三维光场腹腔镜成像模型研究文献综述

 2023-08-11 10:08

文献综述(或调研报告):

三维光场腹腔镜成像模型研究的文献综述

摘要 本文阐述了光场成像的基本原理,在此基础上介绍了将光场成像技术应用于显微镜、内窥镜、腹腔镜等远心光学系统的应用案例及取得成果,接着讨论了光场相机的分辨率的相关研究,最后综述了光场相机的标定方法。

关键词: 光场成像 远心光学系统 相机标定

0 引言

在微创手术中通常通过内窥镜或腹腔镜进行成像、显示。腹腔镜是医学影像领域中的重要成像系统。传统的二维腹腔镜虽然具有疤痕小、恢复快等优点,但由于缺少器官的三维信息而受到限制。据临床报告显示,在腹腔镜手术中97%的手术事故是由于视觉的错误感知导致的[1]。随着三维成像技术的发展,三维腹腔镜的实现成为可能。先前的三维腹腔镜大多数基于立体视觉原理,通过偏光镜实现三维观察。然而,通过立体视觉显微镜获得的三维信息不够精确以致无法适用于三维显示、医疗器械导航等应用。

近年来兴起的光场成像技术是在传统相机的基础上,在主透镜和传感器中间放置微透镜阵列,能够同时获取空间信息和角度信息,通过后期图像数据处理能够还原三维信息。这种单镜头成像技术在便捷性和实用性上有巨大优势,引起科研工作者,尤其是计算机视觉领域研究人员的高度关注。三维光场腹腔镜就是光场成像技术的潜在应用领域之一。

1 光场成像原理

1.1成像原理

1991年, E.Adelson和J.Bergon[2]等人提出了用全光函数来描述光辐射在空间中的分布和传播情况,其中,表示空间中任意点的三维坐标,表示的是空间中光线的传播方向,表示光线的波长,表示时间。Levoy[3]对七维全光函数进行了简化,提出了一种利用双平行平面参数化模型来表征一条光线,该模型描述如下:任意一条光线与任意两平行平面相交,则该光线可由这两个交点表征(如图1.1所示)。

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