發(fā)布時間：2018-01-18 08:00

  本文關鍵詞：用于手術導航的高精度三目視覺定位方法研究　出處：《南京理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 手術導航 光學定位 三目立體視覺 特征點提取 光線遮擋

【摘要】：手術導航系統(tǒng)利用計算機技術對手術器械進行實時定位和跟蹤,使醫(yī)生在進行手術過程中能夠實時了解手術器械相對于病灶部位的位置和方向,這樣能夠有效地減少手術對病人造成的創(chuàng)傷,對手術質量的提高有所幫助。對于高精度光學定位系統(tǒng)的研究是手術導航研制的關鍵和熱點,目前國外企業(yè)壟斷了光學定位技術,導致國內手術導航產(chǎn)品成本較高,難以推廣。因此,本文從實際應用的角度出發(fā),搭建了近紅外三目立體視覺定位系統(tǒng),研究了經(jīng)典的攝像機針孔模型,詳細分析并對比了 TSAI標定和張正友標定的標定方法和各自優(yōu)點。并根據(jù)搭建系統(tǒng)使用的多目立體視覺選擇了適用的TSAI標定方法并完成了系統(tǒng)標定。其次,研究了圖像特征點提取和匹配重建方法。提出了一種基于連通域標記的快速目標中心提取方法,該算法的突出特點是在保證高可靠性和適當精度的條件下,具有較高的執(zhí)行效率。第三,研究了三標志點手術器械的注冊標定算法。以手術器械工作點為軸心進行旋轉可以得到它的空間坐標,繼而建立手術器械上標志點和工作點的相對位置關系,完成注冊過程。最后,提出了一種基于多目立體視覺的手術器械跟蹤定位策略。當不存在光線遮擋時,進行多目立體重建;當某一個攝像機的光線被遮擋時,進行雙目立體重建。該策略能夠在一定程度上解決光線遮擋問題,避免手術器械定位信息丟失,滿足使用精度需求的情況下,提高定位系統(tǒng)的可靠性。
[Abstract]:The operation navigation system uses the computer technology to locate and track the surgical instruments in real time, so that the doctors can understand the position and direction of the surgical instruments in the process of operation in real time. This can effectively reduce the trauma caused by surgery and improve the quality of surgery. The research of high-precision optical positioning system is the key and hot spot in the development of surgical navigation. At present, foreign enterprises monopolize optical positioning technology, leading to the high cost of domestic surgical navigation products, difficult to promote. Therefore, from the perspective of practical application, this paper built a near-infrared trinocular stereo vision positioning system. The classical pinhole model of camera is studied. Detailed analysis and comparison. TSAI calibration and Zhang Zhengyou calibration methods and their respective advantages. And according to the multi-eye stereo vision used to build the system to choose the suitable TSAI calibration method and complete the system calibration. Secondly. The method of image feature point extraction and matching reconstruction is studied, and a fast target center extraction method based on connected domain marking is proposed. The prominent feature of the algorithm is to ensure high reliability and proper accuracy. Third, the registration and calibration algorithm of surgical instruments with three marks is studied. The space coordinates can be obtained by rotating the operating points of surgical instruments. Then the relative position relationship between the mark points and the working points on the surgical instruments is established, and the registration process is completed. Finally, a tracking and positioning strategy for surgical instruments based on multi-eye stereo vision is proposed, when there is no light occlusion. Carrying on multi-eye stereoscopic reconstruction; When the light of a camera is occluded, the binocular stereo reconstruction is carried out. This strategy can solve the problem of light occlusion to some extent, avoid the loss of location information of surgical instruments, and meet the need of accuracy. Improve the reliability of the positioning system.
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R61;TP391.41

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本文編號：1440110