呂家國(guó)，蔣曉瑜，張鵬煒*，胡 磊

(1.33393部隊(duì)博士后科研工作站，河北保定071000;

2.裝甲兵工程學(xué)院信息工程系，北京100072;

3.北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所，北京100191)

1 引言

三維定位是醫(yī)療機(jī)器人進(jìn)行外科手術(shù)的關(guān)鍵。手術(shù)導(dǎo)航定位就是通過(guò)確定手術(shù)空間坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系和導(dǎo)航工具坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系，獲得手術(shù)區(qū)域中目標(biāo)點(diǎn)和手術(shù)器械的空間位置，其定位精度直接影響到手術(shù)的成敗?，F(xiàn)有的導(dǎo)航定位方法主要有機(jī)械定位、超聲定位、電磁定位和光電定位等，其中光電定位是精度最高、使用最方便的方法，而雙目視覺又是發(fā)展前景最好、應(yīng)用最廣泛的光電定位方式。目前，用于外科手術(shù)導(dǎo)航的立體視覺產(chǎn)品主要有Claron Technology Inc.的 主動(dòng) 式 可 見 光 光 學(xué) 定 位 儀［1］(Micron Tracker，MT)和加拿大 Northern Digital Inc.的被動(dòng)式紅外光學(xué)定位儀［2］(Passive Polaris Spectra，PPS)，以及美國(guó) Medtronic Inc.的 Stealthstation TriaTMPlus(STP)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)［3］。3種儀器雖然定位精度高(0.2 mm)、性能穩(wěn)定，但價(jià)格昂貴、技術(shù)封閉，不便于二次開發(fā)。另外，MT定位儀工作范圍小，PPS定位儀和STP手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的視頻信息單一、反射紅外光標(biāo)志物手術(shù)時(shí)消毒困難，不能更好地滿足某些外科手術(shù)需要。國(guó)內(nèi)雖有對(duì)立體視覺定位技術(shù)研究的報(bào)道［4-10］，但多數(shù)是集中在特征點(diǎn)提取、相機(jī)參數(shù)標(biāo)定和立體匹配等方面的算法研究。如北京工業(yè)大學(xué)于乃功教授等人針對(duì)雙目視覺測(cè)量以顯著性標(biāo)志物的關(guān)鍵點(diǎn)為目標(biāo)，提出了基于顏色閾值分割的關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)時(shí)檢測(cè)和定位方法［4］;北京交通大學(xué)阮秋騎教授等人針對(duì)相機(jī)外參數(shù)標(biāo)定的反復(fù)性，提出了一種基于云臺(tái)轉(zhuǎn)角的外參數(shù)估計(jì)方法［5］;浙江大學(xué)許允喜博士等人針對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法受噪聲影響很大，從而影響立體定位精度的問(wèn)題，提出了基于Levenberg-Marquardt算法的運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)化算法，提高了匹配和定位精度［6］。在系統(tǒng)開發(fā)方面，四川大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)及西南石油大學(xué)等高校及研究機(jī)構(gòu)近年來(lái)做過(guò)相關(guān)的研究［7，8，10］，但均處于實(shí)驗(yàn)論證階段，至今未見有成熟產(chǎn)品應(yīng)用。

針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)用于手術(shù)導(dǎo)航定位技術(shù)的現(xiàn)狀，以及外科手術(shù)對(duì)手術(shù)器械和病灶點(diǎn)定位精度的要求，本文提出了一種雙目視覺硬件設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)工作的技術(shù)要求，充分考慮器件的性價(jià)比、供貨渠道、產(chǎn)品售后服務(wù)及產(chǎn)品性能升級(jí)等綜合因素，選取合適的光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)和雙目視覺結(jié)構(gòu)。最后，在自行編制軟件的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療機(jī)器人手術(shù)導(dǎo)航的跟蹤定位。

2 硬件設(shè)計(jì)方案

2.1 光學(xué)鏡頭的選取

光學(xué)鏡頭選型是雙目視覺系統(tǒng)從圖像獲取直至目標(biāo)定位與跟蹤的最重要的環(huán)節(jié)之一，鏡頭質(zhì)量的好壞直接決定和影響了視覺系統(tǒng)的性能與精度［11-13］。因此，根據(jù)視覺系統(tǒng)的性能指標(biāo)，分析、計(jì)算光學(xué)鏡頭的指標(biāo)要求，選擇滿足使用要求、價(jià)格合適的鏡頭，是整個(gè)視覺系統(tǒng)成功與否的重要步驟。

