基于全六维位姿定位的肠胃道胶囊内窥镜图像三维重建技术研究--《宁波大学》2015年硕士论文
基于全六维位姿定位的肠胃道胶囊内窥镜图像三维重建技术研究
【摘要】：无线胶囊内窥镜(WCE)的发明改善了消化道患者做肠镜或胃镜时的就医感受,无线胶囊在病人吞咽后可以无痛向外传输高清晰度的胃肠道图像,使医生更方便的对病变组织进行诊断,是一种具有潜力的新型医疗检测方法。但是目前的临床胶囊产品在应用中仍存在一些不足,商用的胶囊内窥镜目前只能提供二维图像,无法提供真实的三维场景,而病变组织的具体区域通常是由医生的经验观测得到,所以会有一定的误差;因此,需要研究更准确的三维检测方法。本文研究基于胶囊内窥镜图像序列的胃肠道目标三维重建技术,主要内容如下:1.研究相机的成像模型,包括线性模型和相机镜头的内外参数,与光学镜头畸变造成图像失真的非线性模型。设计相机标定的几种方法,引入了基于平面模板标定法,并设计标定实验算法。采用模板标定法在对胶囊内窥镜相机进行标定和非线性畸变矫正。2.对相机在不同方位拍摄的两幅图像进行特征点的匹配。尝试采用SIFT匹配算法对胶囊内窥镜图像进行特征匹配,由于在平滑图像上较难获取特征点,本文提出一种基于模板和可变尺度的区域搜索匹配算法,对模板大小和搜索范围进行了优化,取得了理想的匹配精度;同时该算法具有较好的抗噪声能力,可获得分布合理的数量足够的三维重建所需的匹配特征点。3.研究了基于特征点的场景三维重建。本文采用结合磁定位数据的单摄像机的方法。图像定位采用八点算法,精确计算出胶囊的运动位置变化和方向,包括平移向量和旋转矩阵。通过前后图像的相机视觉机理,计算出所有场景目标特征点的三维坐标信息。进一步采用Delaunay三角剖分算法对离散的三维点云进行目标的三维网格构建。设计了肠胃道实验场景平台,对提出的方法进行了标定和测试。基于C++和OpenGL开发环境进行了实验,实验结果显示三维重建具有较满意的视觉效果,也获得了较高的精度。
【关键词】：
【学位授予单位】：宁波大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TP391.41【目录】：
论文摘要4-5Abstract5-81 绪论8-16 1.1 课题研究背景及意义8-11 1.2 胶囊内窥镜国内外研究状况11-13
1.2.1 胶囊内窥镜图像检测与匹配算法研究进展11-12
1.2.2 胶囊内窥镜定位和三维重建技术研究进展12-13 1.3 本文主要研究内容与结构安排13-16
1.3.1 本文主要工作13-14
1.3.2 本文的组织结构14-162 三维重建相关理论与基础16-25 2.1 坐标系及其关系16-19
2.1.1 图像坐标系、世界坐标系和相机坐标系16-18
2.1.2 各坐标系之间的转换18-19 2.2 相机成像模型19-21
2.2.1 线性模型19-20
2.2.2 相机非线性成像模型20-21 2.3 相机标定方面研究21-24
2.3.1 相机标定分类21-22
2.3.2 平面模板标定理论22-24 2.4 本章小节24-253 胶囊内窥镜图像特征点匹配25-41 3.1 相机标定与图像矫正25-28 3.2 图像特征点匹配概要28-29 3.3 SIFT特征提取算法29-34
3.3.1 尺度空间提取极值点30-32
3.3.2 极值点的提取32
3.3.3 给特征点赋值方向参数32-33
3.3.4 生成关键点描述子33
3.3.5 实验与分析33-34 3.4 基于模板的图像匹配算法34-40
3.4.1 算法过程35-36
3.4.2 算法实验36-40
3.4.3 算法分析40 3.5 本章小结40-414 胶囊内窥镜图像的三维重建41-57 4.1 三维重建流程41 4.2 求解相机的运动参数41-45 4.3 前后图像的相机视觉机理45-49
4.3.1 射线法46
4.3.2 三角测量法46-49 4.4 离散空间点的三角网格构建49-51 4.5 基于Open GL的三维重建软件设计51 4.6 实验结果与分析51-56 4.7 本章小节56-575 总结和展望57-59 5.1 全文总结57-58 5.2 展望58-59参考文献59-63在学研究成果63-64致谢64
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　　我国肠胃疾病高发，35岁-55岁人群的肠胃健康意识尤其薄弱，且每5人中就有3人肠胃年龄指数超龄，肠胃超龄比例高达57%。
