基于双目视觉的口腔3D显微系统论文和设计-王萌

全文摘要

提供一种基于双目视觉的口腔3D显微系统，包括显微目镜、分光棱镜、镜头组、双目高速CCD相机系统、计算机图像处理系统、显微大物镜，通过显微目镜观察的物体实像经分光棱镜分光后分别呈左右两部分像，分光棱镜分光的左右两部分像经镜头组成像在双目高速CCD相机系统上，双目高速CCD相机系统模拟人眼双目视觉系统拍摄左右图像并传输给计算机图像处理系统，计算机图像处理系统采集双目高速CCD相机系统实时图像信息并进行左右图像匹配后形成实时动态三维图像。本实用新型采用双目视觉原理，医师通过显示器直接观察口腔动态3D图实施手术，无需佩戴外加设备，提高手术实时效率，缓解医师生理和心里负担，提高手术质量，减少医生在治疗过程中造成的身体损害。

主设计要求

1.基于双目视觉的口腔3D显微系统，其特征在于：包括显微目镜(1)、分光棱镜(2)、镜头组(3)、双目高速CCD相机系统(4)、计算机图像处理系统(5)、显微大物镜(6)，所述分光棱镜(2)位于显微目镜(1)的后部，所述镜头组(3)位于分光棱镜(2)后部，所述双目高速CCD相机系统(4)位于镜头组(3)后部，所述双目高速CCD相机系统(4)与显微大物镜(6)电连接；所述双目高速CCD相机系统(4)与计算机图像处理系统(5)电连接，其中，通过所述显微目镜(1)观察的物体实像经分光棱镜(2)分光后分别呈左右两部分像，所述分光棱镜(2)分光成的左右两部分像经镜头组(3)成像在双目高速CCD相机系统(4)上，所述双目高速CCD相机系统(4)模拟人眼双目视觉系统拍摄获取左右图像并传输给计算机图像处理系统(5)，所述计算机图像处理系统(5)采集双目高速CCD相机系统(4)实时图像信息并进行左右图像匹配后形成具有景深效果的实时动态三维图像。

设计方案

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的口腔3D显微系统，其特征在于：所述双目高速CCD相机系统(4)与显微大物镜(6)、计算机图像处理系统(5)均是通过USB3.0接口实现连接。

3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的口腔3D显微系统，其特征在于：所述镜头组(3)的焦距为128mm、中心距离为22mm，所述双目高速CCD相机系统(4)与镜头组(3)的距离为200mm。

4.根据权利要求1所述的基于双目视觉的口腔3D显微系统，其特征在于：所述镜头组(3)是采用多组透镜组成。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于口腔医疗器械技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的口腔3D显微系统。

背景技术

显微手术是现代口腔医疗技术手段中非常重要的一部分，然而口腔显微手术方法仍然存在着许多的弊病亟待解决。显微手术的复杂和对精准度的要求使得医生在手术时面临很大的压力，手术持续时间一般较长。而目前的口腔显微手术只能通过目镜观察实施，医生的姿态难以调整，给手术医生带来了极大的生理和心理负担，这一现状对口腔显微手术医疗设备的相关技术提出了新的要求和挑战。而且，目前国内外市场上针对临床医学的动态口腔显微3D系统较少，主要的产品是利用较为成熟的偏振显示系统来进行现场和录像的口腔教学，学生需要佩戴特制的偏光眼镜配合观察3D效果，这种方式由于存在牙齿客观形貌的三维显示畸变，无法直接应用于口腔临床医学。因此有必要提出改进。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种基于双目视觉的口腔3D显微系统，本实用新型采用双目视觉原理将双目高速CCD相机系统、计算机图像处理系统以及显微镜系统融合在一起，治疗过程中通过实时显微镜观察到的图像经计算机处理后显示在终端屏幕上，医师可直接观察计算机显示器上口腔动态3D图实施手术，无需佩戴偏光镜等外加设备就可以完成3D图像的裸眼观看，解决传统上医师只能通过显微目镜观察并实施手术的现状，提高手术实时效率，缓解手术医师的生理和心里负担，提高手术质量，极大的减少医生护士在治疗过程中因姿势不当而造成的身体损害。

本实用新型采用的技术方案：基于双目视觉的口腔3D显微系统，包括显微目镜、分光棱镜、镜头组、双目高速CCD相机系统、计算机图像处理系统、显微大物镜，所述分光棱镜位于显微目镜的后部，所述镜头组位于分光棱镜后部，所述双目高速CCD相机系统位于镜头组后部，所述双目高速CCD相机系统与显微大物镜电连接；所述双目高速CCD相机系统与计算机图像处理系统电连接，其中，通过所述显微目镜观察的物体实像经分光棱镜分光后分别呈左右两部分像，所述分光棱镜分光成的左右两部分像经镜头组成像在双目高速CCD相机系统上，所述双目高速CCD相机系统模拟人眼双目视觉系统拍摄获取左右图像并传输给计算机图像处理系统，所述计算机图像处理系统采集双目高速CCD相机系统实时图像信息并进行左右图像匹配后形成具有景深效果的实时动态三维图像。

