[发明专利]一种立体腹腔镜三维模型重建方法和装置

权利要求书

1.一种立体腹腔镜三维模型重建方法，其特征在于，包括：

左右相机采集物体的二维彩色图像，同时记录立体腹腔镜上光学跟踪工具的空间姿态信息；

基于所述二维彩色图像求得稀疏的关键特征点，以所述稀疏的关键特征点为种子点，遍历迭代得到密集点云；

根据所述密集点云生成左右图像的视差图；

根据所述当前姿态信息和手眼校准变换矩阵将所述视差图反投影至相机坐标系统下的三维密集点云，再将所述三维密集点云变换至光学定位系统的坐标空间中，得到三维密集点云信息；

根据所述三维密集点云信息重建得到物体的表面模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述稀疏的关键特征点为种子点，遍历迭代得到密集点云，具体包括：

以所述稀疏的关键特征点为种子点，设置一个固定尺寸的邻域搜索空间；

计算每个种子点在所述邻域搜索空间内的测度是否满足预设的阈值，如果是，则把该邻域内的点加入匹配关键点的队列，否则，迭代计算下一个种子点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前姿态信息和手眼校准变换矩阵将所述视差图反投影至相机坐标系统下的三维点云，再将该所述三维密集点云变换至光学定位系统的坐标空间中，具体通过以下公式实现：

POINTS_tracker＝^trackerT_hand*^handT_eye*POINTS_camera

其中，POINTS_tracker为光学定位系统中的点，^trackerT_hand为立体腹腔镜上光学跟踪工具的空间姿态矩阵，^handT_eye为手眼校准矩阵，POINTS_camera为相机坐标系统中的点。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维密集点云信息重建得到物体的表面模型后，还包括：

对重建后的三维密集点云进行后处理，排除重建结果中的异常点云数据；

根据排除异常点云数据后的数据重建出物体的表面模型。

5.一种立体腹腔镜三维点云重建装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于使用左右相机采集物体的二维彩色图像，同时记录立体腹腔镜上光学跟踪工具的空间姿态信息；

密集点云生成模块，用于基于所述二维彩色图像求得稀疏的关键特征点，以所述稀疏的关键特征点为种子点，遍历迭代得到密集点云；

空间转换模块，用于根据所述密集点云生成左右图像的视差图，根据所述当前姿态信息和手眼校准变换矩阵将所述视差图反投影至相机坐标系统下的三维密集点云，再将所述三维密集点云变换至光学定位系统的坐标空间中，得到三维密集点云信息；

重建模块，用于根据所述三维密集点云信息重建得到物体的表面模型。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述密集点云生成模块，还用于以所述稀疏的关键特征点为种子点，设置一个固定尺寸的邻域搜索空间；计算每个种子点在所述邻域搜索空间内的测度是否满足预设的阈值，如果是，则把该邻域内的点加入匹配关键点的队列，否则，迭代计算下一个种子点。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空间转换模块具体通过以下公式实现空间转换：

POINTS_tracker＝^trackerT_hand*^handT_eye*POINTS_camera

其中，POINTS_tracker为光学定位系统中的点，^trackerT_hand为立体腹腔镜上光学跟踪工具的空间姿态矩阵，^handT_eye为手眼校准矩阵，POINTS_camera为相机坐标系统中的点。