圖1 手術(shù)導(dǎo)航的視覺工作范圍Fig.1 Visual range of surgical navigation

根據(jù)手術(shù)導(dǎo)航定位精度和工作范圍要求，假定實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的工作范圍為圖1所示的灰色圓環(huán)區(qū)域。對(duì)于左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)的雙目視覺系統(tǒng)，其在OXZ平面內(nèi)的投影如圖2所示［14］。圖2中，視覺系統(tǒng)的最近工作距離L、垂直工作范圍D和要求

圖2 平行光軸雙目視覺垂直視場(chǎng)Fig.2 Parallel binocular vertical field of view

根據(jù)視覺系統(tǒng)工作范圍要求:Dmin=60，Lmin=80，由式(1)求得β=41.1°。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，目前性價(jià)比較高的測(cè)量用攝像機(jī)，多選用光敏面為1.27 cm的CCD。因此，根據(jù)估算的垂直視場(chǎng)角β=41.1°，選用適于1.27 cm CCD的工業(yè)鏡頭。通過(guò)查詢市場(chǎng)上能夠購(gòu)買到的標(biāo)準(zhǔn)C接口的鏡頭型號(hào)可知，日本KOWA公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)、適用于1.27 cm CCD的NCL系列的工業(yè)鏡頭應(yīng)為首選［15］。其中焦距為 6 mm 的 LM6NCM［16］是一款百萬(wàn)像素級(jí)的工業(yè)鏡頭，中心分辨率高達(dá)120 lp/mm，變形率僅為－0.2%，非常適合于機(jī)器人視覺視場(chǎng)大、分辨高、畸變小的要求，因此本系統(tǒng)選用了LM6NCM鏡頭。

2.2 攝像機(jī)的選取

選取攝像機(jī)時(shí)主要應(yīng)考慮攝像機(jī)輸出圖像的信號(hào)形式、圖像格式、色彩、分辨率及幀頻等內(nèi)容。

攝像機(jī)按輸出圖像信號(hào)的形式可分為模擬攝像機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)兩大類［17］。模擬攝像機(jī)受圖像采集卡性能的限制，經(jīng)過(guò)CCD所成的物理像元與傳送到計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖像像元之間沒有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，用作圖像測(cè)量時(shí)應(yīng)盡可能選用數(shù)字?jǐn)z像機(jī);數(shù)字?jǐn)z像機(jī)內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換電路，可以直接將CCD光敏元輸出的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，不受標(biāo)準(zhǔn)電視視頻格式的制約，物方像元與顯示的數(shù)字圖像像元之間具有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，為了滿足手術(shù)導(dǎo)航定位的精度需求，本系統(tǒng)的攝像機(jī)應(yīng)選用數(shù)字大陣列攝像機(jī)。

攝像機(jī)按輸出圖像的色彩分為黑白和彩色兩種。黑白攝像機(jī)輸出數(shù)字圖像的每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)感光像元，該像元對(duì)于各種波長(zhǎng)的光具有較為一致的敏感度，輸出信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)于被采集圖像的亮度和色彩信息，但僅表現(xiàn)為圖像像素的灰度值。彩色攝像機(jī)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式分為單片彩色攝像機(jī)和3片彩色攝像機(jī)兩種［18］。單片彩色攝像機(jī)的像素陣列按一定方式進(jìn)行R、G、B顏色排列，其輸出信號(hào)在每一時(shí)刻也只有R、G、B三色中的一種，其它顏色需由鄰近像元的同顏色信號(hào)的垂直視場(chǎng)β三者之間滿足有如下關(guān)系式:通過(guò)插值計(jì)算得到，如圖3所示。

