基于机器视觉的内窥镜器械检测和跟踪算法研究

发布时间：2020-12-27 10:00

　　内窥镜器械跟踪算法是持镜机械臂自动导航系统的核心算法之一,也是医疗手术机器人的核心算法之一。目前,手术工具跟踪算法大多基于机器视觉方法,计算量较复杂,在实时性和准确性上还不能完全满足实际需求。本文基于实际的应用课题,对内窥镜器械跟踪进行深入研究。首先研究了内窥镜器械检测算法,其中包括基于传统特征提取的模板匹配方法和基于深度学习的YOLOv2检测方法,同时为了更进一步提高算法的实时性和应用广泛性,本文研究了基于YOLOv2和KCF的内窥镜器械跟踪算法,利用KCF加速跟踪算法。针对于内窥镜器械检测,本文研究了基于模板匹配的检测算法和基于YOLOv2的检测算法。首先研究了基于模板匹配的内窥镜器械检测算法。在算法准确率方面,将SURF特征与灰度直方图特征相结合,相对于单一特征提高了检测精度;在算法速度方面,本文使用多步阶灰度直方图匹配,通过由大到小改变步阶值,减小检测时间。为了更好的提高检测准确度和实时性,本文研究了基于YOLOv2的内窥镜器械检测算法,详细的阐述了构建网络的训练过程以及检测过程,并且自主构建数据集进行训练和测试,相对于模板匹配方法,提高了检测准确性和实时性。为了更进一步提高算... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

神经元模型

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 ( x ) max(0, x)(2-3)如图 2-2 所示，Sigmoid 函数在输入较大和较小时，函数梯度接近 0，存在梯度饱和问题。与 Sigmoid 函数相比，ReLU 函数在 x 0时不存在梯度饱和问题，同时 ReLU 为分段线性函数，计算相对简单，因此在神经网络中 ReLU 函数更加常用。

) Sigmoid 函数 (b)ReLU 函图 2-2 Sigmoid 函数与 ReLU 函数曲线图多个神经元按照一定的层次结构连接起来，就得ceptron, MLP)，如图 2-3 为包含一个隐含层的多层

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SURF算法的医学图像特征点匹配[J]. 刘桥,杨正坤,李晗.  电子科技. 2014(05)
[2]随机梯度下降法的收敛速度(英文)[J]. 汪宝彬,戴济能.  数学杂志. 2012(01)
[3]粒子滤波评述[J]. 程水英,张剑云.  宇航学报. 2008(04)

硕士论文
[1]基于KCF的目标跟踪算法改进及GPU系统实现[D]. 刘金花.西安电子科技大学 2017



本文编号：2941545