jì)算傷口區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)的曲率值；所述曲率值用于反映對應(yīng)點(diǎn)的彎曲程度；

23、基于所有點(diǎn)的曲率值確定傷口區(qū)域的彎曲程度。

24、可選地，所述對多尺度特征向量進(jìn)行優(yōu)化處理，得到優(yōu)化后的特征向量，包括：

25、使用預(yù)設(shè)降維方式對多尺度特征向量進(jìn)行降維處理，得到降維特征向量；

26、通過目標(biāo)特征選擇算法對所述降維特征向量進(jìn)行特征選擇，得到特征選擇后的特征向量；

27、對特征選擇后的特征向量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化處理后的特征向量，所述標(biāo)準(zhǔn)化處理后的特征向量為優(yōu)化后的特征向量。

28、可選地，所述根據(jù)所述圖像分析結(jié)果生成機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡，以及三維運(yùn)動軌跡中不同位置處機(jī)器人噴頭的移動速度和噴射角度，包括：

29、根據(jù)傷口區(qū)域的幾何特征，采用多梯度控制策略將傷口區(qū)域劃分為多個不等間距的網(wǎng)格，其中，各網(wǎng)格中存在的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)大于預(yù)設(shè)數(shù)量，目標(biāo)點(diǎn)數(shù)為曲率值大于預(yù)設(shè)曲率值的點(diǎn)數(shù)；

30、根據(jù)所有網(wǎng)格進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到路徑規(guī)劃結(jié)果；所述路徑規(guī)劃結(jié)果為機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡；

31、根據(jù)傷口區(qū)域的幾何特征、機(jī)器人噴頭的噴射壓力及機(jī)器人噴頭的噴口直徑，確定三維運(yùn)動軌跡中不同位置處機(jī)器人噴頭的移動速度和噴射角度。

32、可選地，在根據(jù)所述機(jī)器人噴頭的噴射壓力、所述機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡以及機(jī)器人噴頭的移動速度，生成對應(yīng)的控制指令之后，所述方法還包括：

33、監(jiān)測所述機(jī)器人噴頭根據(jù)所述控制指令進(jìn)行相應(yīng)的操作過程中的實(shí)時反饋信息，所述實(shí)時反饋信息包括傷口圖像變化信息；

34、通過預(yù)設(shè)反饋機(jī)制調(diào)整機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡和/或三維運(yùn)動軌跡中不同位置處機(jī)器人噴頭的移動速度。

35、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括：

36、接收模塊，用于接收手術(shù)室環(huán)境參數(shù)和傷口圖像信息；

37、確定分析模塊，用于根據(jù)所述手術(shù)室環(huán)境參數(shù)確定機(jī)器人噴頭的噴射壓力，并利用預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析所述傷口圖像信息，得到圖像分析結(jié)果；所述預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入針對傷口區(qū)域的多尺度分析策略；

38、第一生成模塊，用于根據(jù)所述圖像分析結(jié)果生成機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡，以及三維運(yùn)動軌跡中不同位置處機(jī)器人噴頭的移動速度和噴射角度；

39、第二生成模塊，用于根據(jù)所述機(jī)器人噴頭的噴射壓力、所述機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡以及機(jī)器人噴頭的移動速度，生成對應(yīng)的控制指令，以使所述機(jī)器人噴頭根據(jù)所述控制指令進(jìn)行相應(yīng)的操作。

40、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括處理組件以及存儲組件；所述存儲組件存儲一個或多個計(jì)算機(jī)指令；所述一個或多個計(jì)算機(jī)指令用以被所述處理組件調(diào)用執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制方法。

41、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，其特征在于，存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制方法。

42、本技術(shù)實(shí)施例中，提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)傷口噴藥機(jī)器人控制方法，該方法包括：接收手術(shù)室環(huán)境參數(shù)和傷口圖像信息；根據(jù)手術(shù)室環(huán)境參數(shù)確定機(jī)器人噴頭的噴射壓力，并利用預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析傷口圖像信息，得到圖像分析結(jié)果；預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入針對傷口區(qū)域的多尺度分析策略；根據(jù)圖像分析結(jié)果生成機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡，以及三維運(yùn)動軌跡中不同位置處機(jī)器人噴頭的移動速度和噴射角度；根據(jù)機(jī)器人噴頭的噴射壓力、機(jī)器人噴頭的三維運(yùn)動軌跡以及機(jī)器人噴頭的移動速度，生成對應(yīng)的控制指令，以使機(jī)器人噴頭根據(jù)控制指令進(jìn)行相應(yīng)的操作。本實(shí)施例通過引入預(yù)先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，特別是針對傷口區(qū)域的多尺度分析策略，提高了圖像分析結(jié)果的分析精度和路徑規(guī)劃的精細(xì)化程度，從而實(shí)現(xiàn)了更精準(zhǔn)、高效的傷口噴藥操作。具體來說，多尺度分析策略能夠更好地捕捉傷口區(qū)域的多尺度特征，確保機(jī)器人噴頭能夠在復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行更精細(xì)的噴藥，此外，通過自動化的路徑規(guī)劃和參數(shù)調(diào)整，減少了對人為干預(yù)的依賴，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性和效率。其中，通過提供不同尺度的自適應(yīng)縮放因子，多分辨率金字塔技術(shù)能夠更好地適應(yīng)不同類型的圖像數(shù)據(jù)，提高特征提取和路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性和魯棒性。通過計(jì)算傷口三維模型中每一點(diǎn)的曲率值來評估傷口的彎曲程度，能夠幫助醫(yī)護(hù)人員精準(zhǔn)識別傷口的復(fù)雜區(qū)域，并指導(dǎo)機(jī)器人動態(tài)調(diào)整操作參數(shù)，確保藥物均勻覆蓋傷口表面。

43、本技術(shù)的這些方面或其他方面在以下實(shí)施例的描述中會更加簡明易懂。