包含结构光三维成像系统的医用内窥镜

摘要

包含结构光三维成像系统的医用内窥镜，它涉及一种医用内窥镜，它解决了在扩张鼻内腔脑外科手术中，由于常规立体观测技术受空间限制而不能直接应用于医用内窥镜的问题。本发明的医用内窥镜，它包括工作镜管，所述工作镜管包括成像通道和照明通道，所述照明通道内置照明光纤，它还包括计算处理模块，所述计算处理模块的信号输入端连接成像通道的电信号输出端；它还包括结构光通道，所述结构光通道置于照明通道内，照明光纤的末端输出的光束由结构光通道接收，该光束经过结构光通道后产生结构光，且所述结构光由结构光通道输出至照明通道外。本发明克服了已有技术的不足，可用于扩张鼻内腔脑外科手术中。

主权项

1.包含结构光三维成像系统的医用内窥镜，它包括工作镜管，所述工作镜管包括成像通道（1）和照明通道（2），所述照明通道（2）内置照明光纤（3），所述医用内窥镜还包括计算处理模块（4），所述计算处理模块（4）的信号输入端连接成像通道（1）的电信号输出端；所述医用内窥镜还包括结构光通道（5），所述结构光通道（5）置于照明通道（2）内，照明光纤（3）的末端输出的光束由结构光通道（5）接收，该光束经过结构光通道（5）后产生结构光，且所述结构光由结构光通道（5）输出至照明通道（2）外；所述结构光通道（5）由聚焦镜头组（51）、微型栅格屏（52）和投影镜头组（53）组成，照明光纤（3）的末端输出的光束依次经过聚焦镜头组（51）、微型栅格屏（52）和投影镜头组（53）后，生成结构光输出；所述计算处理模块（4）用于对成像通道（1）获得的图像进行三维重建，获得所述图像的三维图像；其特征在于计算处理模块（4）对成像通道（1）获得的图像进行三维重建的具体过程为：对于目标中清晰区域，通过提取栅格角点的方法，并利用基于栅格形变的结构光三维重建方法重建所述清晰区域的表面三维形状；对于目标中模糊区域，采用基于几何方法的散焦三维重建方法重建所述模糊区域的表面三维形状，所述基于几何方法的散焦三维重建方法的过程如下：步骤一、随机产生T幅等焦平面图像r_j，获取每幅等焦平面图像在物距等于z0处的散焦图像的光强分布I_1，j，同时获得物距等于z1的每幅等焦平面图像的散焦图像的光强分布I_2，j；其中，j＝1，2，...，T，10mm≤z0≤20mm，10mm≤z1≤20mm；步骤二、基于{(I_1，j,I_2，j)|j＝1，2，...，T}构建训练样本集，引入图像对I_j=(I_1，j,I_2，j)；步骤三、按照均差最小原则，有$\hat{S},\hat{r}=\arg \min {\left|\right|I_j-H_S{r}_j\left|\right|}^2,$其中，表示复原的等焦平面图像，表示图像的深度信息估计，H_s表示深度为S时对应的线性散焦变换算子；步骤四、对每个深度级别S求解一个对应的线性算子使得最小，从而获得每个深度级别S对应的线性算子其中I_S表示一个深度为S的散焦图像对；步骤五、在内窥镜成像时，调整相机获得两幅图像I=(I₁,I₂)，利用步骤四得到的根据公式获得图像的深度信息，进而实现对图像的三维重建。