CN109688403A - 一种应用于手术室内的裸眼3d人眼追踪方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法及其设备，属于医疗设备领域，通过标签信息加特殊部位取点定位识别方法，在手术室内从众多戴口罩戴帽子服装一致的医务人员中通过标签信息捕捉到要进行人眼追踪的目标对象，对主刀医生移动中的双眼进行追踪，获取主刀医生双眼瞳孔之间的距离和双眼至裸眼3D显示屏中心之间的距离，获取双眼位置信息来判断理想可视区域是否落入主刀医生的双眼位置处，若未落入理想可视区域，通过调节光栅的偏转角来移动理想可视区域的位置，使主刀医生的双眼位置落入理想可视区域，然后将主刀医生的双眼位置信息和从腔镜获取的病人身体内的图像进行合成为的3D图像信息，通过裸眼3D显示屏将3D图像信息呈现出来。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，更具体的，涉及一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法及其设备。
背景技术
裸眼3D技术是根据人眼的视差来实现的，即人的左眼和右眼在观察同一个目标时会有图像上的差异，左眼看到的影像跟右眼看到的影像在大脑里合成就成为我们看到的3D内容。由此，通过在屏幕上做一些处理，将存在视差的图像分别映射到人的左眼和右眼，人看起来就是3D影像了裸眼3D技术是根据人眼的视差来实现的，即人的左眼和右眼在观察同一个目标时会有图像上的差异，左眼看到的影像跟右眼看到的影像在大脑里合成就成为我们看到的3D内容。由此，通过在屏幕上做一些处理，将存在视差的图像分别映射到人的左眼和右眼，人看起来就是3D影像了。
裸眼3D应用于手术中还未普及，还存在一些技术问题需要解决。比如，在手术室中，除了主刀医生外，还有其它同事等人员，如何从众多人员当中捕捉到要进行人眼追踪的目标；在手术过程中，主刀医生的头部是具有移动的，如何在头部移动的情况下，依然使从病人处获取的图像清晰地通过裸眼3D显示屏呈现出来，也是需要解决的问题；传统的识别定位人的方法是通过人脸面部进行识别定位，方法较为常规，而主刀医生是戴有口罩和帽子的，无法用传统的人脸面部识别方法进行识别定位，造成裸眼3D技术无法大规模推广应用于临床手术，为此科技部推出国家重点研发计划数字诊疗装备研发《胃癌腔镜手术精准规划和实时导航的解决方案研究》 2017YFC0108300，推进裸眼3D技术落地应用。
综上所述，有必要设计一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法及其设备来解决上述问题。
发明内容
为了克服上述技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法及其设备，即通过标签信息加特殊部位取点定位识别方法，以在手术室内从众多戴口罩戴帽子服装一致的医务人员中通过标签信息捕捉到要进行人眼追踪的目标对象，并且在主刀医生头部移动的情况下，也能无延时的捕捉腔镜画面，清晰地通过裸眼3D显示屏呈现出来进行手术；此外，通过获取标签信息和眼睛、眉毛周围特殊部位取点定位来识别和定位主刀医生，进行人眼追踪识别，避免了由于主刀医生戴口罩和帽子无法识别定位的问题，比传统的人脸面部识别定位方法或技术更加适应于医疗手术间的特殊场景，使裸眼3D技术可以大规模地推广应用于临床手术。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法，包括：
获取标签信息；
根据所述标签信息，确定人眼追踪目标对象；
确定人眼追踪目标对象后，获取目标对象的双眼位置并对目标对象进行人眼追踪；
对理想可视区域是否落入目标对象的双眼位置处进行判断；
通过调整光栅调整图像显示，使理想可视区域发生偏移，进而使理想可视区域落入目标对象的双眼位置处；
将目标对象的双眼位置信息和从腔镜处获取的图像信息合成为的3D图像信息；
将合成的3D图像信息通过裸眼3D显示屏呈现出来。
可选地，所述获取目标对象的双眼位置是指获取目标对象的眼睛相对于裸眼3D显示屏中心的距离，以及所述目标对象两瞳孔之间的距离。
可选地，所述对目标对象进行人眼追踪，是通过获取目标对象邻近眼球外周处位于眼皮上的均匀分布的特征点来进行追踪。
可选地，所述通过调整光栅调整图像显示，是通过调整光栅的偏转角实现调整图像显示。
可选地，所述标签信息为红色。
一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备，包括：
腔镜，所述腔镜用于获取病人身体内部的图像信息；
