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(dāng)下逐漸成為日常醫(yī)學(xué)實(shí)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(fù)快,近年來(lái)獲得廣泛應(yīng)用。但在惠及患者的同時(shí),微創(chuàng)手術(shù)卻對(duì)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(guò)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(lái)困難,極大影響了手術(shù)操作的精確性和安全性。針對(duì)這些問(wèn)題,本文對(duì)基于雙目?jī)?nèi)窺鏡的軟組織圖像三維重建方法進(jìn)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(jī)標(biāo)定算法對(duì)立體內(nèi)窺鏡進(jìn)行了標(biāo)定�；跇�(biāo)定結(jié)果對(duì)立體圖像對(duì)進(jìn)行了立體校正,開展了特征匹配算法研究,實(shí)現(xiàn)了基于立體視覺(jué)的軟組織三維重建。2)提出了一種改進(jìn)的陰影恢復(fù)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(yàn)的光照反射模型,針對(duì)經(jīng)驗(yàn)光照反射模型在真實(shí)微創(chuàng)環(huán)境下成像過(guò)程表現(xiàn)力有限的問(wèn)題,本文采用了一種基于輻照度學(xué)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(duì)實(shí)驗(yàn)表明,本文光照發(fā)射模型能夠... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

達(dá)芬奇手術(shù)系統(tǒng)

第二章立體視覺(jué)法與SFS算法基礎(chǔ)90010=0110011udxuxvdyvy(2-1)其中，dx為一個(gè)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(diǎn)。綜上，三維場(chǎng)景中，目標(biāo)物體在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)信息通過(guò)剛體變換轉(zhuǎn)換到攝像機(jī)坐標(biāo)，再通過(guò)透視映射轉(zhuǎn)換到圖像坐標(biāo)，整個(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖2-1所示。圖2-1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系剛體變換的齊次表達(dá)形式如下：0111CWCWCWXXYRTYZZ(2-2)其中1TWWWXYZ，1TCCCXYZ分別表示世界坐標(biāo)和攝像機(jī)坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)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(biāo)轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)坐標(biāo)。透視映射具體表達(dá)式如下：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10CCCCxfXZyfYZ(2-3)其中f為相機(jī)焦距，x,y為圖像坐標(biāo)。攝像機(jī)坐標(biāo)系可以通過(guò)以上透視映射關(guān)系轉(zhuǎn)換到圖像物理坐標(biāo)系。明確以上視覺(jué)系統(tǒng)三大坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系后，開始對(duì)理想相機(jī)成像模型建模。此處我們暫時(shí)忽略相機(jī)鏡頭畸變的影響，將小孔成像模型視作理想的相機(jī)成像模型。小孔成像模型通過(guò)幾何光學(xué)映射來(lái)描述三維場(chǎng)景下的空間點(diǎn)轉(zhuǎn)化為成像平面上二維像點(diǎn)的過(guò)程，以此建立起了目標(biāo)世界坐標(biāo)與圖像坐標(biāo)之間的聯(lián)系。在小孔成像模型中，假設(shè)空間一點(diǎn)TWWWMXYZ、與之對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)Tmuv，攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)及攝像機(jī)光學(xué)中心（光心）CO三點(diǎn)共線，M與CO的連線在成像平面上的交點(diǎn)即為與空間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二維像點(diǎn)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(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，不難推導(dǎo)得出小孔成像模型，并整理以齊次坐標(biāo)形式表示如下：


本文編號(hào)：3101431