高清三維腹腔鏡的光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及標(biāo)定方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的二維腹腔鏡發(fā)展至今在視頻格式上已經(jīng)能夠做到高清輸出，在圖像清晰度上已經(jīng)基本滿足手術(shù)的需要。但是由于二維腹腔鏡無法提供三維世界中的深度信息，使得醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)之前需要反復(fù)的練習(xí)，來適應(yīng)缺乏深度信息的二維視頻畫面。為了解決這一問題，國外大部分的醫(yī)療器械生產(chǎn)廠家都開發(fā)和發(fā)布了三維腹腔鏡產(chǎn)品。而目前國內(nèi)還沒有一款獨立開發(fā)的三維腹腔鏡產(chǎn)品。
　　本文旨在研究基于雙目立體視覺的高清三維腹腔鏡的開發(fā)及其相關(guān)技術(shù)。研究內(nèi)容包括高清三維腹腔鏡

2、光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計、高清三維腹腔鏡的攝像機(jī)標(biāo)定、基于高清三維腹腔鏡的深度信息測量等。主要工作包括以下方面:(1)分析市場上的三維腹腔鏡產(chǎn)品的光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計，對基于單目立體視覺的三維腹腔鏡和基于雙目立體視覺的腹腔鏡進(jìn)行理論分析和優(yōu)缺點比較，最后提出了一套基于雙目立體視覺的高清三維腹腔鏡的光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計方案。(2)研究分析基于3D標(biāo)定靶的標(biāo)定方法和基于平面模板的標(biāo)定方法的原理，提出了針對高清三維腹腔鏡系統(tǒng)的攝像機(jī)模型的修正，并編寫了基于OpenCV的

3、3D攝像機(jī)標(biāo)定程序。(3)提出了一種全新的基于空間幾何的深度測量方法，通過高清三維腹腔鏡的深度測量實驗，在10mm～150mm整個腹腔鏡的工作范圍內(nèi)，深度測量的平均誤差保持在1.13mm左右，解決了傳統(tǒng)三角測量法及曲線擬合法在深度測量時誤差偏大的問題。
　　本課題研究設(shè)計的高清三維腹腔鏡具有優(yōu)秀的光學(xué)性能和緊湊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以實時輸出1080P的雙路高清視頻。針對三維腹腔鏡的攝像機(jī)標(biāo)定方法通過與Bouguet算法的標(biāo)定結(jié)果比較，驗