　　在“胃年轻，我要行动起来”大型健康公益活动中发布的《中国12城市肠胃年龄洞察》显示，由于缺乏肠胃健康理念，不少中青年人肠胃出现老龄化现象。对此，首都医科大学附属北京同仁医院消化内科主任钱冬梅教授提醒说，保持肠胃年轻要注意以下几点：
　　肠胃不适别老忍着
　　《中国12城市肠胃年龄洞察》显示，不少受访者对肠胃健康较大意，出现不适也忍着。78%的受访者在过去半年内出现过食欲不佳的状况，80%的受访者存在偶发或经常性口腔异味，63%的受访者排便不规律或存在排便问题，84%的受访者皮肤状况一般或不理想，而62%的受访者则存在腹痛、反酸嗳气等肠胃问题。
　　不良生活习惯催老肠胃
　　调查显示，大城市居民三餐不规律（占受访者52%）、饮食结构不均衡（占受访者54%）等不良生活习惯普遍存在。具体表现为“经常不吃早餐”、“吃饭快且急”、“白面等精细饮食和肉食摄取过多”等。同时，城市间饮食习惯差异较大，其中上海、南京居民喜食甜食等精细食品，而北京、西安居民则偏好肉类、煎炸辛辣食物，兰州、福州居民除偏爱面食等精细饮食之外还常爱吃腌制食物。
　　睡眠方面，仅有28%的受访者满意自己的睡眠质量，北、上、广人群失眠状况较为明显。只有29%的受访者认为自己生活习惯很好，而“工作压力大”和“过度疲劳”被认为是影响生活习惯的重要原因。57%的受访者很少运动或从不运动。
　　精神紧张加速肠胃老化
　　55%的受访者承认在近半年内面临着较大压力，存在精神紧张、暴躁易怒、郁闷不安等情况。
　　工作、家庭以及生活问题是导致受访者情绪不佳的主要原因，其中北京受访者表示自己“生活压力大”，上海受访者则表示工作方面的压力较为突出，而南京和太原人则分别表示容易受到“家庭问题”和“身体问题”的影响。精神长期紧张，会引发人体的健康危机，加速肠胃老化。
　　不要拒绝内窥镜检查
　　不少肠胃不适者一听说要做内窥镜检查，心里先害怕起来，甚至忍着疼不去医院。对此，专家表示，肠胃状况能够反映每个人的健康状况，只有坚持“早发现、早诊断、早治疗”并定期配合内窥镜检查，才能够主动预防和治疗肠胃疾患，保持肠胃健康。在很多发达国家，内窥镜检查已经成为非常普及的定期体检项目，是医学界公认的消化道早癌预防的“金标准”。图/CFP 华盖创意
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胶囊式内窥镜肠胃同时能做出来吗？无痛吗？胃镜
胶囊式内窥镜肠胃同时能做出来吗？无痛吗？...
病情描述（发病时间、主要症状、症状变化等）：胶囊式内窥镜肠胃同时能做出来吗？无痛吗？胃镜
共3条医生回复
因不能面诊，医生的建议仅供参考
职称：医生会员
专长：外科
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问题分析：你好，根据你的描述，胶囊式是无痛的但是不能同时治疗。意见建议：建议，如果临床症状严重的话可以做个胃镜，能明确诊断，同时进行治疗。
职称：医生会员
专长：外科
&&已帮助用户：59331
指导意见：目前有很多三甲医院消化内科开展胶囊内镜检查了，口服一个含有摄像头的胶囊就可以对胃肠道进行检查啦
专长：消化道疾病
&&已帮助用户：13483
问题分析：你好，这种疾病多是在应用抗生素后导致正常肠道菌群失调，难辨梭状芽胞杆菌大量繁殖，产生毒素而致病 。=-0意见建议：=-0因与抗生素的应用关系密切亦有“抗生素相关性肠炎”之称，该病多发生于老年人、重症患者、免疫功能低下及外科大手术后的患者。治疗主要是马上停止使用原有抗生素，应选用针对病因有效的药物如甲硝唑、万古霉素等；恢复肠道菌群平衡等方法。
问\&胶囊式内窥镜肠胃同时能做出来吗？无痛吗？\&q...
职称：主任医师
专长：消化道疾病
&&已帮助用户：13483
病情分析：胃镜检查食管和胃还是更好一些的，胶囊内镜主要看小肠，没有太大痛苦，不痛，要吞食一胶囊。意见建议：胃镜检查食管和胃还是更好一些的，胶囊内镜主要看小肠，没有太大痛苦，不痛，要吞食一胶囊。
问胶囊式内窥镜？无痛吗？胃镜胃镜
职称：主任医师
专长：消化道疾病
&&已帮助用户：13483
病情分析：胶囊内镜的检查价格大概在元，因为所用仪器的价格不同。但胶囊内镜一般用来检查小肠疾病，而小肠疾病的发病率较低，大多数人都是胃或结肠的毛病，而胃和结肠疾病检查最好的方法是胃镜和结肠镜==--00意见建议：==--00建议你来我院就诊面谈一次，可以根据症状初步判定一下疾病所在，而后再对症做相应的检查，以免浪费金钱和耽误时间。
问胃镜病理学检查报告单诊断为（胃窦内窥镜活检标本）浅...
