[发明专利]全高清3D电子腹腔镜系统的图像配准方法

说明书

本发明提供一种全高清3D电子腹腔镜系统的图像配准方法，首先对采集的图像序列进行图像转换、图像分块与特征提取、特征点集优化与初始运动参数估计，然后计算最优运动参数T，求出最优运动参数T后，将活动图像的彩色副本与参考图像的彩色副本配准，同时为了保证配准后图像的清晰度，采用了精度损失较少的双线性插值法对图像进行差值，同时采用了Gaussian‑Laplacian函数对图像进行滤波，从而消除噪声提高图像质量。最后在水平位移上添加位移差，从而保证后续3D显示效果。

技术领域

本发明涉及腹腔镜技术领域，特别是涉及一种全高清3D电子腹腔镜系统的图像配准方法。

背景技术

“越做越小”，是目前外科手术领域的发展目标，即指创口越做越小。微创技术从上世纪90年代提出至今，随着电子、光学等科技的发展，已经在临床领域中得到了广泛的应用。以小创口的微创技术完成常规的外科手术已经成为主流趋势。其中腹腔镜技术在普外科手术治疗中有着广泛的应用，因其技术创伤小、出血少、恢复快、术后并发症和死亡率低等优点，得到了越来越多的重视。

腹腔镜是内窥镜家族中的一员，主要运用于普外科。且主要用于腹腔内疾病的检查。传统2D的腹腔镜系统只能提供平面图像，缺乏空间深度信息。因此对于操作者的医疗经验具有较高的要求。通过研制成像清晰，3D立体感较强的腹腔镜系统可以为医务工作者提供良好的图像参考，降低腹腔镜的操作难度。最大程度避免因误操作而引发的出血、组织损伤，从而进一步提高腹腔镜在临床中的普及率。

现有的图像配准方法主要分为，基于模板匹配的图像配准方法、基于灰度的图像配准算法、基于模型的图像配准方法以及基于特征的图像配准算法。传统的图像配准需要人工选择特征点，而为了达到较高的配准精度，往往需要选择大量的特征点。人工选点的方式不但耗费时间，并且容易受人为主观因素干扰，具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种全高清3D电子腹腔镜系统的图像配准方法，用于解决腹腔镜系统成像质量差、操作困难等问题。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种全高清3D电子腹腔镜系统的图像配准方法，包括用于采集图像的两个镜头，其中一个镜头采集的图像作为图像序列中的左视图，另一个镜头采集的图像作为图像序列中的右视图，理论上每次从前端镜头会传输来两幅图像，随着时间的推移，就形成了图像序列。例如，第一秒有两幅图，第二秒又传来两幅图，把这两组甚至更多组的图像放在一起，就称为图像序列。另外，一般2D腹腔镜只会有一副2D图像， 3D腹腔镜图像才会同时处理两个镜头拍摄的两幅2D图像。

图像配准方法具体包括以下步骤：

A.图像备份与图像转换：

将图像序列I_i中的左视图设定为参考图像，即配准图，右视图设为活动图像，将左视图与右视图转化为灰度图像，并保留彩色图像副本一份，转化公式为：

G(m,n)＝I(R*0.3+G*0.59+B*0.11)

其中，G(m,n)表示彩色图像中点(m,n)转换后的灰度值；m，n表示图像像素点的坐标值；R，G，B分别代表点(m,n)的三个彩色通道对应的像素值；公式是采用加权法将彩色图像转化为灰度图像，其中0.3、0.59和0.11为将彩色图像转化为灰度图像时三个色道对应的比例值，如果图像的位深确定，三个比例值是固定值。

B.图像分块与特征点提取：

建立二维坐标系，在活动图像(右视图)中寻找一系列特征点 F_i＝{(m_j,n_j)|j＝1,...,N}，其中(m_j,n_j)为第j个特征点在活动图中的像素点坐标值；

特征点提取包括以下步骤：