基于相位结构光的三维测量内窥镜系统研究

发布时间：2022-01-08 11:51

　　随着三维立体测量技术的迅速发展,对物体表面进行三维重建已经成为机器视觉各个应用领域当中的热门研究方向。三维立体测量内窥镜可以提供体内组织的深度图像,重建体内组织的形态特征,为医生的操作提供了指导,提高了手术成功率。本文围绕三维测量内窥镜展开,目标是实现对物体的三维测量。主要工作包括三维测量内窥镜系统的设计,对影响测量精度因素的仿真,设计物体的相位误差补偿算法,对实际物体进行三维测量等四个方面。首先,针对实际内窥镜系统需要小型化和实时性这一特点,设计出了基于光纤有序排列的相位结构光。光纤束三进一出,每个光纤束入口被一个LED光源进行照明,通过控制LED光源的分时开启和关闭,产生需要的相位结构光。光源和光纤束通过透镜耦合,仿真并确定球状透镜参数,透镜与光源和光纤束的距离,从而提高光纤束的耦合效率,并使出射光照均匀。对成像镜头进行标定,根据标定的相机参数对图像进行去畸变操作,以减小后续相位计算的误差。设计CMOS驱动电路的编码方式,实现数字图像信号的长距离传输。根据系统对光纤模块,光源模块,镜头组模块的设计,搭建出实际的三维测量内窥镜实验系统,得到实际结构光图像,并对结构光图像的特征进行分析... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３德布鲁因结构光条纹??

描组织表面的激光条纹，并解决了条纹的匹配问题［１７１。Ｍａｕｒｉｃｅ?（２０１２）利用１０ｍｍ双通道??腹腔镜建立了一个可视化的结构光系统，他们设计了基于特殊图像的结构光条纹，并对猪??体内２５个图像进行三维重建，得到了很好的实验效果［１８］。图１．２所示为分别利用颜色和??灰度进行编码的结构光条纹。??图１．２基于颜色和灰度结构光条纹??德布鲁因序列是由长度个数为ｋ，元素种类数为ｎ的元素组成的序列，其中每个子序??列出现且仅出现一次，子序列模式总次数为ｋ”．例如当ｎ＝３，ｋ＝２时，共有８个子序列模式，??子序列模式分别为０００，００１，０１０，０１１，１００，１０１，１１０，１１１。图１．３展示了由红绿蓝三种颜色，??每种颜色五个长度组成的德布鲁因序列图（ｋ＝５，ｎ＝３），因此共有１２５种编码模式＂＇Ｒｅｉｔｅｒ??（２０１４）等人利用德布鲁因序列编码结构光，并在体外对人体组织进行三维重建，重建准??确度很高［２°］。??＾■■■１１?ＩＩＩ?ＩＭ?■?Ｉ?Ｈｉｌｌ?ｌｌｌｌｌｌｌｌ??＜ｉ?国｜｜?ＩＩＩ?■?■?＿ＩＨＩＩ?丨■■?■■?ｌｌ＿?■?■??４ＨＭＩＩＩ删ＩＩＩＩＭＩ?ｔｔ鲕》機《??＿＿??图１．３德布鲁因结构光条纹??４??

题组又利用颜色对结构光进行编码，新的实验系统也可用于对动态物体的测量上。深圳大??学和山东大学联合课题组（２０１６）设计了利用激光的方向和相位进行编码的结构光系统，??如图１．５所示，该系统具有很高的三维成像质量，可以实现多方向，高动态的三维成像［２７］。??５??

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种光照不均匀图像的恢复增强方法[J]. 程培英,沈会良.  计算机应用与软件. 2008(10)
[2]单目视觉测量技术研究[J]. 黄桂平,李广云,王保丰,叶声华.  计量学报. 2004(04)
[3]基于三坐标测量仪的双目视觉测量方案及其数据分析[J]. 张学昌,高学敏,邵建敏,方毅.  工具技术. 2004(06)

博士论文
[1]基于彩色编码的结构光动态三维测量及重构技术研究[D]. 韦争亮.清华大学 2009

硕士论文
[1]基于线结构光视觉传感器的三维表面测量系统关键技术研究[D]. 杨建华.广东工业大学 2013



本文编号：3576508