雙目醫(yī)學內窺鏡系統(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的發(fā)展，醫(yī)學臨床診斷治療對立體可視化圖像的需求也逐漸成為計算機視覺領域的重要內容之一，通過雙目內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、提示場景內目標的深度信息，能夠幫助降低手術并發(fā)癥、減少病人痛楚。本文的主要工作圍繞三維內窺鏡實用軟件的設計實現、雙目系統(tǒng)的標定和圖像校正、計算深度的立體匹配算法三個方面展開。
　　本文首先根據現有醫(yī)學內窺鏡的使用需求和性能指標介紹了基于雙目攝像的三維內窺鏡系統(tǒng)方

2、案及硬件模塊組成，設計并實現了整體軟件設計，將雙目圖像的同步采集/顯示、系統(tǒng)參數標定及圖像校正、立體匹配計算等整合為軟件系統(tǒng)各模塊。
　　其次由于光學系統(tǒng)裝配誤差，獲取的原始圖像對存在相對旋轉和平移，因此為了實現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的圖像對，本文還探討了雙目系統(tǒng)的參數標定方法，分析雙目模型涉及的各坐標系之間的映射關系，重點得出真實場景中目標點的世界坐標求解方法;以及選用張氏標定法分析現有雙目攝像機模型

3、內外參數，并完成圖像極線校正模塊。
　　最后，在立體匹配算法方面，本文結合系統(tǒng)使用需求重點探討了局部匹配算法原理，實現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非參數變換的匹配方法、自適應權重方法，并分別針對性提出邊緣約束、簡化的Hamming距離計算、直接比較權重窗口相似度的改進方案，實驗對比匹配效果后得出，改進的自適應權重方法無論在光照一致還是不一致條件下都表現更優(yōu)。結合現有內窺鏡系統(tǒng)時，重點探討了其獲