[发明专利]一种三目立体内窥镜自标定的方法

说明书

本发明公开了一种三目立体内窥镜，可以在正常使用过程中不借助外部标定模板对立体内窥镜标定；具体讲，首先利用标定板对三个内镜相机进行初始标定，获取其对应初始标定参数；其次，在保证两个相机参数不变下，对另外的一个相机进行缩放或聚焦调节，获取调节后三个相机同一时刻拍摄到的三张图像，对三张图像的重合区域进行特征点检测和匹配操作，基于三张图像的特征点匹配结果，通过3D重构求出特征点在指定坐标系中的三维坐标，利用所得特征点三维坐标以及所得特征点在待标定相机对应图像的像素坐标信息，再对待标定相机进行标定，获取待标定相机新的参数。

技术领域

本发明属于内窥镜技术领域，更为具体地讲，涉及一种三目立体内窥镜自标定的方法。

背景技术

微创以及无创外科手术是当代临床医学中最主要的发展趋势之一，与传统手术相比，它能够大大提高手术的质量，减少手术部位的创伤，减轻病人的痛苦，缩短了术后康复时间，这也成为了其作为国际上的一个研究热点的重要支撑。

传统的立体内窥镜是由两个镜头组成，即相当于双目摄像机，其一般的使用过程为：首先在使用前先根据要求设定好焦距，再利用标定参照物对立体内窥镜进行标定，然后再将其通过小创口伸入人体组织进行拍摄，由于内窥镜焦距固定的缘故，使得在拍摄过程中往往只能通过改变内窥镜与所要拍摄的人体组织的距离来获取清晰地图像，而这些动作将会大大增加内窥镜导管在介入过程中发生导管缠绕以及非预期接触人体重要器官的概率，而若采取通过调节内窥镜的焦距这一操作来获取想要的清晰的人体组织图像，则会丢失内窥镜的标定参数，而标定参数是立体内窥镜的重要参数，在手术过程中，只有结合标定参数，才能通过立体内窥镜获取到相关部位的三维信息，通过所得三维信息，医生对手术相关部位有了一个精确的定位，有利于手术的正确实施；同时在检测过程中，标定参数的重要性也不可或缺，通过立体内窥镜的标定参数与所获取人体组织图像，可重构出相关组织表面的三维信息，进而可以对病变组织的实际形状及大小有一个更精确的认识，有助于医生对病人病情的诊断。

目前，在不需要参照标定物的情况下，通过自标定方法可以的获取到相机的内部参数，常用的自标定方法包括：基于绝对二次曲面和无穷远平面等自标定方法，但是这些传统自标定方法的标定精度不高，且鲁棒性不足[1](孟晓桥、胡占义，“摄像机自标定方法的研究与进展”，自动化学报，0254-4156)，故而这一方法未能满足实际需求。

为了获得精确的内窥镜标定信息，只能通过取出内窥镜，然后在外部环境中利用标定参照物重新进行标定，对于这一解决办法而言，这大大增加了操作的复杂度，对于正在执行手术操作时使用的立体内窥镜，这一操作是绝对不允许的。如果能够实时获取到其较为精确的相机参数，那么就可以有效避免立体内窥镜使用过程中的一些不必要操作了，同时也降低了操作的复杂程度，减少给病人带来的附加痛苦和危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三目立体内窥镜自标定的方法，以实现立体内窥镜实时使用中参数变化后的实时标定。

为实现上述发明目的，本发明一种三目立体内窥镜，其特征在于，包括：固定在同一筒状装置的三个独立电子内镜和均匀环绕在三个独立电子内镜周围的多个LED组成的光源，以及一个用于将三目立体内窥镜与电脑相连的USB接口；

所述的三个独立电子内镜的位置相对固定，均匀分布在筒状装置内，三个独立电子内镜的镜头位于筒状装置前端，与多个LED组成的光源共同构成成像单元，三个独立电子内镜的尾部位于筒状装置后端，且每个独立电子内镜的尾部拥有一个独立调节焦距的旋钮，当某一个电子内镜进行缩放或聚焦操作时，则三目立体内窥镜参数发生改变，那么当三目立体内窥镜完成初始标定后，另外两个未调节的电子内镜能够获取图像进行自标定；

当患者需要进行内窥检查时，先放入三目立体内窥镜，再通过尾部的旋钮进行聚焦，然后在光源的配合下通过三个电子内镜成像，最后通过连接在USB接口上的信号线传送至电脑。

其中，所述的电子内镜进行自标定的方法为：