基于主動立體顯示技術的虛擬立體內窺鏡顯示方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基于主動立體顯示技術的虛擬立體內窺鏡顯示方法，特別是涉及 一種虛擬立體內窺鏡三維圖像的生成和顯示方法，可用于三維或者四維體數據的立體可視 化方法。
【背景技術】
[0002] 在計算機斷層掃描（CT)和核磁共振（MR)等三維體數據成像技術日趨普及的今 天，通過虛擬內窺鏡成像技術來可視化醫學三維體數據已經在臨床上得到了廣泛的應用。 在虛擬內窺鏡成像過程中，虛擬攝像機被放置在已獲取的三維體數據空間中。虛擬攝像機 可以移動或者旋轉，并且可以通過調節虛擬攝像機的攝影參數來改變視野特性。可以通過 在目標體數據中使用光線投射的方法來生成虛擬攝像機所拍攝到的圖像。目前，可視化技 術多使用二維平面的方法來實現。中國發明專利【申請號】201110002617. 3,名稱為：醫用圖 像處理裝置，以及中國發明專利【申請號】200710307178. 0,名稱為：交互式四維虛擬內窺鏡 檢查術的方法和設備，提供了可視化三維或者四維體數據的可行方法。但是這些方法對空 間體數據的可視化圖像仍停留在二維狀態，沒有解決體數據的空間信息的表達問題，無法 將三維醫學圖像的空間信息顯示出來。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種基于主動立體顯示技術的虛擬立體內窺鏡顯示方法， 其針對用于虛擬內窺鏡圖像存在的不足，能更有效地表達體數據的空間信息，將三維或者 四維體數據通過立體的方式進行可視化。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的：基于主動立體顯示技術的虛擬立體內窺鏡顯示 方法，由計算機，主動立體視頻輸出卡，主動立體眼鏡，立體監視器，主動立體眼鏡信號控制 器組成；其特征在于：系統包括虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機模型設定模塊、虛擬立體內 窺鏡左右眼攝像機圖像生成模塊、以及虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像顯示模塊；首先 通過虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機模型設定模塊設定和調節虛擬立體內窺鏡左右眼攝像 機的內部參數和外部參數，其次，通過虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像生成模塊根據用 戶設定的虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機的內部和外部參數來生成對應的虛擬攝像機圖像； 最后利用虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像顯示模塊的主動立體顯示技術，將生成的虛擬 立體內窺鏡的左右眼攝像機圖像顯示在立體監視器上； 具體的實現步驟如下： 1、首先設定虛擬立體內窺鏡在體數據空間中的位置和姿態; 2、 在虛擬立體內窺鏡所觀察的體數據空間中設定參照坐標系為; 3、 設定虛擬立體內窺鏡的參照坐標系為; 4、 由虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機模型設定模塊的用戶接口獲得虛擬立體內窺鏡左 右眼攝像機的內部參數、兩攝像機之間的相對位置和姿態、以及虛擬立體內窺鏡在體數據 空間的位置和姿態r/; 5、 根據虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機在坐標系的位置姿態信息，由r/獲得 虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機在體數據空間中的位置姿態信息r/、; 6、 在計算機中，用光線投射法生成虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像； 7、 根據由用戶接口獲得的虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機的內部參數，設定攝像機的成 像特性； 8、 從虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機的光學中心出發，經過攝像機像平面上的每一個像 素在體數據空間中投射一條光線，根據由用戶接口獲得的體數據的顏色和透明屬性，來 計算對應像素點的顏色和透明度，最終將計算得到的所有像素合成左右眼攝像機圖像； 9、 用主動立體顯示技術實現虛擬立體內窺鏡的左右眼攝像機圖像顯示； 10、 將生成的左右眼攝像機圖像按左眼圖像偏移量為Mp右眼圖像偏移量為從5提 交主動立體視頻輸出卡； 11、 主動立體視頻輸出卡將獲得的左右圖像按時分方式發送給立體監視器，同時發送 同步信號給主動立體眼鏡信號控制器，控制主動立體眼鏡的左右眼通道，將左右眼圖像分 別送入觀察者的左右眼； 12、 調節立體監視器立體成像的出屏距離； 13、 通過用戶接口改變左右眼圖像在立體監視器上的偏移量為j/z和Mi5，可調整左右 眼圖像中體數據中同一特征點在立體監視器上距離，從而調整人眼對立體像的舒適度以及 立體成像的出屏距離。
[0005] 本發明的積極效果是醫學三維或者四維體數據能以立體影像的方式被可視化，能 更加有效表達三維或者四維體數據的空間信息。通過本方法生成的立體虛擬內窺鏡圖像， 能夠讓醫生直接觀察到興趣對象的深度信息，可以更容易掌握興趣對象的準確位置，從而 提高診查的準確性和手術的安全性。
【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明的系統組成圖。其中（1)為計算機，（2)為主動立體視頻輸出卡，（3) 為主動立體眼鏡，（4)為立體監視器，（5)為主動立體眼鏡信號控制器。
【具體實施方式】
[0007] 下面結合附圖對本發明做進一步的描述： 如圖1所示，一種基于主動立體顯示方式實現的虛擬立體內窺鏡顯示方法，由計算機 (1)，主動立體視頻輸出卡（2)，主動立體眼鏡（3)，立體監視器（4)，主動立體眼鏡信號控制 器（5)組成；其特征在于：系統包括虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機模型設定模塊、虛擬立體 內窺鏡左右眼攝像機圖像生成模塊、以及虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像顯示模塊；其 中虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機模型設定模塊負責虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機的內部 參數和外部參數的設定和調節，虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像生成模塊負責根據用戶 設定的虛擬立體內窺鏡左右眼攝像機的內部和外部參數來生成對應的虛擬攝像機圖像；虛 擬立體內窺鏡左右眼攝像機圖像顯示模塊負責利用主動立體顯示技術，將生成的虛擬立體 內窺鏡的左右眼攝像機圖像顯示在立體監視器上； 具體的實現步驟如下： 1、首先設定虛擬立體內窺鏡在體數據空間中的位置和姿態g。
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