圖3 BAYER彩色攝像機(jī)原理圖Fig.3 Schematic diagram of BAYER color camera

可見，單片彩色攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)，不僅存在彩色失真，而且在R、G、B濾光時(shí)還會(huì)損失某些圖像信號(hào)，因此不適宜圖像測(cè)量的場(chǎng)合使用。而3片彩色攝像機(jī)輸出的每個(gè)像素的彩色信息(如圖4所示)，分別來(lái)自R、G、B3個(gè)光敏元的相應(yīng)像元，輸出的圖像質(zhì)量好、顏色真實(shí)、細(xì)節(jié)完整，但價(jià)格也較昂貴。

圖4 3CCD彩色攝像機(jī)原理圖Fig.4 Schematic diagram of 3CCD color camera

對(duì)于醫(yī)療機(jī)器人雙目視覺系統(tǒng)，其主要功能是跟蹤定位，精確攝取圖像位置信息是關(guān)鍵。而單片彩色攝像機(jī)存在圖像信號(hào)損失，3片彩色攝像機(jī)雖然以昂貴的價(jià)格保證了圖像信息的完整性，但其豐富的顏色信息對(duì)雙目視覺跟蹤定位標(biāo)記物并沒有更多貢獻(xiàn)。因此，通過(guò)以上分析，綜合多種因素，應(yīng)選用黑白攝像機(jī)。

圖像分辨率與幀頻是攝像機(jī)工作性能的重要指標(biāo)，圖像分辨率越高，幀頻越高，視頻圖像的效果越好，相應(yīng)的造價(jià)也越高。另外，受數(shù)字?jǐn)z像機(jī)圖像處理器工作頻率所限，一般圖像分辨率越高，像素?cái)?shù)越多，幀頻相對(duì)越低。因此，在選擇攝像機(jī)時(shí)不能盲目追求高分辨率，而要根據(jù)任務(wù)需求適當(dāng)選取。根據(jù)手術(shù)導(dǎo)航目標(biāo)跟蹤定位要求，在距

式中，Δu為單位像素邊長(zhǎng)，f為鏡頭后焦距，ΔD為定位精度，L為物距。

由于鏡頭LM6NCM的后焦距f=8.2 mm，當(dāng)L=1 500 mm、ΔD=1 mm 時(shí)，由式(2)可得 Δu=0.005 47 mm。

由于1.27 cm CCD傳感器的長(zhǎng)寬比為4∶3，靶面的對(duì)角線長(zhǎng)為l=8 mm，寬度w=6.4 mm，高度h=4.8 mm，則要求CCD面陣的水平像素?cái)?shù)u=6.4/0.005 47≈1 170，垂直像素?cái)?shù)為v=4.8/0.005 47≈877。

因此，根據(jù)系統(tǒng)的定位精度要求，攝像機(jī)的圖像分辨率(即傳感器敏感單元陣列)不得小于1 170×877。綜合考慮以上各種因素，結(jié)合滿足要求的工業(yè)攝像機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展，系統(tǒng)可選用DHSV1420FM黑白CCD工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)［19］。

2.3 雙目視覺傳感單位結(jié)構(gòu)

為了方便左右攝像機(jī)對(duì)應(yīng)像點(diǎn)匹配，選用如圖5所示的近似平行光軸雙目視覺結(jié)構(gòu)。因此，系統(tǒng)還需確定雙目視覺結(jié)構(gòu)兩攝像機(jī)之間的距離B(通稱基線)。根據(jù)立體視覺理論［20-21］，基線越長(zhǎng)，立體視覺的計(jì)算誤差越小，但在攝像機(jī)視場(chǎng)角一定的情況下，兩攝像機(jī)的共同視野(即視覺系統(tǒng)的工作范圍)也越小。因此，對(duì)于平行光軸雙目視覺，在誤差允許范圍內(nèi)基線的長(zhǎng)度主要決定于視場(chǎng)。攝像機(jī)透鏡前端800～1 500 mm的平行平面內(nèi)，定位精度要求達(dá)到1 mm。確定攝像機(jī)分辨率的過(guò)程如下:

根據(jù)光學(xué)成像原理有:

圖5 平行光軸雙目視覺水平視場(chǎng)Fig.5 Parallel binocular Horizontal field of view

由文獻(xiàn)［14］可知，當(dāng)選用LM6NCM時(shí)，α=56.2°;由圖1手術(shù)導(dǎo)航的視覺工作范圍要求:D=650 mm，L=800 mm，由式(3)可解得B=199.36 mm。因此，樣機(jī)選用基線B=200 mm。

