基于智能手机的眼底成像系统

眼底成像技术可检测临床视网膜组织状态,其检测结果已成为多种眼底疾病诊断的重要依据。然而,传统的眼底成像系统需要专业医护人员操作,且具有体积大、价格昂贵等缺点。随着智能手机的图像采集、存储、数据传输等功能的不断提升,基于智能手机的眼底成像系统可有效弥补传统眼底成像系统的上述缺陷。在本研究中,我们设计了照明和成像光路并利用3D打印技术将其小型化,通过与智能手机相结合实现了对人眼视网膜图像的采集。结果表明,基于智能手机的眼底相机距离模拟眼的工作距离约为17 mm,安置于体积仅为88 mm×79 mm×42 mm(长×宽×高)的手机外设配件中。随后,利用Zemax对系统光学参数进行了进一步优化。经优化后的成像系统,畸变保持在0. 2%范围内,场曲小于10μm。该系统具有便携性良好、无创、价格低廉等优点,未来可用于多种眼底疾病的社区筛查工作。     

单目立体视觉系统的棱镜位置估计

为了完善基于棱镜的单相机立体视觉系统的理论模型,提高该系统三维重建精度,提出一种基于几何光学的棱镜参数化简方法和棱镜位置估计方法.首先推导出基于棱镜的单相机立体视觉系统透视投影变换模型;之后利用向量的旋转变换和点的位置关系将表示棱镜位置的参数化简为6个;最后使用非线性最优化方法,通过单相机标定过程中得到的一组点的对应关系,解出这6个参数,继而得到较为精确的棱镜位置.实验结果表明:提出的方法重投影平均误差小于0.5个像素,三维点重建平均误差为2.22 mm.本方法可以应用于匹配过程中极线的计算,与现有方法相比,三维重建精度提高2至3倍.     

棱镜单目立体视觉系统的参数最优化

针对基于棱镜的单目立体视觉系统，提出了一种分析和选择系统参数的最优化方法.该方法可以使系统拍摄到的图像以最佳的位置满足立体视觉算法处理的需要.从系统的建立和参数的选择角度分析了单目立体视觉系统的组成.引入了一种计算系统成像区域的数学方法，使用空间直线来表示光线的传播，利用光的折射定理的向量计算方法，解出光线经过棱镜折射后的直线方程，通过空间直线的关系确定系统的成像区域.通过对该系统成像区域的重新定义，将成像区域与捕获的图像联系起来，从而选择最佳系统参数配置.