基于增强现实的数字化手术系统关键技术研究

发布时间：2023-02-06 10:20

　　随着计算机技术与数字医学的不断发展,计算机辅助手术给临床诊断和手术治疗带来了巨大的进步,其基于图像引导、手术规划的手术模式有效地解决了传统外科手术中对病灶部位定位的问题,推动了外科手术朝着精准化和微创化方向发展。而在临床实践中,由于不能直观地看到病灶部位的三维结构,医生需要在屏幕和病灶部位之间来回切换视野,这样不仅影响操作的连贯性和手术的效率,而且有可能增加手术的风险。为此,本文利用增强现实(Augmented Reality,AR)这一前沿技术,实现术前规划模型与病灶部位的配准融合,在术中为医生提供直观的患者病灶部位的三维结构信息。本文主要研究内容如下:利用单目视觉和RGBD类算法开发了基于SLAM(Simultaneous localization and mapping)定位的增强现实数字化手术系统,该系统实现了将术前规划的模型准确定位在SLAM重建的空间中,实现了虚拟模型与真实模型定位融合的效果,该系统实现了比较稳定的静态配准效果;利用大律法、轮廓提取等图像处理算法,开发了可识别跟踪二维标识符的增强现实手术系统,该系统实现了动态识别跟踪二维标识符,并将虚拟模型准确定位在二维标识...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 基于增强现实手术系统技术概述
        1.2.1 增强现实关键技术及分类
        1.2.2 配准技术概述
        1.2.3 手术导航的定位方式
    1.3 增强现实数字化手术系统的研究现状
    1.4 本文的章节安排
第二章 基于SLAM的增强现实手术系统定位配准技术研究
    2.1 医学影像三维重建
    2.2 基于SLAM的定位配准
        2.2.1 系统配置
        2.2.2 单目视觉与RGBD类
        2.2.3 模型和临床试验及优缺点分析
    2.3 基于二维标识符的定位配准
    2.4 本章小结
第三章 基于光学定位跟踪的增强现实手术系统关键技术研究
    3.1 Camera到 HoloLens参考架转换矩阵的手眼标定
    3.2 基于四元数的点配准
    3.3 虚拟模型的姿态平滑
    3.4 手术器械尖点的标定
    3.5 本章小结
第四章 系统实现及误差分析
    4.1 系统的软硬件架构
        4.1.1 硬件设备
        4.1.2 软件架构
    4.2 系统实现以及模型试验
    4.3 误差分析
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 本文的创新点
    5.3 未来展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表的论文



本文编号：3735818