裸眼3D显示屏，设有3D图像合成模块及图像显示模块，所述3D图像合成模块将从所述人眼追踪识别模块处获取的人眼追踪对象的人眼信息和从所述腔镜获取的图像信息合成为3D图像信息，图像显示模块将所述3D图像信息进行显示，呈现出3D图像；
主机，主机内设有人眼追踪识别模块和控制模块，所述控制模块根据所述摄像头获取的标签信息确定人眼追踪对象，并将人眼信息发送给所述人眼追踪识别模块，所述人眼追踪识别模块对人眼追踪对象的双眼进行追踪，并将所述人眼追踪对象的人眼信息进行识别，并将识别结果传递给3D图像合成模块；
摄像装置，所述摄像装置内设有摄像头、目标确定模块、以及人眼追踪模块，所述摄像头用于获取标签与人眼信息，所述目标确定模块用于根据所述标签信息确定目标追踪对象，所述人眼追踪模块用于对所述目标对象进行人眼追踪；
系统运行监视屏，所述系统运行监视屏与所述主机通讯连接。
可选地，所述腔镜通过SDI/DVI线与所述裸眼3D显示屏连接。
可选地，所述摄像头包括第一摄头和第二摄头，所述第一摄头与所述第二摄头水平设置。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法及其设备，主机内设有人眼追踪识别模块和控制模块，控制模块根据摄像头获取的标签信息确定人眼追踪对象，并将人眼信息发送给人眼追踪识别模块，人眼追踪识别模块对人眼追踪对象的双眼进行追踪，并将人眼追踪对象的人眼信息进行识别，并将识别结果传递给3D图像合成模块；3D图像合成模块将从人眼追踪识别模块处获取的人眼追踪对象的人眼信息和从腔镜获取的图像信息合成为3D图像信息，图像显示模块将3D图像信息进行显示，呈现出3D图像；主机内还设有理想可视区域判断模块和理想可视区域调整模块，理想可视区域判断模块用于判断理想可视区域是否落入人眼追踪对象的双眼位置处，理想可视区域调整模块用于调整光栅的偏转角使理想可视区域发生偏移，进而使理想可视区域落入人眼追踪对象的双眼位置处，即通过标签信息加特殊部位取点定位识别方法，以在手术室内从众多戴口罩戴帽子服装一致的医务人员中通过标签信息捕捉到要进行人眼追踪的目标对象，并且在主刀医生头部移动的情况下，也能无延时的捕捉腔镜画面，清晰地通过裸眼3D显示屏呈现出来进行手术；此外，通过获取标签信息和眼睛、眉毛周围特殊部位取点定位来识别和定位主刀医生，对主刀医生进行人眼追踪识别，避免了由于主刀医生戴口罩和帽子无法识别定位的问题，比传统的人脸面部识别定位方法或技术更加适应于医疗手术间的特殊场景，使裸眼3D技术可以大规模地推广应用于临床手术。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的电路连接图；
图3是本发明具体实施方式提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的立体结构示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的另一角度的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的立体结构示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的左视图；
图6是本发明具体实施方式提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的主视图；
图7是本发明具体实施方式提供的图3中A处的局部放大图；
图8是本发明提供的目标对象邻近眼球外周处位于眼皮上的均匀分布的特征点的位置示意图。
图中：
1-腔镜；2-摄像装置；21-摄像头；211-第一摄像头；212-第二摄像头；3-主机；31-人眼追踪识别模块；32-控制模块；33-理想可视区域判断模块；34-理想可视区域调整模块；4-祼眼3D显示屏；41-3D图像合成模块；42-图像显示模块；5-标签；6-系统运行监视屏；7-帽子；8-手术床；9-灯；10-天花板。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1实例性地示出了本发明提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法的流程图；图2实例性地示出了本发明提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的电路连接图；图3实例性地示出了本发明提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的立体结构示意图；图4实例性地示出了本发明提供的另一角度的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的立体结构示意图；图5实例性地示出了本发明提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的左视图；图6实例性地示出了本发明提供的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备的主视图；图7实例性地示出了本发明提供的图3中A处的局部放大图；图8实例性地示出了本发明提供的目标对象邻近眼球外周处位于眼皮上的均匀分布的特征点的位置示意图。如图1至图8所示，一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法，包括：获取标签信息；根据标签信息，确定人眼追踪目标对象；确定人眼追踪目标对象后，获取目标对象的双眼位置并对目标对象进行人眼追踪；对理想可视区域是否落入目标对象的双眼位置处进行判断；通过调整光栅调整图像显示，使理想可视区域发生偏移，进而使理想可视区域落入目标对象的双眼位置处；将目标对象的双眼位置信息和从腔镜处获取的图像信息合成为的3D图像信息；将合成的3D图像信息通过裸眼3D显示屏呈现出来。所述获取目标对象的双眼位置是指获取目标对象的眼睛相对于裸眼3D显示屏中心的距离，以及目标对象两瞳孔之间的距离。对目标对象进行人眼追踪，是通过获取目标对象邻近眼球外周处位于眼皮上的均匀分布的特征点来进行追踪。所述通过调整光栅调整图像显示，是通过调整光栅的偏转角实现调整图像显示。获取目标对象的双眼位置是指获取目标对象的眼睛相对于裸眼3D显示屏中心的距离，以及目标对象两瞳孔之间的距离。对目标对象进行人眼追踪，是通过获取目标对象邻近眼球外周处位于眼皮上的均匀分布的特征点E1至E14来进行追踪的。通过调整光栅模块调整图像显示，是通过调整光栅的偏转角实现调整图像显示。标签信息为红色。在手术室内从众多戴口罩戴帽子服装一致的医务人员中通过标签信息捕捉到要进行人眼追踪的目标对象，通过主刀医生的眼睛和眉毛周围的信息进行人眼追踪。一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备，包括：腔镜1，腔镜1用于获取病人身体内部的图像信息；腔镜1是集中了传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、数学、软件等于一体的检测仪器；一个具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置，医生可以利用腔镜1可以看到X射线不能显示的病变；医生将腔镜1插入至病人的体内，腔镜1将获取病人身体内的图像信息；摄像装置2，摄像装置2内设有摄像头21，摄像头21用于获取标签与人眼信息；主机3内设有人眼追踪识别模块31和控制模块32，控制模块31根据摄像头21获取的标签信息确定人眼追踪对象，并将人眼信息发送给人眼追踪识别模块31，人眼追踪识别模块31对人眼追踪对象的双眼进行追踪，将人眼追踪对象的人眼信息进行识别，并将识别结果传递给3D图像合成模块41；祼眼3D显示屏4，设有3D图像合成模块41及图像显示模块42，3D图像合成模块41将从人眼追踪识别模块31处获取的人眼追踪对象的人眼信息和从腔镜1处获取的图像信息合成为3D图像信息，图像显示模块42将3D图像信息进行显示，呈现出3D图像。还包括系统运行监视屏6，系统运行监视屏6与主机3通讯连接。摄像头21包括第一摄头211和第二摄头212，第一摄头211与第二摄头212水平设置。第一摄像头211和第二摄像头212的连线与标签5最底边的边线平行。标签5可为长方形，但不限于长方形，颜色为红色时显示的3D效果最佳。腔镜1通过SDI/DVI线与裸眼3D显示屏4连接。摄像头21通过USB线与裸眼3D显示屏4连接。主机3通过另一USB线与USB线与裸眼3D显示屏4连接进行图像信息传输。摄像头21先获取标签5的信息和主刀医生双眼及眉毛周的特征点E1-E14的位置信息。通过获取标签5的信息来确认人眼追踪的对象为主刀医生。然后再通过捕捉主刀医生双眼周围的信息特征点E1-E14进行人眼追踪。不用再通过复杂的人脸识别进行追踪。对理想可视区域是否落入目标对象主刀医生的双眼位置处进行判断；通过调整光栅调整图像显示，使理想可视区域发生偏移，进而使理想可视区域落入；将落入目标对象的双眼位置处；再将理想可视区域的双眼位置信息和从腔镜1获取的图像信息合成为的3D图像信息；将合成的3D图像信息通过裸眼3D显示屏4呈现出来。免去了主刀医生戴3D眼镜带来的不适感、压迫感、眩晕感，以及因光线和清晰度不够带来的图像显示不清楚等问题，进而使得裸眼3D图像更精准地在手术室内呈现；此外，还能从手术室的众多人员中捕捉到戴有标签的主刀医生，与通过人脸识别进行对象捕捉识别相比，更加简单精准。