雙目內(nèi)窺鏡三維重建方法的研究.pdf

1、隨著科技的進步和發(fā)展，基于內(nèi)窺鏡的微創(chuàng)手術(shù)與人們的生活越來越息息相關(guān)，被廣泛地應(yīng)用于耳鼻咽喉科治療、心臟瓣膜切換手術(shù)，腹腔疾病的檢測等領(lǐng)域。微創(chuàng)手術(shù)相比傳統(tǒng)手術(shù)，具有手術(shù)恢復(fù)時間短，減輕術(shù)后疼痛，減小組織的切口創(chuàng)傷的優(yōu)點。先進的手術(shù)機器人平臺可以使微創(chuàng)技術(shù)更安全，更容易成功完成手術(shù)，越來越成為科研工作者們研究的熱點，是將圖像處理、模式識別、信息傳輸與處理、自動控制等多學(xué)科知識進行融合應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像行業(yè)，為醫(yī)生提供更安全可靠的三維數(shù)據(jù)，提

2、高手術(shù)的成功率。本文基于雙目視覺的原理，重點研究雙目內(nèi)窺鏡中的三維重建的難題。研究內(nèi)容圍繞攝像機標定、機械臂和相機的手眼標定、圖像預(yù)處理、特征匹配和三維重建等幾個方面展開。
　　首先，依據(jù)醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡的性能指標以及使用要求搭建了雙目內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，包括硬件模塊的選擇和軟件設(shè)計，其中軟件設(shè)計主要包含兩個模塊，標定模塊和三維重建模塊。
　　其次，進行相機的標定和機械臂的手眼標定。根據(jù)各個坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系以

3、及攝像機的模型，在進行雙目相機參數(shù)標定的時候選用張正友標定法，得到相機的內(nèi)參數(shù)以及外參數(shù)矩陣，同時分析了雙目視覺系統(tǒng)的立體幾何關(guān)系，最后研究了機械臂和雙目相機的手眼標定。
　　再次，對采集到的目標物體的圖像進行預(yù)處理和圖像的校正，為立體匹配做準備。在圖像的特征提取和立體匹配方面，選用了局部特征匹配的方法，并且對其中SURF算法做作了改進。通過實驗驗證，改進的SURF算法不僅提高了匹配的正確率，而且大大降低了匹配時間，保證了算法的實