基于点集匹配的多手术器械跟踪方法

国贺; 张亚东; 方壮; 刁兆恒; 师为礼; 苗语

doi:10.19292/j.cnki.jdxxp.2025.05.025

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (05) : 1091 -1100. DOI: 10.19292/j.cnki.jdxxp.2025.05.025

基于点集匹配的多手术器械跟踪方法

国贺, 张亚东, 方壮, 刁兆恒, 师为礼, 苗语

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摘要

针对临床外科多器械协同操作中实时精准跟踪的需求，在基于近红外主动光学追踪系统实现了对多手术器械的准确识别与稳定跟踪。针对传统算法在多器械识别和标志点跟踪方面的局限性，提出了基于点集匹配的多器械识别方法。通过将采集图像中的标志点与预先建立的器械模型进行匹配，实现对多个手术器械的准确识别和区分；同时，利用历史跟踪数据和最小二乘法预测标志点位置，提出了一种基于最小二乘算法预测的标志点跟踪方法，实现对手术器械的实时跟踪。实验验证结果表明，两种方法协同使用可实现多手术器械的准确识别(首帧识别率100%)与稳定跟踪(整体识别率97.45%),在保证跟踪精度的同时满足手术实时性要求，能为外科医生提供清晰的器械空间位置信息，支持精准操作，对提升手术安全性与可靠性具有重要意义，可为近红外光学手术导航系统的临床应用提供技术支撑。