三维内窥镜技术研究：双目相机与结构光的融合应用

"这篇硕士论文主要探讨了双目相机结合结构光技术在三维内窥镜成像与融合领域的应用，属于光学工程专业，生物医学光学仪器研发方向。作者夏嘉敏在导师王立强副教授和袁波副教授的指导下，研究如何通过这种技术提升三维内窥镜在微创手术中的成功率，以帮助医生更准确地获取手术场景的三维信息，从而缩短术后恢复时间和提高手术成功率。" 正文: 随着现代科技的进步，三维内窥镜技术在医疗领域的重要性日益凸显，特别是在微创手术中，它可以提供精确的三维视觉信息，帮助医生更好地理解病患体内的情况。这篇论文的研究核心是双目相机与结构光技术的结合，旨在优化三维内窥镜的成像效果和信息融合能力。 论文首先介绍了所设计的三维内窥镜成像系统，该系统由结构光生成与照明模块、双目内窥镜模块、图像获取与显示模块以及后端处理模块构成。这些模块共同作用，确保了在体内环境下，即使面对弱纹理的组织，也能获取清晰的三维图像。 在理论层面，论文深入探讨了内窥镜相机的数学模型和误差模型，这是理解成像质量和进行精确三维重建的基础。通过OpenCV库进行相机标定，可以获取双目相机的内部和外部参数，确定其在刚体内的相对位置和姿态，这对于实现立体匹配和三维重建至关重要。 针对体内环境的特点，论文提出了一种伪随机编码方法，设计了三种基于空域散斑的结构光图案。这种方法能够增强在低纹理环境下的特征识别，改善深度估计的准确性，尤其适用于内窥镜的微小视野和复杂光照条件。 在三维融合方案上，论文可能涉及了多种图像融合技术，如基于特征的融合、像素级别的融合或者深度信息融合，以提高图像的细节表现和整体的三维感知。通过这些技术，可以将来自双目相机和结构光的二维图像转换为具有深度信息的三维模型，使得医生能够进行更为精确的诊断和手术操作。 此外，论文还可能讨论了实际应用中的挑战，比如光学畸变校正、实时性要求以及系统的稳定性等，并提出了相应的解决方案。同时，实验室的团队合作和浓厚的学术氛围也是论文得以顺利完成的重要支持。 这篇论文对双目相机与结构光技术在三维内窥镜成像与融合方面的研究，不仅深化了我们对该领域技术的理解，也为实际医疗应用提供了理论基础和技术参考。通过这样的创新，未来的医疗手术将更加安全、高效，有望改善患者的生活质量。