一种结构光双目内窥镜制造技术

本发明专利技术公开了一种结构光双目内窥镜，包括工作镜管，以及设置于所述工作镜管内的投影光路和产生立体视差的成像光路；投影装置，通过所述投影光路向目标物投射结构光图形序列；图像处理器，将所述成像光路输出的至少两个具有立体视差的图像匹配生成所述目标物的三维光学图像和/或三维形貌图像；所述投影装置设置有图形存储缓冲器，用于存储生成所述结构光图形的位图序列；所述投影装置投射所述位图序列，在所述目标物上生成所述结构光图形序列。本发明专利技术通过投射结构光图形序列实现对目标物的主动立体视觉三维成像，对遮挡、弱纹理或存在重复纹理的区域识别度高，不易产生误匹配；实现对目标物形貌的高速三维形貌成像，便于实时诊断微小病变的形态。

【技术实现步骤摘要】
一种结构光双目内窥镜
本专利技术属于内窥镜
，具体地说，涉及一种结构光双目内窥镜。
技术介绍
随着现在科技的不断发展，各个学科间的不断相互渗透，高清二维成像电子内窥镜通过获取人体内的高清光学图像已经成为了医学检查及治疗中必不可少的仪器之一。近年来具有立体可视化图像的高清三维成像电子内窥镜成为当前的市场热点。通过高清电子内窥镜获取成像清晰的三维图像，感知深度信息，可以有效提高医学诊疗过程的准确性。现有三维成像电子内窥镜属于被动式双目立体视觉，其立体匹配算法包括全局和局域立体匹配算法：全局立体匹配算法匹配效果较好，但是计算效率较低、满足不了实时性的需求；局域立体匹配算法对于遮挡、弱纹理或存在重复纹理的区域较为敏感，容易产生误匹配，无法实时诊断中微小病变的形态。申请号为CN201320890185.9的中国专利公开了一种应用于内窥镜的立体成像装置，属于图像获取设备
，为解决现有内窥镜只能获得平面影像的问题，该装置由成像光学系统、成像装置、图像传输电路、图像处理单元和图像显示器组成；成像光学系统中的成像透镜组Ⅰ和成像透镜组Ⅱ的光轴交叉点c，成像透镜组Ⅰ和成像透镜组Ⅱ对观察对象不同角度的光束可同时成像为视差图像；成像装置中的成像传感器Ⅰ和成像传感器Ⅱ分别将成像透镜组Ⅰ和成像透镜组Ⅱ所成像的视差图像转换成图像信号，该图像信号传到图像传输电路。申请号为CN201720463185.9的中国专利公开了一种结构光三维内窥镜装置，包括：内窥镜插入管包含传输结构光的光纤束，投影镜头，以及摄像模组。三个LED光源位于内窥镜插入管的外部，并通过透镜耦合照明光纤束的三个进口。光纤束三进一出，末端规则排列成光纤束矩形阵列，每三列为一个周期，其中，每个周期中不同列对应不同光源的光。摄像模组包含摄像物镜、用于采集图像的CMOS传感器和CMOS驱动电路。申请号为CN201320890185.9的中国专利实现了内窥镜的被动式三维光学成像、但克服不了局域立体匹配算法对于遮挡、弱纹理或存在重复纹理的区域较为敏感，容易产生误匹配的弊病。申请号为CN201720463185.9的中国专利有条件地实现了内窥镜的主动式条纹结构光三维形貌成像，但因其只能投射相移结构光条纹计算0～2π位相，位相展开算法可靠性低，无法对物体形貌突变处展开位相进行三维形貌成像，限制了实用范围。虽然上述现有技术提出了关于内窥镜在三维立体视觉上的应用，但其原理是通过被动式的采集目标物上的特征点进行匹配成像，而特征点更多依赖所述目标物的表面形貌，即特征点的选取为随机，成像清晰度差。主动式条纹结构光实用性差无法满足对目标物表面三维形貌的测量的需求。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于：针对现有内窥镜三维光学成像、三维形貌成像技术各自的不足，利用高速结构光投影技术，实现了内窥镜主动式的结构光双目内窥镜。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：一种结构光双目内窥镜，包括工作镜管，以及设置于所述工作镜管内的投影光路和产生立体视差的成像光路；投影装置，通过所述投影光路向目标物投射结构光图形序列；图像处理器，将所述成像光路输出的至少两个具有立体视差的图像序列匹配生成所述目标物的三维光学图像和/或三维形貌图像。其中，所述投影装置设置有图形存储缓冲器，用于存储生成所述结构光图形的位图序列；所述投影装置投射所述位图序列，在所述目标物上生成所述结构光图形序列；在一个实施方案中，产生立体视差的所述成像光路为双目光路；所述成像光路将所述目标物反射回的结构光图形序列分别成像，产生具有立体视差的双图像序列；所述图像处理器匹配所述成像光路输出的双图像序列，生成所述目标物的三维光学图像和/或三维形貌图像；在一个实施方案中，所述图形存储缓冲器存储的所述位图的分辨率为912*1140；在一个实施方案中，所述图形存储缓冲器的存储容量为两个24比特的所述位图。此外，所述投影装置逐像素、逐帧的向所述目标物投射包括等灰度位图的结构光位图序列，在所述目标物上生成包括等灰度图形的所述结构光图形序列；所述成像光路的双目光路，将所述目标物反射回的包括等灰度图形的所述结构光图形序列分别成像，产生所述目标物的双图像序列；所述图像处理器匹配，从双图像序列提取的至少三个不共线的特征点，生成所述目标物的三维光学图像和/或三维形貌图像。进一步地，所述结构光图形序列至少包括三个点结构光图形和一个等灰度图形；或者，一个包括至少三个编码点的编码点结构光图形和一个等灰度图形；所述图像处理器接收所述成像光路生成的双图像序列，分别提取并匹配至少三个不共线的特征点，并建立所述成像光路输出的双图像之间的变换，分时显示等灰度图形照明的所述目标物的双图像，生成所述目标物的三维光学图像；和/或，所述图像处理器将双图像序列提取的特征点匹配后，建立所述成像光路输出的双图像之间的变换，生成全部特征点稀疏的视差图像，计算得到三维形貌图像；在一个实施方案中，点结构光或编码点结构光双图像的中心或质心像素为特征点。进一步地，所述结构光图形序列至少包括两个线结构光图形和一个等灰度图形；所述图像处理器接收所述成像光路生成的双图像序列，分别提取并匹配至少三个不共线的特征点，并建立所述成像光路输出的双图像之间的变换，分时显示等灰度图形照明的所述目标物的双图像，生成所述目标物的三维光学图像；和/或，所述图像处理器将双图像序列提取的特征点匹配后，建立所述成像光路输出的双图像之间的变换，生成全部特征点的稀疏的视差图像，计算得到三维形貌图像；在一个实施方案中，线结构光双图像的中心或质心像素为特征点。进一步地，所述结构光图形序列为包括四个8位正弦条纹图形、十二个格雷码条纹图形和一个等灰度图形；所述图像处理器接收所述成像光路生成的双图像序列，计算全场的编码值，并产生全场的特征点，匹配至少三个不共线的特征点，建立所述成像光路输出的双图像之间的变换，分时显示等灰度图形照明的所述目标物的双图像，生成所述目标物的三维光学图像，和/或，所述图像处理器将双图像序列提取的特征点匹配后，建立所述成像光路输出的双图像之间的变换，生成稠密的视差图像，计算得到三维形貌图像；在一个实施方案中，计算结构光图像序列的位相值为特征点。具体来说，编码结构光牺牲了三维光学成像的帧率，但实现了高清分辨率三维形貌成像，有助于对病变形态细节的区分，对病变早期发现；另外，所述投影光路包括投影透镜，用于向所述目标物投射结构光图形序列；传像光纤，用于传导结构光图形序列；耦合透镜，用于将所述投影装置投射的结构光图形序列耦合进入所述传像光纤。并且，所述成像光路为，平行光轴双路成像光路；每路所述成像光路，均包括成像透镜和图像接收器件。进一步地，所述图像接收器件为传像光纤或成像芯片。采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构光双目内窥镜，其特征在于：包括/n工作镜管(1)，以及设置于所述工作镜管(1)内的投影光路(2)和产生立体视差的成像光路(3)；/n投影装置(4)，通过所述投影光路(2)向目标物(6)投射结构光图形序列；/n图像处理器(5)，将所述成像光路(3)输出的至少两个具有立体视差的图像序列匹配生成所述目标物(6)的三维光学图像和/或三维形貌图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种结构光双目内窥镜，其特征在于：包括
工作镜管(1)，以及设置于所述工作镜管(1)内的投影光路(2)和产生立体视差的成像光路(3)；
投影装置(4)，通过所述投影光路(2)向目标物(6)投射结构光图形序列；
图像处理器(5)，将所述成像光路(3)输出的至少两个具有立体视差的图像序列匹配生成所述目标物(6)的三维光学图像和/或三维形貌图像。


