CN110301981A - 一种智能清点手术器械的扫描仪及控制方法 - Google Patents

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高兴莲
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Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，公开了一种智能清点手术器械的扫描仪及控制方法，利用智能扫描仪对器械进行实时扫描上传至清点系统，清点系统根据器械数据库和图谱数据库中的器械数量和种类，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；同时通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。本发明能够预警提示每个器械的缺失以及数量；清点系统确认扫描中的物品数量控制性，提供缺失物品规格和数量，使护士或医生按照指引进行寻找和对点；本发明提高了清点速度和准确性，节约了手术病人麻醉下器械清点的时间，从而节约了医护人员时间成本，减少了不必要的人员浪费。

Description

一种智能清点手术器械的扫描仪及控制方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种智能清点手术器械的扫描仪及控制方法。
背景技术
目前，现有的手术器械清点方法和核对统一是人工清点核查。手术后护士需要反复清点器械，至少要唱点2遍，并且还需要边复述边记录以确定所有器械数量完整。现在这种清点方式至少需要护士清点30-60分钟，反复清点确认无误。这种方式极大的浪费护士的时间以及增加护士的工作量，造成了不必要的人员浪费。并且如果清点的过程人员出现失误，就会造成器械数量不统一，极有可能影响下次手术所用的器械缺失，影响病患手术的时间及安全都会存在隐患。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)手术器械复杂，清点过程时间长。
(2)由于手术进行中器械动态实用，不易发现哪件器械不在内。
(3)对于骨科器械种类繁多，需要浪费时间去寻找，导致在病人麻醉等待时，存在安全隐患。
(4)由于清点次数多(至少4次)，易出现清点混淆数目不清等现象。现有技术中的图像匹配数据不准确。
解决上述技术问题的难度：
手术器械堆放出现遮挡、叠压和部分缺失等问题，技术解决难度大。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能清点手术器械的扫描仪及及控制方法。
本发明是这样实现的，一种智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，包括：
利用智能扫描仪对器械进行实时扫描上传至清点系统，清点系统根据器械数据库和图谱数据库中的器械数量和种类，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；
同时通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；
通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。
进一步，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，使用扫描图像序列进行二维重建；
选取相邻的图像进行基于邻域的块匹配的相似特征生成，确定邻域步长n，即每幅图像会与其左右各两幅图像进行相似特征的计算；
确定相邻图像匹配的步长n后，遍历整个图像序列，以每一幅图像为基准图像，与其后方的n帧图像进行基于邻域的块匹配；在原始图像中，沿行和列方向每隔多个像素点取一个点作为需要进行匹配的特征点，用于基于块匹配的特征计算；
确定采样率K后，对于每一对需要进行匹配特征的图像(P1，P2)即得到了需要计算的P1中的匹配点集Pt；遍历Pt中所有的特征点，以每一个特征点为中心，在其周围选取X*Y大小的图像块，使用插值算法将其行列都扩充为原先的8倍，记为IsKc；在P2中，以同样的坐标点为中心，选取M*N大小的图像块，同样使用插值算法将其行列都扩充为原先的8倍，记为Idist；
当Idist图像块足够相似时，能够找到图像块IsKc所对应的图像块Imatch；此时图像块Imatch的中心在图P2中的位置也就是构造图像块IsKc时所用的特征点在图像P2上对应的匹配点；
完成特征匹配后，得到需要的图像对之间的相似特征对；对于图像序列中的每一帧，将进行过特征匹配计算的图像记作P2；将拍摄P1和P2时的智能扫描仪光心位置分别记作C1和C2；遍历P1的特征点集Pt中所有的特征点的位置，在二维平面中的相平面上找到它所在的位置Pt1；同时找到Pt1在图像P2上的匹配点在二维平面中相平面上的位置Pt2 ’；并在二维平面中做射线C1Pt1 ’以及C2Pt2 ’；得到射线L1和L2；
对于得到的射线L1与L2，如果匹配点对Pt1与Pt2是正确的匹配点，那么L1与L2在空间中应该相交在物体模型的对应点上；设置一个阈值T，当这两条异面直线之间的最近点之间的距离小于T时，这一对匹配点是合法的匹配点对。
进一步，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：对于得到的合法匹配点对，若所做射线L1与L2交于一点，则将交点作为新的特征点补充进初始点云中；若L1与L2为最近点距离小于阈值T的异面直线；则取L1和L2的最近点对的中点位置作为新的二维点加入初始点云中；
