發(fā)布時(shí)間：2018-01-18 08:00

  本文關(guān)鍵詞：用于手術(shù)導(dǎo)航的高精度三目視覺(jué)定位方法研究　出處：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 手術(shù)導(dǎo)航 光學(xué)定位 三目立體視覺(jué) 特征點(diǎn)提取 光線遮擋

【摘要】：手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)手術(shù)器械進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和跟蹤,使醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)了解手術(shù)器械相對(duì)于病灶部位的位置和方向,這樣能夠有效地減少手術(shù)對(duì)病人造成的創(chuàng)傷,對(duì)手術(shù)質(zhì)量的提高有所幫助。對(duì)于高精度光學(xué)定位系統(tǒng)的研究是手術(shù)導(dǎo)航研制的關(guān)鍵和熱點(diǎn),目前國(guó)外企業(yè)壟斷了光學(xué)定位技術(shù),導(dǎo)致國(guó)內(nèi)手術(shù)導(dǎo)航產(chǎn)品成本較高,難以推廣。因此,本文從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),搭建了近紅外三目立體視覺(jué)定位系統(tǒng),研究了經(jīng)典的攝像機(jī)針孔模型,詳細(xì)分析并對(duì)比了 TSAI標(biāo)定和張正友標(biāo)定的標(biāo)定方法和各自優(yōu)點(diǎn)。并根據(jù)搭建系統(tǒng)使用的多目立體視覺(jué)選擇了適用的TSAI標(biāo)定方法并完成了系統(tǒng)標(biāo)定。其次,研究了圖像特征點(diǎn)提取和匹配重建方法。提出了一種基于連通域標(biāo)記的快速目標(biāo)中心提取方法,該算法的突出特點(diǎn)是在保證高可靠性和適當(dāng)精度的條件下,具有較高的執(zhí)行效率。第三,研究了三標(biāo)志點(diǎn)手術(shù)器械的注冊(cè)標(biāo)定算法。以手術(shù)器械工作點(diǎn)為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)可以得到它的空間坐標(biāo),繼而建立手術(shù)器械上標(biāo)志點(diǎn)和工作點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系,完成注冊(cè)過(guò)程。最后,提出了一種基于多目立體視覺(jué)的手術(shù)器械跟蹤定位策略。當(dāng)不存在光線遮擋時(shí),進(jìn)行多目立體重建;當(dāng)某一個(gè)攝像機(jī)的光線被遮擋時(shí),進(jìn)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(wèn)題,避免手術(shù)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(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R61;TP391.41

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本文編號(hào)：1440110