基于三维标识物的虚实配准方法研究!.pdfVIP

第35卷摇 第3期 吉林 大学学报 ( 息科 学版) Vol.35摇 No.3 2017年5月 Journal ofJilinUniversity (Information ScienceEdition) May2017 文章编号:1671鄄5896(2017)03鄄0288鄄08 基于三维标识物的虚实配准方法研究 卢韶芳,韩摇 雪,关摇 馨 (吉林大学 通信工程学院,长春 130022) 摘要:为提高医疗辅助手术中增强现实系统的虚实配准效率,设计了一种基于海明编码的正六面体三维标识 物,对标识物进行检测和识别。 针对三维标识物的特点,采用 POSIT(Pose from Orthography and Scaling with Iterations)算法求得摄像机的位姿,并对标识物的尺度进行实验研究,从而得到优化尺度;利用获得的转移矩阵 将CT(Computed Tomography)重建并渲染后的虚拟颅骨模型实时显示在真实场景中,最后调整标识物将虚拟模 型与真实颅骨模型虚实配准显示。 经多组实验验证,设计的三维标识物可在多数情况下识别一个以上标志面, 优化后的标识物识别效果良好,可成功地应用在虚实配准实验中,从而证明了这种标识的有效性。 关键词:增强现实;虚实配准;标识物设计 中图分类号:TP391 文献标识码:A Research of Virtual鄄Real Registration Method Based onThree鄄Dimensional Marker LU Shaofang,HAN Xue,GUAN Xin (College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China) Abstract:In order to improve the virtual鄄real registration efficiency of augmented reality system for medical auxiliary operation,a regular hexahedron three鄄dimensional marker based on hamming code put forward as the characteristic pattern was designed. The system detected and identified the marker, and POSIT(Pose from Orthography andScalingwithIterations)algorithmwasusedtoobtainthecamerapositionforthecharacteristicsof the three鄄dimensional marker and the size of the marker was optimized by experiment. The virtual skull model after CT(Computed Tomography) reconstruction was real鄄time displayed in the real scene using the transfer matrix obtained from POSIT. Experiments proved the marker蒺s effectiveness. Key words:augmented reality;virtual鄄real registration;marker design 0摇 引摇 言 随着计算机运算水平的提高及各类显示技术和产品的出现,增强现实技术得以快速发展。 增强现实 的主要目的是在真实场景的基础上叠加虚拟物体,从而为使用者提供额外的有效信息。 医疗领域因其高 风险和不可重复的特点,迫切需要更多手术中指导和科技辅助,因此,研究增强现实技术在医疗辅助手 术中的应用具有重要的实际意义。 增强现实在医疗中的应用主要体现在手术