标签5贴于主刀医生的帽子7上。帽子7为手术室专用帽。腔镜1位于手术床8的上方。手术床8的上方安装有灯9，灯9固定于天花板10上。灯9可使手术床8周围的光线保持光亮，同时也使标签5处的光线充足，从而使摄像头21更精准地捕捉到标签5的图像信息。本发明技术方案中的腔镜1也可以换成内窥镜。标签5的颜色为红色，形状可以是长方形，但不限于长方形。还包括系统运行监视屏6；系统运行监视屏6与主机3通讯连接。系统运行监视屏6与主机可以通过DVI、VGA、或HDMI中的任意一种线连接。系统运行监视屏6内设有监视模块，可以监控和实时呈现手术室内灯光的亮度值，主刀医生的双眼至裸眼3D显示屏4之间的距离等值，对手术过程中的环境信息进行有效监控，保障手术顺利进行。此外，通过标签信息加特殊部位取点定位识别方法，以在手术室内从众多戴口罩戴帽子服装一致的医务人员中通过标签信息捕捉到要进行人眼追踪的目标对象，并且在主刀医生头部移动的情况下，也能无延时的捕捉腔镜画面，清晰地通过裸眼3D显示屏呈现出来进行手术；避免了由于主刀医生戴口罩和帽子无法识别定位的问题，比传统的人脸面部识别定位方法或技术更加适应于医疗手术间的特殊场景，使裸眼3D技术可以大规模地推广应用于临床手术。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法 ，其特征在于，包括：
获取标签信息；
根据所述标签信息，确定人眼追踪目标对象；
确定人眼追踪目标对象后，获取目标对象的双眼位置并对目标对象进行人眼追踪；
对理想可视区域是否落入目标对象的双眼位置处进行判断；
通过调整光栅调整图像显示，使理想可视区域发生偏移，进而使理想可视区域落入目标对象的双眼位置处；
将目标对象的双眼位置信息和从腔镜处获取的图像信息合成为的3D图像信息；
将合成的3D图像信息通过裸眼3D显示屏呈现出来。
2.如权利要求1述的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法，其特征在于：
所述获取目标对象的双眼位置是指获取目标对象的眼睛相对于裸眼3D显示屏中心的距离，以及所述目标对象两瞳孔之间的距离。
3.如权利要求1述的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法 ，其特征在于：
所述对目标对象进行人眼追踪，是通过获取目标对象邻近眼球外周处位于眼皮上的均匀分布的特征点来进行追踪。
4.如权利要求1所述的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法 ，其特征在于：
所述通过调整光栅调整图像显示，是通过调整光栅的偏转角实现调整图像显示。
5.如权利要求1所述的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪方法 ，其特征在于：
所述标签信息为红色。
6.一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备，其特征在于，包括：
腔镜，所述腔镜用于获取病人身体内部的图像信息；
裸眼3D显示屏，设有3D图像合成模块及图像显示模块，所述3D图像合成模块将从所述人眼追踪识别模块处获取的人眼追踪对象的人眼信息和从所述腔镜获取的图像信息合成为3D图像信息 ，图像显示模块将所述3D图像信息进行显示，呈现出3D图像；
主机，主机内设有人眼追踪识别模块和控制模块，所述控制模块根据所述摄像头获取的标签信息确定人眼追踪对象，并将人眼信息发送给所述人眼追踪识别模块，所述人眼追踪识别模块对人眼追踪对象的双眼进行追踪，并将所述人眼追踪对象的人眼信息进行识别，并将识别结果传递给3D图像合成模块；
摄像装置，所述摄像装置内设有摄像头、目标确定模块、以及人眼追踪模块，所述摄像头用于获取标签与人眼信息，所述目标确定模块用于根据所述标签信息确定目标追踪对象，所述人眼追踪模块用于对所述目标对象进行人眼追踪；
系统运行监视屏，所述系统运行监视屏与所述主机通讯连接。
7.如权利要求6所述的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备，其特征在于：
所述腔镜通过SDI/DVI线与所述裸眼3D显示屏连接。
8.如权利要求6所述的一种应用于手术室内的裸眼3D人眼追踪设备，其特征在于：
所述摄像头包括第一摄头和第二摄头，所述第一摄头与所述第二摄头水平设置。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190426 |