用于立体显示图像数据的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于立体显示图像数据的装置和方法，特别是用于在借助内窥镜实施的微创手术中三维显示图像信息的方法和装置。在此，首先借助传感器装置三维采集内窥镜的操作区域。根据通过传感器获得的3D数据，生成立体图像数据，并且在合适的显示装置上可视化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于立体显示图像数据的方法和装置，特别是一种用于在微创手术中立体显示图像数据的方法和装置。
技术介绍
在医学领域中，相对于对患者的开放式手术，内窥镜治疗和检查能够实现明显更温和的并且创伤更小的治疗。因此，该治疗方法变得越来越重要。在微创手术中，外科医生通过在患者身上的一个或多个相对小的入口将光学器械和手术器械(内窥镜)引入到患者身体中。外科医生由此可以借助手术器械执行检查和治疗。该过程同时可以通过光学器械监视。在此，简单的内窥镜允许通过内窥镜的窥视孔直接观看或者通过安装在内窥镜上的照相机和外部监视器观察待手术区域。在这种简单的内窥镜的情况下，不可以进行空间查看。如果内窥镜还具有能够从第二方向观察对象的第二观察通道，则通过借助两个窥视孔针对左眼和右眼向外引出两个方向，可以实现空间观看。因为在单个内窥镜的情况下，观察通道之间的距离通常非常小(一般最大为6mm)，所以这种立体内窥镜也仅在显微范围内提供非常有限的空间观看。因此，对于对应大约1cm的人眼距离的空间观察，需要实现另一个间隔开的进入通道。然而，因为用于附加的进入通道的在患者身体上的另一个开口与患者的另外的创伤相关联，所以应当尽量避免附加的进入通道。因此，如果要在微创手术中通过单个内窥镜实现治疗区域的空间可视化，则必须在内窥镜的横截面内向外引出两个观察光路，或者替代地如上所述在内窥镜末端上安装两个互相间隔开的照相机。在这两种情况下，由于内窥镜的横截面非常有限，仅可以实现极低的空间分辨率，这导致显示区域的分辨率非常有限。替代地，也可以借助数字系统对患者内部的治疗区域进行三维测量。文件DE 102006 017 003 Al例如公开了一种具有光学深度数据获取的内窥镜。在此，向治疗区域中照射调制光，并且基于接收到的光信号计算治疗空间的深度数据。在此，在确定治疗空间内部的可用深度数据之后，外科医生还是不能直接空间观看治疗区域。外科医生必须基于在二维屏幕上显示的模型规划并实施其治疗步骤。因此，存在对于更好地立体显示图像数据的需要，特别是存在对于在微创手术中立体显示图像数据的需要。
技术实现思路
本专利技术一方面实现一种用于在微创手术中立体显示图像数据的方法，具有以下步骤:至少部分地三维采集表面；建立至少部分地三维采集的表面的深度图；将所建立的深度图织构化；根据织构化的深度图计算立体图像数据；以及将所计算的立体图像数据可视化。另一方面，本专利技术实现一种用于在微创手术中立体显示图像数据的装置，具有:传感器装置，设计用于至少部分地三维采集表面；用于建立深度图的装置，设计用于根据至少部分地三维采集的表面建立深度图；织构化装置，设计用于将所建立的深度图织构化；图像数据生成器，设计用于根据织构化的深度图计算立体图像数据；以及可视化装置，设计用于将所计算的立体图像数据可视化。本专利技术的一个想法是，首先通过传感器三维采集非直接入口区域，并且根据该三维采集建立深度图形式的数字模型。根据该深度图于是可以以简单的方式自动为用户生成最佳匹配用户的眼距的立体图像数据。在此，通过借助特殊传感器系统对观察区域进行三维测量，可以通过仅具有非常小的尺寸的传感器采集例如患者身体内部的非入口区域。这样采集的数据可以以简单的方式向外传送，而为此不需要具有特别大的横截面的内窥镜。由此，实现对治疗区域特别好的空间采集，而为此不需要具有特别大的横截面的内窥镜或者通向患者身体内部的操作区域的另外的入口。