基于双目立体视觉的三维重建方法研究

【摘要】传统手术由于对人工操作的依赖，产生了一些易造成医疗事故的问题。比如：术前规划不充分、主刀医生压力大、病人对手术过程不了解等。外科手术机器人的出现给出了答案，它以机械臂操作手术刀精确的进行手术，医生通过相关系统进行干预，并可达到三维可视化，将病灶的位置和形状实时、直观地展示出来。三维重建是外科手术机器人的核心技术。考虑到颅骨部位的复杂情况要求更高的手术精度，所以本文对颅骨部位的三维重建进行研究。本文设计了利用结构光进行非接触测量、利用两部摄像机采集图片模仿人的视觉感知的三维重建系统，设计了基于M阵列的实验方案来保证重建精度和实时性。同时，本文设计了一种可为图像剪切提供依据的自适应动态窗口来定位图像中的头模，研究了基于retinex理论的图像增强来改善图像亮度，提出了基于欧式距离聚类增强方法将图像变为几种简单的“纯色”为后期编码提供了便利，利用K-means聚类分割将点阵与背景分离。不仅如此，本文研究了质心提取算法并提取点阵的质心作为特征点，讨论了特征编码的相关问题进而完成特征匹配，建立了利用视差原理进行测距的摄像机成像模型，研究了摄像机标定的DLT法并完成空间点重建，利用Delaunay三角剖分的Lawson算法连接空间点云来完成重建。实验部分给出了全部实验图片和处理数据以及最后的重建效果，并给出相应的分析。实验表明，本文的三维重建方法行之有效，重建效果较好。
【作者】陈玄真；
【导师】卢韶芳；
【作者基本信息】吉林大学，模式识别与智能系统，2014，硕士
【关键词】双目立体视觉；三维重建；M-阵列；图像增强；聚类分割；

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