近30年来,随着技术日新月异,不断提升,机器人技术被逐步应用到外科手术中。相对于传统外科手术来说,机器人辅助外科手术具有手术切口较小、手术过程中流血少的优点,可以在很大程度上减轻病人的痛苦,并缩短病人术后的恢复时间。但在现存的医疗应用中,机器人只是作为一种辅助装置。在手术时,通过医生或其他医务人员相应的操作,使机器人完成预定的动作,同时手术微器械的位姿得到调整,以完成相应的手术内容。如何提高这一方面医疗服务机器人的自主性,进一步解放医生的双手,具有重要的研究价值。本文提出了一种根据手术微器械的位置和大小来自动调节腹腔镜位姿的方法,通过自动调节腹腔镜的位姿,为医生提供清晰并且位置最佳的手术视野。本文通过具体的临床实例,对机器人辅助微创外科手术的具体流程进行概述,结合图像坐标系、相机坐标系和持镜臂各关节坐标系之间的关系,基于旋量法搭建正确合理的腹腔镜运动成像模型;依据运动成像模型及手术微器械相对于图像坐标系中的位置、大小,分析可能出现的手术状态,并依此制定出相应的腹腔镜位姿自动调节规则,实现自动化功能;针对上述自动调节规则,设计一种方便利用视觉进行检测的标记物,同时为了满足手术过程中快速跟踪的需要,将视觉检测模块分为术前识别检测和术中快速跟踪检测两个阶段;针对手术微器械检测问题,通过改进霍夫圆变换和霍夫直线变换算法,并结合统计矩方法,提高术前检测的精准性和术中检测的快速性。针对手术微器械的快速跟踪检测问题,改进粒子滤波目标跟踪算法和KCF目标跟踪算法,大幅减少手术过程中背景因素对系统稳定的干扰,并对多目标跟踪的快速性问题进行改善。通过设置合理的缓冲区域阈值,消除设备本身的机械误差,避免了手术微器械超出手术视野的情况以及其与腹腔镜之间的碰撞,提高系统的安全性能。结合上述内容搭建实物实验平台,在Vc++开发环境中设计基于视觉的闭环反馈模块,在Labview开发平台下设计持镜臂系统的基础控制模块,通过设置两者之间的快速通信,构建了基于机器视觉的腹腔镜位姿自动调节伺服闭环控制系统;通过实验对该系统的灵敏度、抗背景干扰性能、以及手术视野自动调节的快速性和稳定性等进行检测,从而验证了本论文所提及的方法切实可行,而且具有一定程度上的优势。