[發(fā)明專利]校準(zhǔn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710839547.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN108307178B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H.米勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾克松有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H04N13/246
• 分類號(hào): H04N13/246;H04N5/232;G02B27/62;G02B23/24;G02B30/35;A61B1/045;A61B1/00;A61B34/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 李萌

本發(fā)明涉及校準(zhǔn)立體光學(xué)系統(tǒng)的方法和用于光學(xué)系統(tǒng)的校準(zhǔn)系統(tǒng)。校準(zhǔn)系統(tǒng)具有預(yù)定參考對(duì)象、傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)評(píng)估模塊和圖像處理器。數(shù)據(jù)評(píng)估模塊設(shè)計(jì)為接收傳感器系統(tǒng)測(cè)取的圖像數(shù)據(jù)，并且根據(jù)圖像數(shù)據(jù)確定布置在視野中的預(yù)定參考對(duì)象的至少兩個(gè)可見參考對(duì)象特征的位置信息，以及確定位置數(shù)據(jù)，位置數(shù)據(jù)包含通過至少一個(gè)參考點(diǎn)確定的、待檢查對(duì)象的通過所述光學(xué)系統(tǒng)提供的圖像的位置偏差或在立體光學(xué)系統(tǒng)中的第一和第二半圖像的位置偏差。圖像處理器設(shè)計(jì)為由參考對(duì)象的至少兩個(gè)可見參考對(duì)象特征的位置信息求得光學(xué)畸變，并對(duì)所接收的圖像數(shù)據(jù)設(shè)置相應(yīng)的幾何校正，以及還設(shè)計(jì)為根據(jù)所測(cè)得的位置偏差對(duì)所接收的圖像數(shù)據(jù)設(shè)置相應(yīng)的偏移。

本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)立體光學(xué)系統(tǒng)的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于立體光學(xué)系統(tǒng)中的校準(zhǔn)系統(tǒng)及校準(zhǔn)系統(tǒng)的應(yīng)用，一種醫(yī)療立體設(shè)備，特別是與導(dǎo)航系統(tǒng)一起使用的立體內(nèi)窺鏡和剛性內(nèi)窺鏡，以及涉及一種計(jì)算機(jī)程序。

在諸如剛性內(nèi)窺鏡和具有光學(xué)圖像傳輸裝置的其它醫(yī)療光學(xué)裝置的光學(xué)裝置中，可能會(huì)出現(xiàn)圖像位置與完全對(duì)中的光學(xué)系統(tǒng)的理想圖像位置的顯著偏差。這是由光學(xué)裝置的制造公差，熱膨脹或機(jī)械撓曲引起的。因此，這種圖像傳輸光學(xué)系統(tǒng)中的撓曲可能導(dǎo)致輸出圖像的顯著變化，因?yàn)槔鐑?nèi)窺鏡中存在大量的光學(xué)元件。

在立體觀測(cè)中，對(duì)立體觀測(cè)的半圖像的相對(duì)校準(zhǔn)尤其重要。否則，立體圖像印象劣化并且觀察者發(fā)生疲勞。

美國專利US 8 223 193B2描述了一種校準(zhǔn)裝置，其具有用于在內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)上固定定位的接口、在成像系統(tǒng)的視場(chǎng)中連接到接口的目標(biāo)對(duì)象和處理器。處理器適于從成像系統(tǒng)和目標(biāo)對(duì)象的第一和第二相互布置中識(shí)別出第一和第二圖像上的標(biāo)記。在這種情況下，該布置和識(shí)別的標(biāo)記被用于確定內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于校準(zhǔn)立體光學(xué)系統(tǒng)的方法。

按照本發(fā)明，所述技術(shù)問題按照本發(fā)明的第一方面通過一種用于校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)、尤其是立體光學(xué)系統(tǒng)的方法來解決。所述方法包含第一靜態(tài)校準(zhǔn)步驟和第二動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)步驟。第一靜態(tài)校準(zhǔn)步驟具有以下步驟：

-將具有已知的可見參考對(duì)象特征的預(yù)定參考對(duì)象布置在由所述光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)的視野中；

-通過傳感器系統(tǒng)測(cè)取尤其是參考對(duì)象數(shù)據(jù)形式的、由所述光學(xué)系統(tǒng)提供的所述預(yù)定參考對(duì)象的圖像或者在立體光學(xué)系統(tǒng)中的所述預(yù)定參考對(duì)象的第一和/或第二半圖像；

-確定預(yù)定參考對(duì)象的至少兩個(gè)在所述圖像或在所述第一和/或第二半圖像中成像的可見的參考對(duì)象特征的位置信息；

-根據(jù)所述至少兩個(gè)可見的參考對(duì)象特征的位置信息求得所述圖像或所述第一和/或第二半圖像的光學(xué)畸變；

-通過根據(jù)求得的光學(xué)畸變?cè)O(shè)置幾何校正，校準(zhǔn)與傳感器系統(tǒng)至少間接地相連的圖像處理器。

此外，在用于檢測(cè)被檢查對(duì)象的光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行期間，該方法具有以下第二動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)步驟：

-將待檢查的對(duì)象布置在通過光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)的視野中；

-測(cè)取位置數(shù)據(jù)，所述位置數(shù)據(jù)包含通過至少一個(gè)參考點(diǎn)確定的、通過傳感器系統(tǒng)測(cè)取的、由所述光學(xué)系統(tǒng)提供的待檢查對(duì)象的圖像的位置偏差或在立體光學(xué)系統(tǒng)中的第一和第二半圖像的位置偏差；

-通過由圖像處理器設(shè)置或調(diào)整所述圖像的相應(yīng)位移或第一和第二半圖像的相對(duì)位移，來根據(jù)相應(yīng)的位置偏差校準(zhǔn)圖像處理器。

因此首先確定光學(xué)畸變，并且以這樣的方式調(diào)校圖像處理器，使得其通過幾何校正來補(bǔ)償所求得的光學(xué)畸變。該步驟可以靜態(tài)地借助參考對(duì)象執(zhí)行，并且不必一直重復(fù)，因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)的光學(xué)畸變通常在運(yùn)行期間不改變。

接下來，測(cè)取位置偏差并且這樣校準(zhǔn)圖像處理器，使得其通過圖像或者第一和第二半圖像的位移來補(bǔ)償測(cè)取的位置偏差。所述位置偏差的補(bǔ)償可以在常規(guī)運(yùn)行的過程中重復(fù)—亦即動(dòng)態(tài)地—進(jìn)行，用于專門補(bǔ)償在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的位置偏差。