基于全六維位姿定位的腸胃道膠囊內(nèi)窺鏡圖像三維重建技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡(WCE)的發(fā)明改善了消化道患者做腸鏡或胃鏡時(shí)的就醫(yī)感受，無(wú)線膠囊在病人吞咽后可以無(wú)痛向外傳輸高清晰度的胃腸道圖像，使醫(yī)生更方便的對(duì)病變組織進(jìn)行診斷，是一種具有潛力的新型醫(yī)療檢測(cè)方法。但是目前的臨床膠囊產(chǎn)品在應(yīng)用中仍存在一些不足，商用的膠囊內(nèi)窺鏡目前只能提供二維圖像，無(wú)法提供真實(shí)的三維場(chǎng)景，而病變組織的具體區(qū)域通常是由醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)得到，所以會(huì)有一定的誤差；因此，需要研究更準(zhǔn)確的三維檢測(cè)方法。本文研究基于膠囊內(nèi)窺鏡圖像序列

2、的胃腸道目標(biāo)三維重建技術(shù)，主要內(nèi)容如下：
　　1.研究相機(jī)的成像模型，包括線性模型和相機(jī)鏡頭的內(nèi)外參數(shù)，與光學(xué)鏡頭畸變?cè)斐蓤D像失真的非線性模型。設(shè)計(jì)相機(jī)標(biāo)定的幾種方法，引入了基于平面模板標(biāo)定法，并設(shè)計(jì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)算法。采用模板標(biāo)定法在對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定和非線性畸變矯正。
　　2.對(duì)相機(jī)在不同方位拍攝的兩幅圖像進(jìn)行特征點(diǎn)的匹配。嘗試采用 SIFT匹配算法對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行特征匹配，由于在平滑圖像上較難獲取特征點(diǎn)，本文提出一

3、種基于模板和可變尺度的區(qū)域搜索匹配算法，對(duì)模板大小和搜索范圍進(jìn)行了優(yōu)化，取得了理想的匹配精度；同時(shí)該算法具有較好的抗噪聲能力，可獲得分布合理的數(shù)量足夠的三維重建所需的匹配特征點(diǎn)。
　　3.研究了基于特征點(diǎn)的場(chǎng)景三維重建。本文采用結(jié)合磁定位數(shù)據(jù)的單攝像機(jī)的方法。圖像定位采用八點(diǎn)算法，精確計(jì)算出膠囊的運(yùn)動(dòng)位置變化和方向，包括平移向量和旋轉(zhuǎn)矩陣。通過(guò)前后圖像的相機(jī)視覺(jué)機(jī)理，計(jì)算出所有場(chǎng)景目標(biāo)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息。進(jìn)一步采用 Delaun