与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：进行基于物体轮廓的杂点滤除，对于每一帧图像，提取物体轮廓，通过得到的智能扫描仪变换矩阵，将点云反投影至二维平面中相平面的位置，将轮廓区域内的点保留；而反投影过后，在任意一帧中，出现在物体轮廓外部的点，都将其从点云删除。
进一步，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：把点云反投影到每一帧在空间中的相平面，记录相平面上每一像素点在反投影时距离它最近的点云中的点，将图像上该像素点的像素值赋值给这个离他最近的点云中的点，从而完成点云颜色的重映射。
进一步，计算位置(x,y)相关系数K的公式如下：
其中：
其中，T代表图像IsKc，I代表图像Idist。
进一步，清点系统确认扫描中的物品数量和种类，提供缺失物品规格和数量，并与护士或医生总站进行寻找和对点数据共享。
本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端实现所述智能清点手术器械的扫描仪的控制方法的控制器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述智能清点手术器械的扫描仪的控制方法的智能清点手术器械的扫描仪的控制系统，所述智能清点手术器械的扫描仪的控制系统包括：
智能扫描仪，用于对器械进行实时扫描上传至清点系统；
清点系统，用于根据器械数量和种类构建器械数据库和图谱数据库；
数据匹配模块，用于通过清点系统构建的器械数据库和图谱数据库与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；
报警模块，通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；
显示模块，用于通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述智能清点手术器械的扫描仪控制系统的智能清点手术器械的扫描仪。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
通过智能扫描仪与清点系统连接，扫描识别每个器械及物品的形状和数量以及器械数据进行匹配；通过设置有报警提示器，能够预警提示每个器械的缺失以及数量；清点系统进行智能审核，确认扫描中的物品数量控制性，提供缺失物品规格和数量，使护士或医生按照指引进行寻找和对点。本发明提高了清点速度和准确性，节约了手术病人麻醉下器械清点的时间，从而节约了医护人员时间成本，减少了不必要的人员浪费。同时本发明实现了国内首创手术器械智能清点扫描仪及系统。
通过器械数据库和图谱数据库形成器械清点的基础数据库。
通过显示屏直观了解器械数据库的器械是否完整以及数量和种类。
本发明与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，使用扫描图像序列进行二维重建；选取相邻的图像进行基于邻域的块匹配的相似特征生成，确定邻域步长n，即每幅图像会与其左右各两幅图像进行相似特征的计算；确定相邻图像匹配的步长n后，遍历整个图像序列，以每一幅图像为基准图像，与其后方的n帧图像进行基于邻域的块匹配；在原始图像中，沿行和列方向每隔多个像素点取一个点作为需要进行匹配的特征点，用于基于块匹配的特征计算；完成特征匹配后，得到需要的图像对之间的相似特征对；如果匹配点对是正确的匹配点，那么L1与L2在空间中应该相交在物体模型的对应点上；设置一个阈值T，当这两条异面直线之间的最近点之间的距离小于T时，这一对匹配点是合法的匹配点对。可获得准确的图像信息，便于器械混淆，难以辨认和请点器械遗漏。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法流程图。
图2是本发明实施例提供的智能清点手术器械的扫描仪的控制系统结构示意图。
图中：1、智能扫描仪；2、清点系统；3、数据匹配模块；4、报警模块；5、显示模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施提供的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，包括：
S101,利用智能扫描仪对器械进行实时扫描上传至清点系统，清点系统根据器械数据库和图谱数据库中的器械数量和种类，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配。
S102,通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量。
S103,通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。
S104,清点系统确认扫描中的物品数量和种类，提供缺失物品规格和数量，并与护士或医生总站进行寻找和对点数据共享。
如图2所示，本发明实施提供的智能清点手术器械的扫描仪的控制系统包括：
智能扫描仪1，用于对器械进行实时扫描上传至清点系统；
清点系统2，用于根据器械数量和种类构建器械数据库和图谱数据库；
数据匹配模块3，用于通过清点系统构建的器械数据库和图谱数据库与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；
