[發(fā)明專利]一種全自動雙目內(nèi)窺鏡的標(biāo)定方法及標(biāo)定系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310603517.5
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN104657970A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦國華;呂建成;宋展;聶磊;郗瑤穎;魯遠(yuǎn)甫;董玉明;羅阿郁;陳良培
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G02B23/24
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種全自動雙目內(nèi)窺鏡的標(biāo)定方法，其特征在于，包括下述步驟：

根據(jù)待標(biāo)定內(nèi)窺鏡的視場范圍生成多個平面靶標(biāo)的姿勢，并將所述姿勢記錄到單片機(jī)；

將所述平面靶標(biāo)置于角動儀上，通過所述單片機(jī)驅(qū)動所述角動儀調(diào)整到預(yù)定姿勢，同時驅(qū)動所述內(nèi)窺鏡拍攝所述平面靶標(biāo)，獲取所述平面靶標(biāo)在不同姿勢下的圖片；

通過所述圖片對所述內(nèi)窺鏡進(jìn)行標(biāo)定，且使標(biāo)定精度達(dá)到預(yù)設(shè)的精度要求。

2.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述根據(jù)待標(biāo)定內(nèi)窺鏡的視場范圍生成多個平面靶標(biāo)的姿勢的步驟具體為：

（1）、獲取內(nèi)窺鏡的視場范圍，包括可用的位置范圍和角度范圍，選取跨度較大的維度信息作為待測m維空間，其余維則取區(qū)間中點(diǎn)作為空間參數(shù)，其中，2≤m≤6；

（2）、將所述m維空間均勻劃分為2n個區(qū)間，然后在其中隨機(jī)抽取n個區(qū)間，計(jì)算任意兩區(qū)間的中心點(diǎn)間的距離，其中，n為正整數(shù)；

（3）、判斷所述距離是否大于預(yù)定閾值，是則進(jìn)行第（4）步，否則重新進(jìn)行第（2）步；

（4）、確定n個區(qū)間中每個區(qū)間的中心點(diǎn)為所述平面靶標(biāo)的姿勢，并計(jì)算不同姿勢間的相對位置關(guān)系，生成運(yùn)動參數(shù)并寫入所述單片機(jī)。

3.如權(quán)利要求2所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述運(yùn)動參數(shù)包括不同姿勢間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。

4.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述平面靶標(biāo)采用打印或制造的平面圖像或LCD顯示屏。

5.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述角動儀采用電動角動儀。

6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的標(biāo)定方法，其特征在于，所述通過圖片對所述內(nèi)窺鏡進(jìn)行標(biāo)定，且使標(biāo)定精度達(dá)到預(yù)設(shè)的精度要求的步驟具體為：

（1）、讀取每張圖片，提取每張圖片的標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)，同時去除非標(biāo)定雜點(diǎn)；

（2）、判斷是否完成全部圖片獲取，是則進(jìn)行第（3）步，否則返回第（1）步，

（3）、根據(jù)檢測到的標(biāo)定點(diǎn)位置以及預(yù)設(shè)三維標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)估算內(nèi)窺鏡的內(nèi)參數(shù)，根據(jù)所述內(nèi)參數(shù)計(jì)算內(nèi)窺鏡的外參數(shù)，并對所述內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

（4）、采用非線性優(yōu)化方法最大化內(nèi)窺鏡的視場，分別計(jì)算出內(nèi)窺鏡的兩個鏡頭的最佳旋轉(zhuǎn)矩陣以及平移向量，完成內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的非線性畸變校正及立體校正；

（5）、通過所述內(nèi)參數(shù)、外參數(shù)和所述旋轉(zhuǎn)矩陣及平移向量完成內(nèi)窺鏡的標(biāo)定；

（6）、計(jì)算標(biāo)定精度，當(dāng)所述精度達(dá)到預(yù)設(shè)精度要求時結(jié)束標(biāo)定，否則重新進(jìn)行所述根據(jù)待標(biāo)定內(nèi)窺鏡的視場范圍生成多個平面靶標(biāo)的姿勢，并將所述姿勢記錄到單片機(jī)的步驟。

7.一種全自動雙目內(nèi)窺鏡的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

作為標(biāo)定物的平面靶標(biāo)，以及

角動儀，用于承載所述平面靶標(biāo)并改變所述平面靶標(biāo)的姿勢，

單片機(jī)，與所述角動儀及內(nèi)窺鏡連接，用于預(yù)存所述姿勢并控制所述角動儀調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)的姿勢，同時驅(qū)動內(nèi)窺鏡對所述平面靶標(biāo)進(jìn)行拍攝；

標(biāo)定單元，與所述單片機(jī)和內(nèi)窺鏡連接，用于生成所述平面靶標(biāo)的姿勢并寫入單片機(jī)，并根據(jù)內(nèi)窺鏡拍攝的圖片完成內(nèi)窺鏡的三維標(biāo)定。

8.如權(quán)利要求7所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述平面靶標(biāo)采用打印或制造的平面圖像或LCD顯示屏。

9.如權(quán)利要求7或8所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述角動儀采用電動角動儀。

10.如權(quán)利要求7或8所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述角動儀采用手動角動儀。