科创中国

本发明适用于内窥镜标定技术领域，提供了一种全自动双目内窥镜的标定方法，包括下述步骤：根据待标定内窥镜的视场范围生成多个平面靶标的姿势，并将所述姿势记录到单片机；将所述平面靶标置于角动仪上，通过所述单片机驱动所述角动仪调整到预定姿势，同时驱动所述内窥镜拍摄所述平面靶标，获取所述平面靶标在不同姿势下的图片；通过所述图片对所述内窥镜进行标定，且使标定精度达到预设的精度要求。本发明根据内窥镜的视场范围自动生成多个拍摄姿势，并预存于单片机中，通过单片机控制角动仪调整姿势以完成平面靶标的不同姿势的拍摄，然后通过标定软件完成标定，实现标定全程自动化，标定系统简洁成本低，并大幅提高了标定效率及标定精度。

一种全自动双目内窥镜的标定方法，其特征在于，包括下述步骤：根据待标定内窥镜的视场范围生成多个平面靶标的姿势，并将所述姿势记录到单片机；将所述平面靶标置于角动仪上，通过所述单片机驱动所述角动仪调整到预定姿势，同时驱动所述内窥镜拍摄所述平面靶标，获取所述平面靶标在不同姿势下的图片；通过所述图片对所述内窥镜进行标定，且使标定精度达到预设的精度要求；所述根据待标定内窥镜的视场范围生成多个平面靶标的姿势的步骤具体为：(1)、获取内窥镜的视场范围，包括可用的位置范围和角度范围，选取跨度较大的维度信息作为待测m维空间，其余维则取区间中点作为空间参数，其中，2≤m≤6；(2)、将所述m维空间均匀划分为2n个区间，然后在其中随机抽取n个区间，计算任意两区间的中心点间的距离，其中，n为正整数；(3)、判断所述距离是否大于预定阈值，是则进行第(4)步，否则重新进行第(2)步；(4)、确定n个区间中每个区间的中心点为所述平面靶标的姿势，并计算不同姿势间的相对位置关系，生成运动参数并写入所述单片机。

在内窥镜的发展中，由于简单的二维影像不能够提供足够的信息，因此三维内窥 镜迅速发展起来。在三维内窺镜中，可以分为虚拟现实式和光学式两种，其中，光学式三维 内窥镜己经广泛应用到工业测量及医疗领域。在光学式三维内窥镜中，内窥镜系统的标定 是必不可少的，标定系统的精度和方便程度都会大大影响到三维测量系统的可用性和精确 性。由于内窥镜镜头相对于普通摄像机镜头的焦距以及可视范围小得多，普通标定方法的 精度及可操作性难以用于内窥镜系统的标定。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

本发明与现有的三维内窥镜的标定方法相比，无需使用高精度且昂贵的立体靶标 及复杂的设备，无需人工设计调整靶标的姿势，根据内窥镜的视场范围自动生成多个拍摄 姿势，并预存于单片机中，通过单片机控制角动仪调整姿势以完成平面靶标的不同姿势的 拍摄，然后通过标定软件完成标定，实现标定全程(从姿势生成到标定结束）自动化，标定系 统简洁成本低，由于不需人工设计并控制平面靶标的姿势，使标定效率及精度更高。

[0020] 另外，采用本发明的姿势生成方法，可使生成的姿势较均匀的分布于整个视场的 各区间，且保证不同姿势在空间中有一定距离，避免两个或多个区间重叠，可大大增加标定 过程的鲁棒性，使标定能在整个三维空间得到优化，提高标定精度；同时，在内窥镜发生轻 微的抖动或移动时，对标定精度的影响也是极小的，进而保证了标定的稳定性。本发明的标 定方法最终计算出的标定精度由1.1像素升高到0.4像素左右，精度提高50%以上。

技术合作

上述标定系统用于实施本发明的标定方法，其通过单片机3、角动仪2完成平面靶 标1处于不同姿势下的拍摄，同时配合标定单元4的计算实现了内窥镜5的三维标定，该系统 无需人工调节平面靶标1的拍摄姿势，其姿势生成、姿势调节及拍摄完全自动化，标定快速 且精度高，并且不需要复杂昂贵的靶标和设备，成本较低，适合广泛应用于工业及医疗等领 域的内窥镜的三维标定。 '

[0069]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。