另一优点在于，这样的传感器系统能够以非常好的空间分辨率和对应地高数量的像素采集待采集的区域，因为内窥镜上的传感器仅需要单个照相机。因此，能够在仅给患者带来小创伤的情况下，以非常好的图像质量显示待监视的操作区域。另一优点在于，根据传感器系统提供的三维数据能够生成最佳匹配用户的眼距的待监视区域的立体可视化。由此可以为用户准备图像数据的可视化，使得可以实现最佳空间米集。另外有利的是，立体图像数据的计算与传感器对对象表面的三维采集无关地进行。由此还可以为用户提供偏离内窥镜的当前位置的治疗区域的立体显示。通过根据三维采集的对象数据合适地准备深度图，由此可以为用户提供非常接近真实情况的治疗区域的显示。按照一种实施方式，所计算的立体图像数据对应于用户两个眼睛的两个视线方向。通过与用户眼睛的视线方向对应地准备立体图像数据，可以实现对于用户最佳的治疗区域的立体可视化。在一种实施方式中，深度图包括至少部分地三维采集的表面的空间点。这样的深度图使得能够对三维采集的表面非常好地进行进一步处理。按照一种实施方式，连续实施对表面的三维采集，并且基于连续三维采集的表面匹配深度图。以这种方式可以连续补充并在必要时还修改深度图，从而逐步建立待观察区域的完整三维模型。由此在一段时间之后还可以提供关于起先由于遮挡等原因而未能采集的区域的图像信息。在另一种实施方式中，根据本专利技术的方法包括步骤:提供其它图像信息以及将其它图像信息与所采集的三维表面合成。通过该三维采集的表面与其它图像数据的合成，能够实现对立体图像数据的特别好且逼真的可视化。在一种特殊实施方式中，其它图像信息是诊断图像数据，特别是来自计算机断层成像、磁共振断层成像、X射线拍摄和/或超声波扫描的数据。这样的在治疗前或治疗期间建立并且与待观察治疗区域有关的诊断图像数据为治疗区域的准备和可视化提供了特别有价值的信息。这些图像数据例如可以直接由成像诊断装置或存储装置21提供。在另一种实施方式中，在计算立体图像数据的步骤中计算对于预设视线方向的图像数据。该视线方向可以不同于具有用于三维采集表面的传感器的内窥镜的当前位置。由此可以实现对治疗区域的特别灵活的可视化。在一种特殊实施方式中，根据本专利技术的方法还包括采集用户输入的步骤，其中，根据所采集的用户输入匹配预设视线方向。由此使用户可以专门按其需要匹配视线方向。在根据本专利技术的装置的另一种实施方式中，传感器装置被安装在内窥镜上或中。在一种特殊的实施方式中，内窥镜还包括至少一个手术器械。因此，可以通过单个入口同时实施手术操作并且在此对手术进行光学监视。在本专利技术的一种实施方式中，根据本专利技术的装置包括传感器装置，该传感器装置具有飞行时间照相机(Time-of-Flight-Kamera)和/或用于三角测量的装置、特别是用于主动式三角测量的装置。通过这样的传感器装置可以实现对表面的特别好的三维采集。在另一种实施方式中，传感器装置包括照相机、优选彩色照相机。由此，通过传感器装置除了获取表面的三维采集之外，还可以同时获取用于将治疗区域可视化的数字图像数据。在另一种实施方式中，图像数据生成器计算对于预设视线方向的图像数据。在一种特别的实施方式中，根据本专利技术的装置还包括输入装置，其被设计用于采集用户输入，其中，图像数据生成器基于用户输入计算对于视线方向的立体图像数据。在另一种特别的实施方式中，输入装置当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在微创手术中立体显示图像数据的方法(100)，具有以下步骤：至少部分地对表面进行三维采集(110)；建立(120)至少部分地三维采集的表面的深度图；将所建立的深度图织构化(130)；根据织构化的深度图计算(140)立体图像数据；将所计算的立体图像数据可视化(150)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A希克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE