隨著醫(yī)用內(nèi)窺鏡設(shè)備的發(fā)展,微創(chuàng)手術(shù)（Minimally invasive surgery,MIS）,在當下逐漸成為日常醫(yī)學實踐中的重要技術(shù)手段。微創(chuàng)手術(shù)由于創(chuàng)口小、疼痛輕、術(shù)后恢復快,近年來獲得廣泛應(yīng)用。但在惠及患者的同時,微創(chuàng)手術(shù)卻對手術(shù)操作者提出了更高的要求。微創(chuàng)手術(shù)是以內(nèi)窺鏡為媒介的多人間接眼-手協(xié)同過程。內(nèi)窺鏡有限的視界和直接深度感知的缺失給醫(yī)生術(shù)中定位帶來困難,極大影響了手術(shù)操作的精確性和安全性。針對這些問題,本文對基于雙目內(nèi)窺鏡的軟組織圖像三維重建方法進行了深入研究。主要研究工作如下:1)研究了雙目立體內(nèi)窺鏡成像模型。利用張正友相機標定算法對立體內(nèi)窺鏡進行了標定�；跇硕ńY(jié)果對立體圖像對進行了立體校正,開展了特征匹配算法研究,實現(xiàn)了基于立體視覺的軟組織三維重建。2)提出了一種改進的陰影恢復形狀（SFS）重建算法。研究了常用的朗伯反射模型和Blinn-Phong模型等基于經(jīng)驗的光照反射模型,針對經(jīng)驗光照反射模型在真實微創(chuàng)環(huán)境下成像過程表現(xiàn)力有限的問題,本文采用了一種基于輻照度學和微表面理論構(gòu)建的光照反射模型用于SFS重建。與經(jīng)典光照反射模型的比對實驗表明,本文光照發(fā)射模型能夠... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

達芬奇手術(shù)系統(tǒng)

第二章立體視覺法與SFS算法基礎(chǔ)90010=0110011udxuxvdyvy(2-1)其中，dx為一個像素x方向上的物理尺寸，dy是y軸上的物理尺寸，00u,v為圖像成像平面的原點。綜上，三維場景中，目標物體在世界坐標系下的坐標信息通過剛體變換轉(zhuǎn)換到攝像機坐標，再通過透視映射轉(zhuǎn)換到圖像坐標，整個轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖2-1所示。圖2-1坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系剛體變換的齊次表達形式如下：0111CWCWCWXXYRTYZZ(2-2)其中1TWWWXYZ，1TCCCXYZ分別表示世界坐標和攝像機坐標的齊次坐標形式，R為3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣,，為3×1的平移向量，借由剛體變換可以將世界坐標轉(zhuǎn)換為攝像機坐標。透視映射具體表達式如下：

電子科技大學碩士學位論文10CCCCxfXZyfYZ(2-3)其中f為相機焦距，x,y為圖像坐標。攝像機坐標系可以通過以上透視映射關(guān)系轉(zhuǎn)換到圖像物理坐標系。明確以上視覺系統(tǒng)三大坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系后，開始對理想相機成像模型建模。此處我們暫時忽略相機鏡頭畸變的影響，將小孔成像模型視作理想的相機成像模型。小孔成像模型通過幾何光學映射來描述三維場景下的空間點轉(zhuǎn)化為成像平面上二維像點的過程，以此建立起了目標世界坐標與圖像坐標之間的聯(lián)系。在小孔成像模型中，假設(shè)空間一點TWWWMXYZ、與之對應(yīng)的圖像坐標Tmuv，攝像機坐標系原點及攝像機光學中心（光心）CO三點共線，M與CO的連線在成像平面上的交點即為與空間點對應(yīng)的二維像點在圖像上的位置，如圖2-2所示：圖2-2小孔成像結(jié)合上文提到的剛體變換、透視映射、圖像物理/像素坐標之間的轉(zhuǎn)換，不難推導得出小孔成像模型，并整理以齊次坐標形式表示如下：


本文編號：3101431