报警模块4，通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；
显示模块5，用于通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。
本发明提供一种搭载所述智能清点手术器械的扫描仪控制系统的智能清点手术器械的扫描仪。
本发明利用智能扫描仪对器械进行实时扫描上传至清点系统，清点系统根据器械数据库和图谱数据库中的器械数量和种类，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；同时通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；通过显示屏直观了解器械数据库的器械是否完整以及数量和种类，实现国内首创手术器械智能清点扫描仪及系统；清点系统确认扫描中的物品数量和种类，提供缺失物品规格和数量，指导护士或医生按照指引进行寻找和对点。
下面结合效果对本发明作进一步描述。
本发明提供的智能扫描仪通过电信号与手术器械信息系统数据库连接；扫描器械台手术物品，可智能盘点与匹配系统数据库中手术器械的数量、规格、形状等特征，达到快速清点手术物品与器械目的，具备数据智能对接，错误时预警提示功能。本发明通过智能扫描仪与手术器械清点信息系统连接，扫描识别每个器械及物品的形状和数量以及器械数据进行匹配；通过设置有报警提示器，能够预警提示每个器械的缺失以及数量；清点系统进行智能审核，确认扫描中的物品数量控制性，提供缺失物品规格和数量，使护士或医生按照指引进行寻找和对点。本发明提高了清点速度和准确性，节约了手术病人在麻醉下等待器械清点的时间，从而不仅提高病人手术安全，而且也节约了医护人员时间成本，减少了不必要的人员浪费。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例
本发明智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，使用扫描图像序列进行二维重建；
选取相邻的图像进行基于邻域的块匹配的相似特征生成，确定邻域步长n，即每幅图像会与其左右各两幅图像进行相似特征的计算；
确定相邻图像匹配的步长n后，遍历整个图像序列，以每一幅图像为基准图像，与其后方的n帧图像进行基于邻域的块匹配；在原始图像中，沿行和列方向每隔多个像素点取一个点作为需要进行匹配的特征点，用于基于块匹配的特征计算；
确定采样率K后，对于每一对需要进行匹配特征的图像(P1，P2)即得到了需要计算的P1中的匹配点集Pt；遍历Pt中所有的特征点，以每一个特征点为中心，在其周围选取X*Y大小的图像块，使用插值算法将其行列都扩充为原先的8倍，记为IsKc；在P2中，以同样的坐标点为中心，选取M*N大小的图像块，同样使用插值算法将其行列都扩充为原先的8倍，记为Idist；
当Idist图像块足够相似时，能够找到图像块IsKc所对应的图像块Imatch；此时图像块Imatch的中心在图P2中的位置也就是构造图像块IsKc时所用的特征点在图像P2上对应的匹配点；
完成特征匹配后，得到需要的图像对之间的相似特征对；对于图像序列中的每一帧，将进行过特征匹配计算的图像记作P2；将拍摄P1和P2时的智能扫描仪光心位置分别记作C1和C2；遍历P1的特征点集Pt中所有的特征点的位置，在二维平面中的相平面上找到它所在的位置Pt1；同时找到Pt1在图像P2上的匹配点在二维平面中相平面上的位置Pt2 ’；并在二维平面中做射线C1Pt1 ’以及C2Pt2 ’；得到射线L1和L2；
对于得到的射线L1与L2，如果匹配点对Pt1与Pt2是正确的匹配点，那么L1与L2在空间中应该相交在物体模型的对应点上；设置一个阈值T，当这两条异面直线之间的最近点之间的距离小于T时，这一对匹配点是合法的匹配点对。
与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：对于得到的合法匹配点对，若所做射线L1与L2交于一点，则将交点作为新的特征点补充进初始点云中；若L1与L2为最近点距离小于阈值T的异面直线；则取L1和L2的最近点对的中点位置作为新的二维点加入初始点云中；
与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：进行基于物体轮廓的杂点滤除，对于每一帧图像，提取物体轮廓，通过得到的智能扫描仪变换矩阵，将点云反投影至二维平面中相平面的位置，将轮廓区域内的点保留；而反投影过后，在任意一帧中，出现在物体轮廓外部的点，都将其从点云删除。
与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：把点云反投影到每一帧在空间中的相平面，记录相平面上每一像素点在反投影时距离它最近的点云中的点，将图像上该像素点的像素值赋值给这个离他最近的点云中的点，从而完成点云颜色的重映射。
计算位置(x,y)相关系数K的公式如下：
其中：
其中，T代表图像IsKc，I代表图像Idist。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，其特征在于，所述智能清点手术器械的扫描仪的控制方法包括：
利用智能扫描仪对器械进行实时扫描上传至清点系统，清点系统根据器械数据库和图谱数据库中的器械数量和种类，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；