根據(jù)圖5所示結(jié)構(gòu)，可得如下關(guān)系式:

3 手術(shù)導(dǎo)航模擬實(shí)驗(yàn)

利用本方法設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，在自行編制的軟件驅(qū)動(dòng)下，對(duì)前交叉韌帶重建手術(shù)導(dǎo)航進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如圖6所示。該手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)主要是為醫(yī)生提供一種基于X線圖像和視頻圖像的手術(shù)導(dǎo)航方法，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)手術(shù)器械、解剖目標(biāo)以及C臂的精確位置，并顯示在術(shù)中X線圖像上，為醫(yī)生呈現(xiàn)良好的視覺判斷效果［22-23］。系統(tǒng)具備的基于股骨四分格的隧道入點(diǎn)規(guī)劃、手術(shù)器械實(shí)時(shí)跟蹤、撞擊檢測(cè)與手術(shù)過(guò)程仿真，以及規(guī)劃入點(diǎn)的不等距性評(píng)估等功能，均是在雙目視覺對(duì)標(biāo)記物的實(shí)時(shí)跟蹤定位情況下實(shí)現(xiàn)的。

圖6 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)Fig.6 Hardware platform of surgery navigator

3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

圖6(a)所示，硬件平臺(tái)主要包括:雙目視覺及其跟蹤定位標(biāo)記物、C臂及其標(biāo)定板、模型骨等。實(shí)驗(yàn)中，雙目視覺用于術(shù)前C臂標(biāo)定和模型股三維重建，術(shù)中實(shí)時(shí)跟蹤手術(shù)環(huán)境中附加標(biāo)記物的多個(gè)目標(biāo)(C臂、手術(shù)部位、手術(shù)器械等)。此時(shí)標(biāo)記物作為目標(biāo)的參考坐標(biāo)，被雙目視覺實(shí)時(shí)跟蹤定位，如圖6(b)所示。

軟件平臺(tái)集成了人機(jī)交互、雙目視覺控制［24-29］、手術(shù)規(guī)劃、術(shù)中跟蹤定位、計(jì)算機(jī)仿真等功能模塊，如圖7所示。

圖7 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)框架Fig.7 Framework of software platform design

3.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)分別在模型股、C臂和手電鉆上安裝跟蹤標(biāo)記物，調(diào)整操作空間布局，標(biāo)定雙目視覺參數(shù);

(2)利用導(dǎo)航探針，在雙目視覺系統(tǒng)的最佳工作空間內(nèi)，重建模型股三維表面;

(3)利用導(dǎo)航探針規(guī)劃脛骨和股骨的隧道入點(diǎn);

(4)利用 OpenGL建立三維仿真環(huán)境，將規(guī)劃好的隧道入點(diǎn)映射到重建的個(gè)體化骨面上;

(5)導(dǎo)航鉆孔:用安裝有標(biāo)記物的手電鉆，在雙目視覺檢測(cè)下鉆孔，此時(shí)鉆頭的路徑也會(huì)實(shí)時(shí)地顯示在圖像監(jiān)視器上，這樣便于與規(guī)劃路徑比較，從而及時(shí)糾正鉆孔偏差;

(6)按常規(guī)方法植入移植物，完成后續(xù)操作。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

(1)利用安裝標(biāo)記物的導(dǎo)航探針，在雙目視覺探測(cè)下，采集關(guān)節(jié)表面上的三維點(diǎn)坐標(biāo)(點(diǎn)云數(shù)據(jù))，可以重建出股骨和脛骨的三維表面，如圖 8(a)、(b)所示。

圖8 關(guān)節(jié)表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集與重建Fig.8 Acquisition point cloud data and reconstruction

(2)在脛骨、股骨規(guī)劃操作中，導(dǎo)航探針在模型股表面滑動(dòng)時(shí)，雙目視覺探測(cè)的探針末端能夠疊加顯示在規(guī)劃圖像上，如圖9所示。當(dāng)導(dǎo)航探針末端圖像與術(shù)前規(guī)劃點(diǎn)重合時(shí)，導(dǎo)航探針末端所指模型股表面點(diǎn)與實(shí)際手術(shù)的隧道入點(diǎn)相符。

