基于全六维位姿定位的肠胃道胶囊内窥镜图像三维重建技术研究-计算机技术专业论文.docx

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了 谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 签名： 日期： 关于论文使用授权的声明 本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： 宁波大学硕士专业学位论文 基于全六维位姿定位的肠胃道胶囊内窥镜图像三维重建技术研究 摘 要 无线胶囊内窥镜 (WCE) 的发明改善了消化 道患者做肠镜或胃镜 时的就医感 受 ， 无 线 胶 囊 在 病 人 吞 咽 后 可 以 无 痛 向 外 传 输 高 清 晰 度 的 胃 肠 道 图 像 ， 使 医 生 更 方 便 的 对 病 变 组 织 进 行 诊 断 ， 是 一 种 具 有 潜 力 的 新 型 医疗 检 测方法 。 但 是 目 前的临床 胶 囊 产 品 在 应 用 中 仍 存 在 一 些 不 足 ， 商 用 的 胶 囊 内 窥 镜 目 前 只 能 提 供 二 维 图 像 ， 无 法 提 供 真 实 的 三 维 场 景 ， 而 病 变 组 织 的 具 体 区 域 通 常 是 由 医 生 的 经 验 观 测 得 到 ， 所 以 会 有 一 定 的 误 差 ； 因 此 ， 需 要 研 究 更 准 确 的 三 维 检 测 方 法 。 本 文 研 究 基 于 胶 囊 内 窥 镜 图 像 序 列 的 胃 肠 道 目 标 三 维 重 建 技 术 ， 主 要 内 容 如下： 1. 研究相机的成像模型，包括线性模型和相机镜头的内外参数，与光学镜 头 畸 变 造 成 图 像 失 真 的 非 线 性 模 型 。 设 计 相 机 标 定 的 几 种 方 法 ， 引 入 了 基 于 平 面 模 板 标 定 法 ， 并 设 计 标 定 实验 算 法 。 采 用 模 板 标 定 法 在 对 胶 囊 内 窥 镜 相 机 进 行标定和 非线性 畸变 矫正 。 2. 对相 机在不 同方位 拍摄的两 幅图像 进行 特征点的 匹配。 尝试 采用 SIFT 匹 配 算法对 胶 囊 内 窥 镜 图像进行 特征 匹 配 ， 由于 在 平滑 图像上 较 难 获 取 特 征 点 ， 本文 提出 一种 基 于 模 板 和 可 变 尺 度 的 区域 搜索 匹配 算 法 ， 对 模 板 大 小 和 搜 索 范 围进行 了 优 化 ， 取得 了理想的 匹 配 精 度 ； 同时该 算 法 具 有 较 好 的 抗 噪 声 能 力 ， 可获得分 布合理 的数 量 足够的 三维重 建所 需的 匹配 特征点 。 3. 研究了基于 特征点 的 场景三维重建 。 本文 采用 结合 磁定位 数据的单摄像 机 的 方 法 。 图 像 定 位 采 用 八 点 算 法 ， 精 确 计 算 出 胶 囊 的 运动 位 置 变 化 和 方 向 ， 包括 平移 向 量 和 旋 转 矩 阵 。 通 过 前 后 图 像 的 相机视觉 机理， 计 算 出 所有 场景 目 标特 征点 的三 维坐 标 信息 。进 一步 采用 Delaunay 三 角 剖 分算 法对 离散 的三 维点 云 进行 目 标 的 三维 网 格 构 建 。 设 计 了 肠胃道 实验 场景 平 台 ， 对 提 出 的 方 法 进 行 了标定和测试。 基于 C++和 OpenGL 开发 环境 进行了 实验， 实验结果显示 三维 重建具有 较满意 的视 觉效果， 也获得 了较 高的 精度 。 关 键词 ：胶 囊内 窥镜， 透视 模型 ，特 征点匹配， 三维 重建 I 基于全六维位姿定位的肠胃道胶囊内窥镜图像三维重建技术研究 3D Reconstruction of Gastrointestinal Images from Capsule Endoscope based on Six-Dimensional Positioning and Orientation Technique Abstract The invention of wireless capsule endoscope (WCE) improves the patient’s feeling when doing gastrointestinal endoscopy or co