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龙图腾网恭喜华中科技大学;华中科技大学同济医学院附属协和医院申请的专利一种基于图像经验的腹腔镜手术机器人自主运镜方法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：CN114748169B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2024-09-17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：202210338000.7，技术领域涉及：A61B34/32；该发明授权一种基于图像经验的腹腔镜手术机器人自主运镜方法是由赵欢;汪一苇;万赤丹;杨司航;蔡雄;丁汉设计研发完成，并于2022-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于图像经验的腹腔镜手术机器人自主运镜方法在说明书摘要公布了：本发明属于腹腔镜运镜技术领域，并公开了一种基于图像经验的腹腔镜手术机器人自主运镜方法。包括：对器械进行标记，对腹腔镜相机进行多点标定，在RCM约束条件下，根据腹腔镜采集得到的图像，估计器械标记的三维坐标；采集得到手术场景中的器械频率图，得到器械在腹腔镜视图下关于器械位置的评价函数；构建腹腔镜相机坐标系在视觉坐标系的姿态，构建腹腔镜姿态需要满足的直觉性约束模型；以评价函数为目标，根据RCM约束以及直觉性约束模型，构建腹腔镜位姿优化模型，以获取最优的腹腔镜位姿；将最优的腹腔镜位姿作为期望的腔镜位姿，并将该期望的腔镜位姿转化为机器人末端位姿。本发明运镜策略更加符合主刀医生的意图，方法简单，泛化能力强。

本发明授权一种基于图像经验的腹腔镜手术机器人自主运镜方法在权利要求书中公布了：1.一种基于图像经验的腹腔镜手术机器人自主运镜方法，其特征在于，包括以下步骤：S100对器械进行标记，对腹腔镜相机进行多点标定，确定相机参数以及相机相对于机器人末端的齐次变换矩阵，所述相机参数包括腹腔镜相机内参系数以及腹腔镜相机畸变系数；S200在RCM约束条件下，根据腹腔镜采集得到的图像，估计器械标记的三维坐标；S300采集得到手术场景中的器械频率图，得到器械在腹腔镜视图下关于器械位置的评价函数；步骤S300具体包括以下步骤：S31将手术视频进行语义分割，抽离出器械尖端的掩膜；S32将抽离出的掩膜图像进行叠加，得到器械在图像上的频率分布图；S33使用高斯分布对器械的频率分布图进行拟合、归一化处理，得到高斯分布的参数；S34以器械的三位位置为输入，根据不同器械的权重，构建判断运镜视场好坏的评价函数：Jx＝-WS·Gpi式中，Jx为评价函数，WS为器械的权重，G为统计得到的高斯分布，pi为手术器械尖端在腹腔镜图像中的像素位置；S400构建腹腔镜相机坐标系在视觉坐标系的姿态，同时，以相机坐标系中X轴在视觉坐标系Y轴的投影为约束，构建腹腔镜姿态需要满足的直觉性约束模型；所述直觉性约束模型为： 式中，θ为图像旋转的角度；为视觉坐标系到腹腔镜相机坐标系的变换矩；X＝[1,0,0]T为操作平面中X的方向；α和β为满足和为1的常数；Qx＝[1,0,0]T为提取旋转矩阵中X方向的矩阵，Qz＝[0,0,1]T为提取旋转矩阵中Y方向的矩阵；Rzθ表示坐标系绕Z轴旋转θ；S500以评价函数为目标，根据RCM约束以及直觉性约束模型，构建腹腔镜位姿优化模型，以获取最优的腹腔镜位姿；所述腹腔镜位姿优化模型为：minJx＝-Ws·Gpis.t.fx＝0hSi,pi,x＝0 式中，Jx为评价函数，WS为器械的权重，fx为直觉性准则模型；hSi,si,x为器械尖端的三维坐标与图像像素坐标的转换关系，Si为器械尖端在腹腔镜坐标系中的三维坐标，pi为手术器械尖端在腹腔镜图像中的像素位置；D为腹腔镜满足RCM约束下的可达区域；x为腹腔镜的自由度变量；S600将最优的腹腔镜位姿作为期望的腔镜位姿，并将该期望的腔镜位姿转化为机器人末端位姿。

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