圖9 規(guī)劃圖像上的位置跟蹤Fig.9 Position tracking in the programming image

(3)在規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行不等距評(píng)估中，安裝標(biāo)記物的股骨和脛骨從完全伸展位到完全屈曲位緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，重建面同樣作隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)，如圖10所示。

(4)在模型骨的二維透視圖像與三維實(shí)物匹配時(shí)，記錄模型骨內(nèi)嵌8個(gè)鋼珠標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，與匹配后探針末端實(shí)測(cè)的三維坐標(biāo)值相比較，以確定系統(tǒng)的定位精度。測(cè)試結(jié)果如表1所示，距離誤差在2 mm以內(nèi)。

圖10 視頻跟蹤與虛擬仿真Fig.10 Video tracking and virtual simulation

表1 精度測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.1 Precision test data (單位:mm)

由(1)～(3)可知，該雙目視覺能夠檢測(cè)出C臂、模型股和手術(shù)器械之間的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，實(shí)時(shí)跟蹤手術(shù)器械，可以重建出模型骨的三維表面，制定出合理的手術(shù)規(guī)劃方法(股骨、脛骨隧道入點(diǎn)位置和鉆孔路徑，移植物與髁間窩前緣的撞擊檢測(cè))，完成手術(shù)過(guò)程的虛擬仿真和規(guī)劃效果的運(yùn)動(dòng)評(píng)估，從而輔助醫(yī)生完成鉆孔手術(shù)。分析(4)中的精度測(cè)試結(jié)果，該誤差主要由雙目視覺和C臂的參數(shù)標(biāo)定誤差、導(dǎo)航探針標(biāo)記物的識(shí)別與匹配誤差以及二維透視圖像與三維實(shí)物間的匹配誤差等多方面因素產(chǎn)生的。因此，減小誤差的產(chǎn)生，除進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)算法外，加強(qiáng)使用者的操作熟練程度也是至關(guān)重要的。

4 結(jié)論

本文在詳細(xì)分析雙目視覺硬件系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合交叉韌帶手術(shù)導(dǎo)航定位的實(shí)例，闡明選用本設(shè)計(jì)方案的理論及現(xiàn)實(shí)依據(jù)。運(yùn)用該設(shè)計(jì)方案開發(fā)的雙目視覺跟蹤定位儀樣機(jī)，進(jìn)行了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該樣機(jī)通過(guò)導(dǎo)航探針能夠?qū)崿F(xiàn)模型骨的三維重建以及導(dǎo)航探針在規(guī)劃圖像上的位置疊加跟蹤，通過(guò)附加標(biāo)記物坐標(biāo)系能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬仿真視頻跟蹤;運(yùn)用由該導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行的模型骨的二維透視圖像與三維實(shí)物匹配，其匹配誤差在2 mm之內(nèi)，達(dá)到了臨床手術(shù)的技術(shù)指標(biāo)。

［1］ Claron Technology Inc.MicronTracker Developer's Manual:MTC3［EB/OL］.［2012-10-01］.http://www.clarontech.com.

［2］ Northern Digital Inc.Polaris Spectra Tool Kit Guide［EB/OL］.［2012-09-16］.http://www.ndigital.com.

［3］ 熊健斌，趙勁民，沙軻，等.計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)在后交叉韌帶重建脛骨隧道定位中的應(yīng)用［J］.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2011，15(17):3139-3142.

XIONG J B，ZHAO J M，SHA K，et al..Application of computer navigation system in tibial tunnel positioning during reconstruction of posterior cruciate ligament［J］.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu，2011，15(17):3139-3142.(in Chinese)

［4］ 于乃功，馬春燕，林佳.基于雙目視覺的關(guān)鍵點(diǎn)的檢測(cè)方法及定位研究［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011，19(7):1565-1568.

YU N G，MA CH Y，LIN J.Study on key point detection and localization based on binocular vision［J］.Computer Measurement Control，2011，19(7):1565-1568.(in Chinese)

［5］ 尚倩，阮秋琦，李小利.雙目立體視覺的目標(biāo)識(shí)別與定位［J］.智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2011，6(4):303-310.