同时通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；
通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。
2.如权利要求1所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，其特征在于，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，使用扫描图像序列进行二维重建；
选取相邻的图像进行基于邻域的块匹配的相似特征生成，确定邻域步长n，即每幅图像会与其左右各两幅图像进行相似特征的计算；
确定相邻图像匹配的步长n后，遍历整个图像序列，以每一幅图像为基准图像，与其后方的n帧图像进行基于邻域的块匹配；在原始图像中，沿行和列方向每隔多个像素点取一个点作为需要进行匹配的特征点，用于基于块匹配的特征计算；
确定采样率K后，对于每一对需要进行匹配特征的图像(P1，P2)即得到了需要计算的P1中的匹配点集Pt；遍历Pt中所有的特征点，以每一个特征点为中心，在其周围选取X*Y大小的图像块，使用插值算法将其行列都扩充为原先的8倍，记为IsKc；在P2中，以同样的坐标点为中心，选取M*N大小的图像块，同样使用插值算法将其行列都扩充为原先的8倍，记为Idist；
当Idist图像块足够相似时，能够找到图像块IsKc所对应的图像块Imatch；此时图像块Imatch的中心在图P2中的位置也就是构造图像块IsKc时所用的特征点在图像P2上对应的匹配点；
完成特征匹配后，得到需要的图像对之间的相似特征对；对于图像序列中的每一帧，将进行过特征匹配计算的图像记作P2；将拍摄P1和P2时的智能扫描仪光心位置分别记作C1和C2；遍历P1的特征点集Pt中所有的特征点的位置，在二维平面中的相平面上找到它所在的位置Pt1；同时找到Pt1在图像P2上的匹配点在二维平面中相平面上的位置Pt2’；并在二维平面中做射线C1Pt1’以及C2Pt2’；得到射线L1和L2；
对于得到的射线L1与L2，如果匹配点对Pt1与Pt2是正确的匹配点，那么L1与L2在空间中应该相交在物体模型的对应点上；设置一个阈值T，当这两条异面直线之间的最近点之间的距离小于T时，这一对匹配点是合法的匹配点对。
3.如权利要求2所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，其特征在于，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：对于得到的合法匹配点对，若所做射线L1与L2交于一点，则将交点作为新的特征点补充进初始点云中；若L1与L2为最近点距离小于阈值T的异面直线；则取L1和L2的最近点对的中点位置作为新的二维点加入初始点云中；
与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：进行基于物体轮廓的杂点滤除，对于每一帧图像，提取物体轮廓，通过得到的智能扫描仪变换矩阵，将点云反投影至二维平面中相平面的位置，将轮廓区域内的点保留；而反投影过后，在任意一帧中，出现在物体轮廓外部的点，都将其从点云删除。
4.如权利要求2所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，其特征在于，与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配中，进一步包括：把点云反投影到每一帧在空间中的相平面，记录相平面上每一像素点在反投影时距离它最近的点云中的点，将图像上该像素点的像素值赋值给这个离他最近的点云中的点，从而完成点云颜色的重映射。
5.如权利要求2所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，其特征在于，计算位置(x,y)相关系数K的公式如下：
其中：
其中，T代表图像IsKc，I代表图像Idist。
6.如权利要求1所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法，其特征在于，清点系统确认扫描中的物品数量和种类，提供缺失物品规格和数量，并与护士或医生总站进行寻找和对点数据共享。
7.一种终端，其特征在于，所述终端实现权利要求1～6任意一项所述智能清点手术器械的扫描仪的控制方法的控制器。
8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6任意一项所述的智能清点手术器械的扫描仪的控制方法。
9.一种实现权利要求1～2任意一项所述智能清点手术器械的扫描仪的控制方法的智能清点手术器械的扫描仪的控制系统，其特征在于，所述智能清点手术器械的扫描仪的控制系统包括：
智能扫描仪，用于对器械进行实时扫描上传至清点系统；
清点系统，用于根据器械数量和种类构建器械数据库和图谱数据库；
数据匹配模块，用于通过清点系统构建的器械数据库和图谱数据库与智能扫描仪所获取的器械图像自动进行数据匹配；
报警模块，通过报警提示器预警提示每个器械的缺失以及数量；
显示模块，用于通过显示屏显示器械数据库的器械数量和种类是否完整。
10.一种搭载权利要求9所述智能清点手术器械的扫描仪控制系统的智能清点手术器械的扫描仪。
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