虚拟现实立体视觉信息采集与显示系统构建

论文摘要

立体视觉是虚拟现实的重要组成部分,也是计算机视觉的重要组成部分。微创手术是当今外科手术的一个比较前沿的领域,但是目前的微创手术中存在一个棘手的问题,就是医生只能得到病人体内器官的二维信息。深度信息的丧失,给医生的手术操作带来了很大的困难,并且容易造成手术的失误,给病人带来更大的手术痛苦并留下后遗症。如果医生进行外科手术时,能够获得病人体内的三维信息,近似达到直视病人体内组织器官的效果,就可以减少手术的难度。因此如何获取病人体内的三维信息是一个非常重要的问题,立体视觉技术能够较好地解决这一问题,可以为微创手术带来高效的手眼一致性。本文首先深入研究了立体视觉的相关技术,并分析了一套完整的立体成像系统所需要的技术和设备;然后在比较了两种双目视差模型之后,决定选用平行双目模型作为本系统立体成像的基础;作者通过对当前几种计算机立体显示技术的对比,并根据目前实验室已有的条件,决定选用“分像法”作为本课题立体显示的技术。在确立了双视差视觉模型和立体显示技术之后,本文根据立体视觉数据的不同,将本系统主要分为两部分:双CMOS立体成像系统和虚拟双目立体成像系统;选用OpenGL作为整个软件系统的开发工具。双CMOS立体成像系统是以微创手术为应用背景而进行设计和加工的,它以PC机为运行平台,利用作者开发的软件平台,实现了实时的立体显示;虚拟双目立体成像系统主要是用来实时显示另外一个立体数据源,即三维模型。并以STL的模型的导入为例,实现三维模型的实时立体显示。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 第一章 绪论
• 1.1. 虚拟现实技术概述
• 1.2. 虚拟现实立体视觉概述
• 1.2.1. 立体视觉的发展
• 1.2.2. 虚拟现实中的立体视觉
• 1.3. 国内外研究现状
• 1.3.1. 国外现状
• 1.3.2. 国内现状
• 1.4. 研究背景及论文主要内容
• 2. 第二章 立体视觉技术
• 2.1. 立体视觉基本原理
• 2.1.1. 人类深度知觉线索
• 2.1.2. 双视差立体视觉模型
• 2.2 立体视觉基本理论
• 2.2.1 会聚角变化值
• 2.2.2 Panum 融合区
• 2.3 计算机立体显示技术实现
• 2.3.1 立体眼镜和自动立体显示技术
• 2.3.2 体三维显示
• 2.3.3 全息技术
• 2.4 本章小结
• 3. 第三章 双CMOS 立体成像系统
• 3.1 CMOS 技术
• 3.2 双CMOS 立体电子内窥镜
• 3.2.1 医用电子内窥镜
• 3.2.2 双CMOS 镜头系统
• 3.2.3 立体图像对
• 3.2.4 多自由度转角系统
• 3.2.5 外围设备
• 3.2.6 双视差设备
• 3.3 本章小结
• 4. 第四章 虚拟双目立体成像系统
• 4.1 虚拟双目立体显示技术
• 4.2 虚拟双目立体显示数据源
• 4.2.1 STL
• 4.2.2 3DS
• 4.3 本章小结
• 5. 第五章 立体成像平台设计
• 5.1 三维视景开发工具的选择
• 5.2 OpenGL
• 5.3 程序框架设计
• 5.3.1 动态连接库
• 5.3.2 基本几何工具库设计
• 5.3.3 三维引擎渲染器设计
• 5.3.4 实体内核设计
• 5.4 STL 文件的导入
• 5.5 CMOS 图像数据的读取
• 5.6 立体摄像机图像数据的读取
• 5.7 运动模块设计
• 5.8 软件界面
• 5.9 本章小结
• 6. 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术文章及专利
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书