基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，包括：獲取內(nèi)窺鏡觀測標(biāo)志板的多幅畸變圖像；檢測獲取的多幅畸變圖像中的角點(diǎn)，選取滿足擬合條件的畸變圖像；針對選取的畸變圖像，依據(jù)檢測到的角點(diǎn)，擬合得到橢圓方程的參數(shù)；構(gòu)建曲面投影模型，建立橢圓方程的參數(shù)、畸變圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)以及真實(shí)圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)擬合得到的橢圓方程的參數(shù)和畸變圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)，依據(jù)已建立的對應(yīng)關(guān)系，校正內(nèi)窺鏡畸變圖像，得到真實(shí)圖像。本發(fā)明能夠精準(zhǔn)自動(dòng)的完成內(nèi)窺鏡畸變圖像的校正，為臨床病灶診療提供更準(zhǔn)確地顯示。
【專利說明】基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，適用于影像引導(dǎo)微創(chuàng)診療領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用內(nèi)窺鏡是一種常用的醫(yī)療器械，在手術(shù)過程中，醫(yī)用內(nèi)窺鏡可以經(jīng)人體的天然孔道，或者是經(jīng)手術(shù)做的小切口進(jìn)入人體內(nèi)，進(jìn)入到預(yù)檢查的器官，方便醫(yī)師直接窺視人體組織器官以及病灶的位置和變化。與傳統(tǒng)的外科手術(shù)相比，醫(yī)用內(nèi)窺鏡的功能性微創(chuàng)手術(shù)傷口小、手術(shù)精確性及安全性高，恢復(fù)速度快，所以已得到醫(yī)生和患者的肯定，廣泛應(yīng)用于消化道、呼吸道、泌尿系統(tǒng)以及關(guān)節(jié)等病灶的術(shù)前檢測與術(shù)中治療過程中。然而，由于醫(yī)用內(nèi)窺鏡采用廣角鏡頭來獲取更大角度的觀測視野，所以醫(yī)師通過內(nèi)窺鏡觀測得到的圖像存在畸變，而畸變圖像并不符合人眼的觀測習(xí)慣，影響了疾病診療的準(zhǔn)確性。因此，內(nèi)窺鏡圖像的畸變校正是醫(yī)用內(nèi)窺鏡用于影像引導(dǎo)微創(chuàng)手術(shù)必須解決的問題。目前存在很多種內(nèi)窺鏡畸變校正方法和系統(tǒng)，但是存在畸變校正模型參數(shù)多、計(jì)算復(fù)雜、自動(dòng)性差的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，通過構(gòu)建曲面投影模型完成內(nèi)窺鏡圖像的畸變校正。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，包括:
[0005]獲取內(nèi)窺鏡觀測標(biāo)志板的多幅畸變圖像；
[0006]檢測獲取的多幅畸變圖像中的角點(diǎn)，選取滿足擬合條件的畸變圖像；
[0007]針對選取的畸變圖像，依據(jù)檢測到的角點(diǎn)，擬合得到橢圓方程的參數(shù)；
[0008]構(gòu)建曲面投影模型，建立橢圓方程的參數(shù)、畸變圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)以及真實(shí)圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0009]根據(jù)擬合得到的橢圓方程的參數(shù)和畸變圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)，依據(jù)已建立的對應(yīng)關(guān)系，校正內(nèi)窺鏡畸變圖像，得到真實(shí)圖像。
[0010]利用本發(fā)明的方法，可以通過構(gòu)建曲面投影模型自動(dòng)完成內(nèi)窺鏡圖像的畸變校正。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法的流程示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明所提出的用于內(nèi)窺鏡畸變校正的標(biāo)志板示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明所提出的曲面投影模型示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法的流程示意圖，具體步驟包括:
[0016]步驟SI，
[0017]獲取內(nèi)窺鏡觀測標(biāo)志板的多幅畸變圖像。
[0018]用于內(nèi)窺鏡畸變校正的標(biāo)志板是雙排黑白條紋間隔的二值化圖片，如圖2所示。內(nèi)窺鏡從不同角度觀測該標(biāo)志板，得到多幅內(nèi)窺鏡畸變圖像。
[0019]步驟S2，
[0020]檢測獲取的多幅畸變圖像中的角點(diǎn)，選取滿足擬合條件的畸變圖像。
[0021]例如，可以采用Canny角點(diǎn)算子檢測所有內(nèi)窺鏡觀測標(biāo)志板得到的畸變圖像，統(tǒng)計(jì)所有畸變圖像中的角點(diǎn)數(shù)目，滿足擬合條件的畸變圖像優(yōu)選為該圖像中檢測得到的角點(diǎn)數(shù)目不小于6個(gè)。當(dāng)然還可以設(shè)定其他擬合條件。
[0022]步驟S3，
[0023]針對選取的畸變圖像，依據(jù)檢測到的角點(diǎn)，擬合得到橢圓方程的參數(shù)。此處，橢圓方程可以為標(biāo)準(zhǔn)方程，包括6個(gè)參數(shù)。
[0024]定義投影橢圓方程為:
[0025]Au2+2Buv+Cv2+Du+Ev+F=0
[0026]其中，B2〈AC，A,C>0。
[0027]可得橢圓中心(Utl, V0)和長半徑a分別為:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，包括: 步驟Si，獲取內(nèi)窺鏡觀測標(biāo)志板的多幅畸變圖像； 步驟S2，檢測獲取的多幅畸變圖像中的角點(diǎn)，選取滿足擬合條件的畸變圖像； 步驟S3，針對選取的畸變圖像，依據(jù)檢測到的角點(diǎn)，擬合得到橢圓方程的參數(shù)； 步驟S4，構(gòu)建曲面投影模型，建立橢圓方程的參數(shù)、畸變圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)以及真實(shí)圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系； 步驟S5，根據(jù)擬合得到的橢圓方程的參數(shù)和畸變圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)，依據(jù)已建立的對應(yīng)關(guān)系，校正內(nèi)窺鏡畸變圖像，得到真實(shí)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟SI中，用于內(nèi)窺鏡畸變校正的標(biāo)志板是雙排黑白條紋間隔的二值化圖片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟SI中，獲得的多幅畸變圖像是內(nèi)窺鏡從多個(gè)角度觀測標(biāo)志板得到的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟S2中，滿足擬合條件的畸變圖像為該圖像中檢測得到的角點(diǎn)數(shù)目不小于6個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟S2中，采用Canny算子完成畸變圖像中的角點(diǎn)檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟S3中，橢圓方程為標(biāo)準(zhǔn)方程，包括6個(gè)參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟S3中，依據(jù)已檢測到的角點(diǎn)坐標(biāo)，采用最小二乘法擬合得到橢圓方程的參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟S3中，多幅畸變圖像的橢圓方程的參數(shù)擬合結(jié)果采用均值濾波得到平均值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面投影模型的內(nèi)窺鏡畸變自動(dòng)校正方法，其特征在于，在步驟S4中，經(jīng)曲面投影模型的空間中的點(diǎn)必定落在一個(gè)橢圓上。
【文檔編號】G06T5/00GK103955895SQ201410148540
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】梁萍, 陳雷, 吳文波, 薛勁, 穆夢娟 申請人:中國人民解放軍總醫(yī)院