基于深度图的三维内窥镜图像处理软件研发

发布时间：2017-04-20 02:17

  本文关键词：基于深度图的三维内窥镜图像处理软件研发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,高清电子内窥镜的出现大大改善了临床诊断和治疗的条件,而三维内窥镜在继承普通内窥镜优点的同时能够提供三维视野,应用前景极好。三维内窥镜目前采用双目视差原理采集两路纹理图像,在立体图像的传输、存储过程中给带宽和存储资源提出了高要求,在一定程度上限制了三维内窥镜的应用。本论文针对三维内窥镜图像对在传输存储中耗带宽、耗存储资源的问题,设计研发了基于深度图的三维内窥镜图像处理软件,实现了在保证内窥镜图像质量基础上节省码率的目标。根据三维内窥镜图像对存在的特点和立体匹配理论,本论文首先采用图割算法提取单视点的深度信息得到深度图,采用“2D+Z(纹理图+深度图)”的方式对立体图像进行编码传输,在远端采用基于深度图的绘制技术合成虚拟视点纹理图。在分析内窥镜图像特点基础上,本论文在极线校正、深度图编解码和空洞填充等多个方面对软件进行了优化,进一步提升最终图像的图像质量。本论文设计的内窥镜图像处理软件可以提取质量较好的单视点深度图,针对于深度图编码进行了优化,较好的解决了立体视觉领域的空洞问题,具有良好的适应性和鲁棒性,在保证图像质量相当的基础上,减少30%带宽消耗。
【关键词】：三维内窥镜 深度图 编解码 图割 虚拟视点
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 1 绪论14-21
• 1.1 研究背景和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-19
• 1.2.1 医用电子内窥镜发展概述15-17
• 1.2.2 电子内窥镜的结构17
• 1.2.3 三维内窥镜的结构17-19
• 1.3 本论文研究内容19
• 1.4 本论文组织结构19-21
• 2 计算机立体视觉相关技术21-37
• 2.1 体视觉与摄像机模型21-25
• 2.1.1 立体视觉21-22
• 2.1.2 摄像机模型22-23
• 2.1.3 极线几何23-25
• 2.2 立体匹配与深度提取算法25-33
• 2.2.1 配代价计算27-28
• 2.2.2 代价聚合28-29
• 2.2.3 视差计算和优化29-32
• 2.2.4 视差图后处理32-33
• 2.2.5 图像分割和平面拟合33
• 2.3 虚拟视点绘制技术33-36
• 2.3.1 基于模型的绘制技术(MBR)34
• 2.3.2 基于图像的绘制技术(IBR)34-35
• 2.3.3 基于深度图的绘制技术(DIBR)35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 三维内窥镜图像处理软件总体设计37-42
• 3.1 三维内窥镜图像方案的提出37-39
• 3.2 基于深度图的三维内窥镜图像处理方案设计39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 三维内窥镜图像处理软件详细设计42-58
• 4.1 深度图提取模块42-51
• 4.1.1 能量函数的构建与优化42-45
• 4.1.2 图割的实现45-50
• 4.1.3 深度提取后处理50-51
• 4.2 图像编解码模块51-54
• 4.2.1 纹理图像编解码模块51
• 4.2.2 深度图像编解码模块51-54
• 4.3 虚拟视点合成模块54-57
• 4.3.1 图像预处理55-56
• 4.3.2 图像变换56-57
• 4.3.3 空洞填充57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 基于深度图的三维内窥镜图像处理优化方案58-73
• 5.1 内窥镜图像特点与问题分析58-61
• 5.1.1 垂直视差58-59
• 5.1.2 噪声亮点59
• 5.1.3 大视差与大空洞59-61
• 5.2 系统优化方案设计61-72
• 5.2.1 极线校正61-67
• 5.2.2 亮点填充与去噪67-68
• 5.2.3 空洞填充优化方案68-72
• 5.3 本章小结72-73
• 6 基于深度图的三维内窥镜图像处理软件测试与分析73-87
• 6.1 测试概要73-74
• 6.2 图像质量主观测试74-77
• 6.2.1 测试环境74
• 6.2.2 测试方案74-75
• 6.2.3 测试结果75-76
• 6.2.4 测试结果与分析76-77
• 6.3 图像质量客观测试77-79
• 6.3.1 测试环境77
• 6.3.2 测试方案77
• 6.3.3 测试结果77-79
• 6.3.4 测试结果与分析79
• 6.4 系统性能测试79-86
• 6.4.1 测试环境79-80
• 6.4.2 测试方案80
• 6.4.3 测试结果与分析80-86
• 6.5 本章小结86-87
• 7 总结与展望87-89
• 7.1 总结87
• 7.2 展望87-89
• 参考文献89-93

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