SHANG Q，RUAN Q Q，LI X L.Target recognition and location based on binocular stereo vision［J］.CAAI Transactions on Intelligent Systems，2011，6(4):303-310.(in Chinese)

［6］ 武學(xué)梅，劉奇.基于立體視覺的手術(shù)導(dǎo)航光學(xué)定位系統(tǒng)［J］.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2011，15(35):6584-6586.

WU X M，LIU Q.Optical localizer of surgical navigation system based on binocular stereo vision［J］.J.Clinical Rehabilitative Tissue Eng.Research，2011，15(35):6584-6586.(in Chinese)

［7］ 王剛，卿粼波，滕奇志.基于嵌入式平臺(tái)的實(shí)時(shí)雙目視覺測(cè)量系統(tǒng)［J］.通信技術(shù)，2011，44(10):55-60.

WANG G，QING L B，TENG Q ZH.Binocular vision and real-time measure system based on embedded system［J］.Communications Technology，2011，44(10):55-60.(in Chinese)

［8］ 尤波，李楠，沈愛華，等.基于雙目立體視覺技術(shù)的輪式機(jī)器人位姿測(cè)量方法研究［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，(8):173-175.

YOU B，LI N，SHEN A H，et al..Study of position and posture measuring method for wheeled robot based on binocular stereo vision technique［J］.Machinery Design Manufacture，2011，(8):173-175.(in Chinese)

［9］ 許允喜，蔣云良，陳方.基于2D-3D雙目運(yùn)動(dòng)估計(jì)的立體視覺定位算法［J］.光電工程，2011，38(9):104-109.

XU Y X，JIANG Y L，CHEN F.Stereo visual localization algorithm based on 2D-3D binocular motion estimation［J］.Opto-Electronic Eng.，2011，38(9):104-109.(in Chinese)

［10］ 秦大輝，毛婷，劉建軍.基于雙目立體視覺的手持式光筆三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2011(8):133-136.

QIN D H，MAO T，LIU J J.Study on 3D-coordinate measurement technology using handhold light-pen based on binocular stereoscopic vision system［J］.Manufacturing Technology Machine Tool，2011(8):133-136.(in Chinese)

［11］ 劉鈞，高明.光學(xué)設(shè)計(jì)［M］.西安:西安科技大學(xué)出版社，2006:164-184.

LIU J，GAO M.Optical Design［M］.Xi'an:Xidian University Press，2006:164-184.(in Chinese)

［12］ 李曉彤，岑兆豐.幾何光學(xué)·像差·光學(xué)設(shè)計(jì)［M］.杭州:浙江大學(xué)出版社，2007:231-254.

LI X T，CEN ZH F.Geometrical Optics，Aberrations and Optical Design［M］.Hangzhou:Zhejiang University Press，2007:231-254.(in Chinese)

［13］ 李蕊，劉永基，王肇圻.基于個(gè)體眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的波前眼鏡設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)光學(xué)，2012，(5):512-519.

LI R，LIU Y J，WANG ZH Q.Design of wavefront-guided lens based on individual eye optical model［J］.Chinese Optics，2012，(5):512-519.(in Chinese)

［14］ 李林，黃一帆，應(yīng)用光學(xué)概念題解與自測(cè)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2006.

LI L，HUANG Y F.Yingyun guangxue gainian tijie yu zice［M］.Beijing:Beijing Institute of Technology Press，2006.(in Chinese)

［15］ Shanghai Yinrui Information Technology Co.，Ltd..the Product Center for FA Lens of KOWA［EB/OL］.［2013-05-14］http://www.yinrui.net/product.asp?id=3＆pid=102.

［16］ Shanghai Yinrui Information Technology Co.，Ltd..the Product Manual of LM6NCM Lens［EB/OL］.［2013-05-14］.http://www.yinrui.net/pdf/kowa/LM6NCM.pdf.

［17］ 梁祖厚.數(shù)字照相機(jī)［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2001:28-37.

