[發(fā)明專利]基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法及成像系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911313837.0
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110840385A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 史成勇;張紅鑫;王泰升
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: A61B1/04
• 分類號: A61B1/04;A61B1/06;A61B1/00;G06T15/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法及成像系統(tǒng)，涉及醫(yī)學內(nèi)窺成像和3D成像領域，解決現(xiàn)有技術的內(nèi)窺成像系統(tǒng)僅能獲取二維圖像，缺少場景深度信息，進而無法真實還原場景情況等問題，提出一種單探測器雙目3D內(nèi)窺成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過引入一個光學中繼系統(tǒng)對兩路光學系統(tǒng)所成的一次像進行二次成像，從而使兩路圖像成像在一個探測器上。本發(fā)明針對這種單探測器雙目3D內(nèi)窺成像系統(tǒng)提出了一種三維圖像處理方法，實現(xiàn)系統(tǒng)三維圖像的實時處理和顯示。本發(fā)明極大地縮短了圖像處理時間，提高了實時性，并為雙目3D內(nèi)窺鏡系統(tǒng)微型化提供可能。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)學內(nèi)窺成像和3D成像領域，具體涉及一種基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法及成像系統(tǒng)。

背景技術

隨著內(nèi)窺成像技術的發(fā)展，3D內(nèi)窺成像逐漸成為微創(chuàng)手術中不可或缺的器械。3D內(nèi)窺成像相比傳統(tǒng)2D內(nèi)窺鏡，可以獲取場景的深度信息更能反映場景真實情況，使醫(yī)生“身臨其境”般感受到手術部位的狀況，從而更好地掌控手術流程。

但是目前3D內(nèi)窺鏡主要采用兩個探測器，兩個光路模擬人眼結(jié)構來實現(xiàn)雙目3D成像。雙目3D內(nèi)窺成像可以通過兩路參數(shù)相同的光學系統(tǒng)獲取一定視差的兩幅圖像實現(xiàn)場景三維信息的獲取。但雙目3D內(nèi)窺成像系統(tǒng)一般由兩個探測器分別獲取兩路光學系統(tǒng)的圖像，從而導致系統(tǒng)復雜。由于這種采用兩個探測器的雙目系統(tǒng)對探測器的體積要求非常小，在一定的體積下只能犧牲探測器像素分辨率。為了保證足夠高的分辨率內(nèi)窺鏡鏡體體積需要足夠大，很難實現(xiàn)微型化。而目前單探測器的3D內(nèi)窺鏡是采用圖像處理方法實現(xiàn)的偽三維效果，并不是真實的立體深度。這種偽3D內(nèi)窺鏡雖然可以方便地實現(xiàn)微型化，但三維效果較差不適于臨床使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術的內(nèi)窺成像系統(tǒng)僅能獲取二維圖像，缺少場景深度信息，進而無法真實還原場景情況等問題，提供一種基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法及成像系統(tǒng)。

基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、圖像位置匹配；

將獲得的雙目圖像水平位置對齊，使左右圖像中相同目標在同一水平線上；

步驟二、對匹配后的圖像進行三維圖像編碼；

將步驟一匹配后的雙目圖像進行三維格式編碼，使編碼后的圖像由3D顯示設備識別并顯示。

基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像的成像系統(tǒng)，包括雙目3D內(nèi)窺鏡鏡體、光學中繼系統(tǒng)和探測器；

所述雙目3D內(nèi)窺鏡鏡體由并置的兩路光學成像系統(tǒng)組成，所述兩路光學系統(tǒng)參數(shù)相同，并對同一場景成像；所述光學中繼系統(tǒng)將兩路光學系統(tǒng)所成的雙目圖像二次成像于探測器上，對所述雙目圖像進行圖像位置匹配，并進行三維格式編碼，通過3D顯示設備識別并顯示。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法，通過一個光學中繼成像系統(tǒng)把兩路雙目圖像成像在同一個探測器上，并采用簡單的三維圖像處理過程即可實現(xiàn)三維成像，極大地簡化了雙目處理過程并為3D內(nèi)窺鏡微型化提供可能，縮小圖像處理時間和成本。

本發(fā)明基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法，只采用一個探測器即可實現(xiàn)3D成像，解決了雙探測器3D內(nèi)窺鏡系統(tǒng)難以微型化問題。并在此基礎上提出的三維圖像處理方法，極大地簡化了三維圖像處理流程，提高了三維圖像編碼效率，縮短了三維圖像編碼時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像的成像系統(tǒng)的結(jié)構圖；

圖2為本發(fā)明所述的基于單探測器的雙目3D內(nèi)窺鏡三維圖像處理方法中雙目圖像在同一個探測器上位置示意圖；