[发明专利]关节镜图像标定工装及方法

说明书

本发明提供了一种关节镜图像标定工装及方法。该工装包括：内窥镜、内窥镜标定点、固定座及标定板底座，内窥镜固定在固定座上，标定板底座设置在固定座下方，且底部的内侧安装有标定板，内窥镜标定点同样固定在固定座上，并且与内窥镜之间的空间位置关系固定。本发明提供的关节镜图像标定工装及方法，解决了关节镜图像标定过程中计算量大、标定过程复杂、标定精度差的难题。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别是涉及一种关节镜图像标定工 装及方法。

背景技术

在基于图像的计算辅助手术中，尤其是关节镜手术，相机的位姿标定 是必不可少的，然而开发出一种有效的医用关节镜标定方法是一项挑战性 任务。原因有三：其一，标定结果必须精确，因为许多手术需要至少5毫 米级的定位精度；其二，必须考虑到相机的强径向畸变；其三，最终的标 定步骤简洁、标定速度快捷、标定精度和鲁棒性高，让非专业人士也可上 手操作。现有的关节镜标定方法如下可示：

现有技术方案1(Barreto J P,Roquette J,Sturm P F,et al. AutomaticCamera Calibration Applied to Medical Endoscopy[C]// British Machine VisionConference.DBLP,2009.)：对于内镜图像轮 廓线及尖角的识别，将内镜图像转化成极坐标图像，寻找最佳的圆心位置 及图像，使得极坐标图像的轮廓线最接近竖直直线，极坐标图像中距离圆 心最远的点即为尖角。

现有技术方案2(张春燕,邹伟.一种鱼眼镜头标定板的设计、检测与 排序方法[J].计算机工程与应用,2015,51(015):188-192.)：对于内参 标定，采用鱼眼成像特点设计出一种适用于鱼眼标定的宽幅多特征圆标定 板，基于该种圆点标定板，利用椭圆检测和参数拟合技术对其特征圆进行 标定和计算。

现有技术方案3(Melo R,Barreto J P,Falcao G.A new solution for cameracalibration and real-time image distortion correction in medical endoscopy-initial technical evaluation.[J].IEEE Trans Biomed Eng,2012,59(3):634-644.)：对于内参标定，假设镜头畸变符 合抛物面模型，采用单张图片进行标定。

现有技术方案4(Sturm P,P.Barreto.General Imaging Geometry forCentral Catadioptric Cameras[C]//European Conference on ComputerVision.Springer,Berlin,Heidelberg,2008.)：对于内 参标定，假设镜头畸变符合球面模型，采用单张图片进行标定。

现有技术方案5(Yamaguchi T,Nakamoto M,Sato Y,Konishi K, Hashizume M,Sugano N,YoshikawaH,Tamura S,Development of a camera model and calibrationprocedure for oblique-viewing endoscopes, Computer Aided Surgery,01 Jan2004,9(5):203-214)：对于外参标定， 通过在镜头上安装驱动电机，驱动镜头转动的同时记录镜头的位姿即镜头 中标定板的位置，拟合出镜头的外参。

现有技术方案1存在缺点是计算量巨大，必须使用并行计算法，否则 无法达到实时性要求。

现有技术方案2存在缺点是需要采多张不同位置和角度的图片进行标 定，费时费力。

现有技术方案3、4存在缺点是模型精度较差，导致关节镜标定精度较 差。