对上述技术方案的优选方式，所述双目高速CCD相机系统与显微大物镜、计算机图像处理系统均是通过USB3.0接口实现连接。

对上述技术方案的优选方式，所述镜头组的焦距为128mm、中心距离为22mm，所述双目高速CCD相机系统与镜头组的距离为200mm。

对上述技术方案的优选方式，所述镜头组是采用多组透镜组成。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案中采用了双目视觉原理将双目高速CCD相机系统、计算机图像处理系统以及显微镜系统融合在一起，治疗过程中通过实时显微镜观察到的图像经计算机处理后显示在终端屏幕上，医师可直接观察计算机显示器上口腔动态3D图实施手术，无需佩戴偏光镜等外加设备就可以完成3D图像的裸眼观看，解决传统上医师只能通过显微目镜观察并实施手术的现状，提高手术实时效率，缓解手术医师的生理和心里负担，提高手术质量，极大的减少了医生护士在治疗过程中因姿势不当而造成的身体损害；

2、本方案采用双目高速CCD相机系统及USB3.0接口传输的实时性，直接通过显微设备即可完成治疗过程中图像的实时传输，保障手术过程的实时动态显示；

3、本方案不依赖偏光技术实现了口腔三维图像的原始形貌，避免了由于偏光产生的三维图像畸变，该系统可直接用于口腔临床教学中，通过仿头模模拟真正的手术过程，提高教学质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图1对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

基于双目视觉的口腔3D显微系统，如图1所示，包括显微目镜1、分光棱镜2、镜头组3、双目高速CCD相机系统4、计算机图像处理系统5、显微大物镜6，所述分光棱镜2位于显微目镜1的后部，所述镜头组3位于分光棱镜2后部，所述镜头组3是采用多组透镜组成，所述双目高速CCD相机系统4位于镜头组3后部，所述双目高速CCD相机系统4与显微大物镜6电连接；所述双目高速CCD相机系统4与计算机图像处理系统5电连接。优选的，所述双目高速CCD相机系统4与显微大物镜6、计算机图像处理系统5均是通过USB3.0接口实现连接，保证了使用过程中图像的实时传输。所述镜头组3的焦距为128mm、中心距离为22mm，所述双目高速CCD相机系统4与镜头组3的距离为200mm。

其中，通过所述显微目镜1用于观察物体实像，所述分光棱镜2用于将显微目镜1中看到的图像进行分光使其呈左右两部分图像，所述分光棱镜2分光成的左右两部分像经镜头组3成像在双目高速CCD相机系统4上并进行拍照视频实时记录，所述双目高速CCD相机系统4模拟人眼双目视觉系统拍摄获取左右图像并传输给计算机图像处理系统5，所述计算机图像处理系统5采集双目高速CCD相机系统4实时图像信息并进行左右图像匹配后形成具有景深效果的实时动态三维图像。

在工作状态下，患者躺在牙科椅上，调整显微系统的位置，使患者的口腔处于目标区域的中心位置，通过显微目镜1观测患者口腔图像，微调显微系统直至观测到清晰的患者口腔图像，启动计算机图像处理系统5建立与双目高速CCD相机系统4的连接，计算机图像处理系统5通过USB 3.0接口采集双目高速CCD相机系统4的图像，计算机图像处理系统5所采集的两图像通过特征匹配生成相应的三维图像并显示在计算机显示器的中央区域，图像刷新的频率可根据手术需要进行调整，但不应低于每秒60帧的传输速率，以此保证三维图像变化的动态连贯性。此时，手术医师可直接观测显示器上动态显示的口腔三维图像来实施手术。

本实用新型中采用双目视觉原理将双目高速CCD相机系统4、计算机图像处理系统5以及显微镜系统融合在一起，治疗过程中通过实时显微镜观察到的图像经计算机处理后显示在终端屏幕上，医师可直接观察计算机显示器上口腔动态3D图实施手术，无需佩戴偏光镜等外加设备就可以完成3D图像的裸眼观看，解决传统上医师只能通过显微目镜观察并实施手术的现状，提高手术实时效率，缓解手术医师的生理和心里负担，提高手术质量，极大的减少医生护士在治疗过程中因姿势不当而造成的身体损害。本系统不依赖偏光技术实现口腔三维图像的原始形貌，避免由于偏光产生的三维图像畸变，可直接用于口腔临床教学中，通过仿头模模拟真正的手术过程，提高教学质量

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。

设计图

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