职称：医生会员
专长：内科、胃炎、
&&已帮助用户：3679
病情分析：hp是幽门螺杆菌的诊断指标，阴性表示没有幽门螺杆菌的感染，病理报告就是一个胃粘膜的浅表性慢性炎症，病情不严重。意见建议：如果有症状建议必要时可以服用雷贝拉唑或者其他药物对症治疗，症状不明显的话建议饮食调理，不要吃辛辣刺激、油腻、过甜、浓茶咖啡烟酒和豆制品等食物，可以定期复查胃镜，病情变化随时就诊。
问请问胶囊内窥镜的费用是多少？胃镜胃镜
职称：主任医师
专长：消化道疾病
&&已帮助用户：13483
病情分析：高烧引起体内能量消耗过大，虚脱。同时使体内胃肠功能紊乱，胃酸分泌减少，消化动力不足，暂时性厌食。-=0意见建议：==--多喝热水多吃水果发烧的话会出现厌食、四肢无力,很疲惫等症状，这时候就要多喝水，少吃油腻的东西，可以吃点退烧的药，休息。一般情况下一个星期就会好
问内窥镜检查
职称：医师
专长：宫颈炎,宫颈糜烂,盆腔炎
&&已帮助用户：174957
你好，你说的情况采用有效的中药配方治疗，可以彻底治愈。中医中药长期临床实践积累了很多独特的治疗方法，建议你采用传统中药黑矾、黑枣、核桃仁、栀子、当归、砂仁、寸曲、麦芽、上甲、下甲、红花、海南沉、铁胆粉、蜂胶、厚朴、三棱、穿山甲等配合治疗，见效快，疗效确切，可以彻底根治。
问无痛胃镜是怎么做的？
职称：医师
专长：急性胆囊炎,致死性肝内胆汁淤积综合征,肝损伤
&&已帮助用户：44926
病情分析： 可以把食管、胃、十二指肠降部的粘膜病变看得清清楚楚。意见建议：无痛胃镜在病人全麻的情况下，将胃镜或肠镜伸入病人体内进行检查或治疗，胃镜一般需要不到10分钟的时间，无痛胃镜也是有禁忌症的。需要医生判断
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评价成功！我国“胃”老先衰普遍|肠胃|内窥镜_凤凰资讯
我国“胃”老先衰普遍
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近年来中国肠胃疾病高发，肠胃癌的发病率和死亡率居高不下，而早期诊断率却远远低于世界平均水平。患病人群年轻化的同时，肠胃却开始老龄化。奥林巴斯近日启动了以“胃年轻 我要行动起来”为主题的爱胃月健康公益活动，同时发布的《中国12城市肠胃年龄洞察》（简称“肠胃年龄洞察”）显示，35-55岁人群的肠胃健康意识薄弱，“胃”（未）老先衰现象普遍。
原标题：我国“胃”老先衰普遍《中国12城市肠胃年龄洞察》显示，35-55岁人群的肠胃健康意识薄弱，部分被访者对内窥镜检查存在认识误区。近年来中国肠胃疾病高发，肠胃癌的发病率和死亡率居高不下，而早期诊断率却远远低于世界平均水平。患病人群年轻化的同时，肠胃却开始老龄化。奥林巴斯近日启动了以“胃年轻 我要行动起来”为主题的爱胃月健康公益活动，同时发布的《中国12城市肠胃年龄洞察》（简称“肠胃年龄洞察”）显示，35-55岁人群的肠胃健康意识薄弱，“胃”（未）老先衰现象普遍。肠胃不适频发 健康状况不佳报告显示，绝大多数被访者均表示在过去半年内出现过食欲、皮肤状况不佳、口腔异味等肠胃问题。各大城市居民三餐不规律（52%），饮食结构不均衡（54%）、缺乏运动（57%）等不良生活习惯普遍存在。另外，过半被访者在近半年内面临较大压力，存在精神紧张、暴躁易怒等情况，工作、家庭及生活问题是导致被访者情绪不佳的主要原因。践行“三早”不可少，内窥镜检查很重要调研发现，近半数被访者对肠胃健康较大意，部分被访者对内窥镜检查存在认识误区。专家表示，“肠胃状况能够反应健康状况，生活习惯不好、精神状况不佳都会引起肠胃超龄和早衰。只有坚持‘早发现、早诊断、早治疗’并定期配合内窥镜检查，才能主动预防和治疗肠胃疾患。在很多发达国家，内窥镜检查已经成为非常普及的定期体检项目，是医学界公认的消化道早癌预防‘金标准’”。奥林巴斯助力肠胃年轻 守护生命美丽奥林巴斯自2008年起就开始致力于肠胃健康公益事业，开展了一系列旨在传递“三早”健康理念、促进公众正面认知内窥镜检查的公益行动，影响人群超过7800万人。2010年，奥林巴斯号召将每年十月定为“爱胃月”，帮助公众树立肠胃疾病“三早”理念，消除大家对于内窥镜检查的误区。未来，奥林巴斯还将开展更多公益活动，用实际行动惠及大众，助力肠胃年轻。新京报记者 李静
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