高清三維腹腔鏡的光機系統設計及標定方法研究.pdf

1、傳統的二維腹腔鏡發(fā)展至今在視頻格式上已經能夠做到高清輸出，在圖像清晰度上已經基本滿足手術的需要。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)生在進行手術之前需要反復的練習，來適應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)療器械生產廠家都開發(fā)和發(fā)布了三維腹腔鏡產品。而目前國內還沒有一款獨立開發(fā)的三維腹腔鏡產品。
　　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)及其相關技術。研究內容包括高清三維腹腔鏡

2、光機系統設計、高清三維腹腔鏡的攝像機標定、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品的光機系統設計，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系統設計方案。(2)研究分析基于3D標定靶的標定方法和基于平面模板的標定方法的原理，提出了針對高清三維腹腔鏡系統的攝像機模型的修正，并編寫了基于OpenCV的

3、3D攝像機標定程序。(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，深度測量的平均誤差保持在1.13mm左右，解決了傳統三角測量法及曲線擬合法在深度測量時誤差偏大的問題。
　　本課題研究設計的高清三維腹腔鏡具有優(yōu)秀的光學性能和緊湊的機械結構，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標定方法通過與Bouguet算法的標定結果比較，驗