[发明专利]一种基于双目视觉的超声手术辅助导航系统

摘要

本发明公开了一种基于双目视觉的超声手术辅助导航系统，属于视觉定位技术领域。本发明基于双目视觉定位技术，利用坐标系标定装置将双目视觉定位装置和超声探头固定在一起，同时对世界坐标系下的点进行成像，并推算成像在各自坐标系下的坐标，之后计算各自坐标系的转换关系，由转换关系将手术器械和病灶融合在同一个三维坐标系中并在图像工作站中显示出来，本发明技术方案克服了传统穿刺介入手术引导不能实时连续和操作不够灵活方便的问题，采用基于机器视觉的定位装置以及图像处理算法来进行手术辅助引导，整个系统具有速度快、精度高、占用空间小等优点。

主权项

1.一种基于双目视觉的超声手术辅助导航系统，其特征在于，所述系统包括：/n双目视觉定位装置，固定在超声探头上，包括两个摄像机，用于实时采集手术器械的图像，并传输到图像工作站；/n标志物，标志物为一个或多个不同的条形码，用于环绕粘贴或打印在手术器械上；/n超声诊断仪，包括超声探头和超声诊断仪，用于实时对人体组织进行超声成像，并将病灶超声成像传输至图像工作站；/n图像工作站，用于根据手术器械图像上手术器械和标志物的成像位置关系确定匹配点，利用匹配点的视差和摄像机参数计算手术器械各点的三维坐标并进行三维重建，并运用图像融合技术将手术器械和病灶在同一坐标系下显示；/n所述图像工作站包括：/n手术器械三维重建模块，用于对手术器械图像进行图像处理，获取一对手术器械图像中相同位置点作为匹配点，利用匹配点的视差和摄像机参数计算手术器械各点的三维坐标并进行三维重建；/n所述手术器械三维重建模块包括：/n图像预处理单元，用于采用高斯模糊算法减少原图像噪声；/n条形码粗定位单元，用于对降噪后图像进行边缘检测，对边缘图进行局部最大值下采样操作，对下采样后的图像进行形态学闭操作，之后再次进行边缘检测，得到手术器械的大致轮廓图；再通过直线检测得到手术器械的两条边界和条形码的大概位置；/n特征点确定单元，用于将手术器械的两条边界向外扩展至设定范围，只保留两条边界之间的边缘图像信息，对边缘图像做形态学闭运算，再进行边缘检测，得到手术器械的精确轮廓，通过直线检测得到手术器械的两条边界，由两条边界确定手术器械的中轴线，定义中轴线与图像中完整的条形码两端的交点即为特征点；/n条形码识别单元，用于根据条形码编码规则，对手术器械图像上的条形码进行识别区分；/n特征点匹配单元，用于将两台摄像机同一时刻采集到的手术器械图像上的同一条形码上的同一特征点定义为一对匹配点；/n手术器械三维重建单元，用于通过双目视觉三维重建算法，利用匹配点视差和摄像机参数得到匹配点的三维坐标，由匹配点的三维坐标和匹配点所在二维码在手术器械上的位置得到手术器械各点在双摄像机三维坐标系下的三维坐标，并进行手术器械三维重建。/n