2.根据权利要求1所述的一种结构光双目内窥镜，其特征在于：
所述投影装置(4)设置有图形存储缓冲器(401)，用于存储生成所述结构光图形序列的位图序列；
所述投影装置(4)投射所述位图序列，在所述目标物(6)上生成所述结构光图形序列；
优选地，产生立体视差的所述成像光路(3)为双目光路；
所述成像光路(3)将所述目标物(6)反射回的结构光图形序列分别成像，产生具有立体视差的双图像序列；
所述图像处理器(5)匹配所述成像光路(3)输出的双图像序列，生成所述目标物(6)的三维光学图像和/或三维形貌图像；
优选地，所述图形存储缓冲器(401)存储的所述位图的分辨率为912*1140；
优选地，所述图形存储缓冲器(401)的存储容量为两个24比特的所述位图。


3.根据权利要求1或2所述的一种结构光双目内窥镜，其特征在于：
所述投影装置(4)逐像素、逐帧的向所述目标物(6)投射包括等灰度位图的结构光位图序列，在所述目标物(6)上生成包括等灰度图形的结构光图形序列；
所述成像光路(3)的双目光路，将所述目标物(6)反射回的包括等灰度图形的结构光图形序列分别成像，产生所述目标物(6)的双图像序列；
所述图像处理器(5)匹配，从双图像序列提取的至少三个不共线的特征点，生成所述目标物(6)的三维光学图像和/或三维形貌图像。


4.根据权利要求1至3任一所述的一种结构光双目内窥镜，其特征在于：
所述结构光图形序列至少包括
三个点结构光图形一个等灰度图形；
或者，一个包括至少三个编码点的编码点结构光图形和一个等灰度图形；
所述图像处理器(5)接收所述成像光路(3)生成的双图像序列，分别提取并匹配至少三个不共线的特征点，并建立所述成像光路(3)输出的双图像之间的变换，分时显示等灰度图形照明的所述目标物(6)的双图像，生成所述目标物(6)的三维光学图像；
和/或，所述图像处理器(5)将双图像序列提取的特征点匹配后，建立所述成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浪，姜恩鸿，
申请(专利权)人：沈阳华慧高新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21