LIANG Z H.Digital Camera［M］.Shanghai:Shanghai Scientific and Technological Literature Publishing House，2001:28-37.(in Chinese)

［18］ 劉禾.數(shù)字圖像處理及應(yīng)用［M］.中國(guó)電力出版社，2006:27-61.

LIU H.Digital Image Processing and Application［M］.China Electric Power Press，2006:27-61.(in Chinese)

［19］ China Daheng Group，Inc.DH-SV1420FC/FM digital camera instruction manual［EB/OL］.［2010-10-09］.http://www.daheng-image.com.

［20］ Hartley Zisserman.Multiple View Geometry in Computer Vision［M］.New York:Cambridge University Press，2000:237-360.

［21］ 全燕鳴，黎淑梅，麥青群.基于雙目視覺的工件尺寸在機(jī)三維測(cè)量［J］.光學(xué) 精密工程，2013，21(4):1054-1061.

QUAN Y M，LI SH M，MAI Q Q.On-machine 3D measurement of workpiece dimensions based on binocular vision［J］.Opt.Precision Eng.，2013，21(4):1054-1061.(in Chinese)

［22］ 張鵬煒，張智詮，胡磊，等.一種用于外科手術(shù)導(dǎo)航的雙目視覺簡(jiǎn)化系統(tǒng)［J］.光電工程，2009，36(6):37-40.

ZHANG P W，ZHANG ZH Q，HU L，et al..A binocular vision simplified system for the surgical navigation［J］.Opto-E-lectronic Eng.，2009，36(6):37-40.(in Chinese)

［23］ 謝勁冰，胡磊，張鵬煒.雙目視覺技術(shù)在前交叉韌帶重建手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2008，12(59):10297-10300.

XIE J B，HU L，ZHANG P W.Application of binocular vision technology in cruciate ligament surgical system［J］.J.Clinical Rehabilitative Tissue Eng.Research，2008，12(59):10297-10300.(in Chinese)

［24］ 田豐，汪浩，夏雪.基于視覺的觸控系統(tǒng)標(biāo)定方法［J］.液晶與顯示，2013，28(4):561-566.

TIAN F，WANG H，XIA X.Calibration method for vision-based touch system［J］.Chinese J.Liquid Crystals and Displays，2013，28(4):561-566.(in Chinese)

［25］ 唐巍，葉東，袁峰，等.灰色關(guān)聯(lián)分析方法在雙目視覺測(cè)量系統(tǒng)誤差分析中的應(yīng)用［J］.光學(xué) 精密工程，2013，21(2):503-513.

TANG W，YE D，YUAN F，et al..Grey incidence analytic method to error analysis of binocular vision measurement system［J］.Opt.Precision Eng.，2013，21(2):503-513.(in Chinese)

［26］ 黃新民，申靜，任亞杰，等.基于CRT顯示器的人眼彩色視覺特性數(shù)學(xué)模型研究［J］.液晶與顯示，2013，28(3):365-372.

HUANG X M，SHEN J，REN Y J，et al..Research mathematical model of human color vision characteristics based on CRT display［J］.Chinese J.Liquid Crystals and Displays，2013，28(3):365-372.(in Chinese)

［27］ 王曉紅，劉太慶.基于視覺灰平衡的LCD顯示器色彩校正［J］.液晶與顯示，2013，28(6):868-871.

WANG X H，LIU T Q.Color correction of LCD displays based on visual gray balance［J］.Chinese J.Liquid Crystals and Displays，2013，28(6):868-871.(in Chinese)

［28］ 郭杰，雷剛，陳健生，等.基于機(jī)器視覺的鋼包頭檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.液晶與顯示，2013，28(5):770-775.

GUO J，LEI G，CHEN J SH，et al..Design of steel toecaps inspection system based on machine vision［J］.Chinese J.Liquid Crystals and Displays，2013，28(5):770-775.(in Chinese)

［29］ 張來(lái)剛，魏仲慧，何昕，等.多約束融合算法在多攝像機(jī)測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.液晶與顯示，2013，28(4):608-614.

ZHANG L G，WEO ZH H，HE X，et al..Multi-camera measurement system based on multi-constraint fusion algorithm［J］.Chinese J.Liquid Crystals and Displays，2013，28(4):608-614.(in Chinese)