雙目醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維顯示及立體匹配算法研究.pdf

1、隨著雙目立體視覺技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)臨床診斷治療對立體可視化圖像的需求也逐漸成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一，通過雙目內(nèi)窺攝像頭獲得不同視覺角度的圖像，并提供三維腹腔環(huán)境場景、提示場景內(nèi)目標(biāo)的深度信息，能夠幫助降低手術(shù)并發(fā)癥、減少病人痛楚。本文的主要工作圍繞三維內(nèi)窺鏡實(shí)用軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、雙目系統(tǒng)的標(biāo)定和圖像校正、計(jì)算深度的立體匹配算法三個(gè)方面展開。
　　本文首先根據(jù)現(xiàn)有醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡的使用需求和性能指標(biāo)介紹了基于雙目攝像的三維內(nèi)窺鏡系統(tǒng)方

2、案及硬件模塊組成，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了整體軟件設(shè)計(jì)，將雙目圖像的同步采集/顯示、系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定及圖像校正、立體匹配計(jì)算等整合為軟件系統(tǒng)各模塊。
　　其次由于光學(xué)系統(tǒng)裝配誤差，獲取的原始圖像對存在相對旋轉(zhuǎn)和平移，因此為了實(shí)現(xiàn)更好地三維顯示效果和提供立體匹配所需的極線水平對準(zhǔn)的圖像對，本文還探討了雙目系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定方法，分析雙目模型涉及的各坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系，重點(diǎn)得出真實(shí)場景中目標(biāo)點(diǎn)的世界坐標(biāo)求解方法;以及選用張氏標(biāo)定法分析現(xiàn)有雙目攝像機(jī)模型

3、內(nèi)外參數(shù)，并完成圖像極線校正模塊。
　　最后，在立體匹配算法方面，本文結(jié)合系統(tǒng)使用需求重點(diǎn)探討了局部匹配算法原理，實(shí)現(xiàn)了三種重要的匹配思想——基于顏色相似度的匹配方法、基于Census非參數(shù)變換的匹配方法、自適應(yīng)權(quán)重方法，并分別針對性提出邊緣約束、簡化的Hamming距離計(jì)算、直接比較權(quán)重窗口相似度的改進(jìn)方案，實(shí)驗(yàn)對比匹配效果后得出，改進(jìn)的自適應(yīng)權(quán)重方法無論在光照一致還是不一致條件下都表現(xiàn)更優(yōu)。結(jié)合現(xiàn)有內(nèi)窺鏡系統(tǒng)時(shí)，重點(diǎn)探討了其獲