كالیبراسیون دوربین اتوماتیك آندوسكوپی
كالیبراسیون دوربین اتوماتیك آندوسكوپی :
آندوسكوپ، دوربین انعطافپذیری است كه به حفرههای بدن سفر میكند تا بخشهای سیستم گوارشی یا نای را به طور مستقیم بررسی كند. بنابراین عمل روِیت درون بدن با مقاصد پزشكی با دستگاهی به نام آندوسكوپ صورت میگیرد.
حفرهها و راههای درون بدن امكان استفاده از دستگاه آندوسكوپ را برای معاینه پزشكی درون بدن فراهم كردهاست. اصول كار آندوسكوپی استفاده از یك آینه و نور بازتاب است.
اغلب آندوسكوپهای امروزی با استفاده از راهبرد معمولی كه هر بخش از دوربین از بخش خاصی تصویربرداری میكند، كار میكنند.
پزشكان، لوله ضخیم و انعطاف پذیری با قطر حدود 9 میلیمتر یعنی در حدود عرض ناخن انسان را از حلق بیماران عبور میدهند كه این برای بسیاری از آنها ناراحتكننده است. بنابراین با توجه به قطر این لوله، بیماران باید در طول اسكن بیحس شوند.
یك دوربین كوچك برای تهیه تصاویری رنگی با كیفیت، در فضاهای محدود طراحی شده است. چنین وسیلهای میتواند نشانههای هشداردهنده از سرطان مری را پیدا كند.
امروزه در آندوسكوپی تصاویر گرفته شده از بدن به یك واحد پردازشگر ویدئویی منتقل میشوند و در بیشتر اعمال جراحی آندوسكوپی، از ویدئو و دوربینهای عكاسی برای دیدن و ثبت عمل استفاده میشود. با این روش تصاویر رنگی قابل ضبط و ذخیره شدن به دست میآید. به تازگی آزمایشهایی نیز با یك دوربین كوچك بلعیدنی برای آندوسكوپی دستگاه گوارش انجام شده است.
امروزه آندوسكوپی به عنوان رایجترین و دقیقترین روش معاینه برای دیدن انحرافات و گرفتگیهای بینی نیز استفاده می شود.
آندوسكوپی در عمل جراحی دیسك كمر نیز مورد استفاده دارد. از مهمترین مزیتهای عمل جراحی دیسك كمر با روش آندوسكوپی، ترخیص سریع بیمار پس از عمل، كاهش درد، طول برش جراحی و محدودیتهای حركت و بهبودی سریع است. با این روش برخلاف روشهای معمول و قدیمی تر عمده بخشهای زائد مهرهها، لیگامانها و عناصر اطراف مهره آسیب نمیبیند.
این نوع آندوسكوپ یا درونبین وسیلهای است به قطر حدود 4 میلیمتر و طول 20 سانتیمتر كه سر آن حاوی لنزی است كه ناحیه مورد بررسی را به وضوح روی نمایشگر تلویزیون نشان میدهد. این لنز با زاویههای 0، 30، 70، 90، 120 درجه وجود دارد.
همچنین در آندوسكوپی مجازی، تصویری سهبعدی بهصورت یك كپی است كه نشاندهنده آناتومی قسمت اسكن شده است. با استفاده از ابزار rendering كامپیوتری، یك آندوسكوپی مجازی درون محیط مجازی ، نماهای سطح داخلی ساختمانهای لولهای را شبیه آنچه در آندوسكوپی واقعی است، به وجود خواهد آورد.
كالیبراسیون
یك الگوریتم كالیبراسیون برای دوربین های لنزی دارای اعوجاج طراحی شده است. این الگوریتم از یك تصویر واحد كه از الگوی تخته شطرنج مسطح به دست آمده در یك حالت كلی است استفاده می كند.
اعوجاج شعاعی با استفاده از مدل تقسیم مرتبه اول مدل سازی این روش یك فرم بسته از تخمین پارامترهای اصلی ارائه می دهد. ارزیابی تجربی نشان می دهد كه دقت كالیبراسیون قابل مقایسه با الگوریتم های تصاویر ورودی چندگانه است.
این الگوریتم روش ویژه و مناسبی برای كالیبراسیون آندوسكوپی پزشكی در جراحی به كمك كامپیوتر است. از آنجا كه لنز بر روی دوربین قبل از هر استفاده در اتاق عمل نصب می شود ، روش كالیبراسیون توسط پزشك بالینی با حداقل تلاش انجام می شود.
این مشكل با پیشنهاد روشی كاملا اتوماتیك كه نیاز به دخالت هیچ شخصی دیگری برای دستیابی به تصویر كالیبراسیون نیست قابل حل است.
ارائه یك روش موثر برای كالیبراسیون هندسی آندوسكوپی پزشكی كاری بسیار چالش برانگیز است. دلایل این كار را می توان به شرح زیر بر شمرد:
1) كالیبراسیون باید بسیار دقیق باشد.
2) اپتیك یا فیزیك نور آندوسكوپی اعوجاج شعاعی قوی نشان می دهد كه باید در تصویر مدل در نظر گرفته شود.
3) روش كالیبراسیون به ناچار توسط غیرمتخصص در اتاق عمل، انجام می شود كه نیاز به استفاده از روش قدرتمند و كاملا اتوماتیك دارد.
كالیبراسیون هندسی دوربین ، یك موضوع خوب برای مطالعه است و چندین روش و نرمافزار در حال حاضر در دسترس است. 
متاسفانه روش كالیبراسیون مشخصات قابل استفاده ای را كه در بالا ذكر شد برآورده نمی كند.
این روش نیازمند به دست آوردن چند تصویر شبكه و انتخاب دستی نقاط گوشه است. این انتخاب ، هر چند به راحتی برای تصاویر پرسپكتیو استاندارد خودكار می شود ، اما در حضور اعوجاج لنز قوی بسیار دچار مشكل می شود. به سختی میتوان تصور كرد كه پزشكی تمایل خود را برای به دست آوردن 10 تا 20 عكس شبكه در طول یك كار منظم بالینی و سپس انتخاب دستی نقاط over all این تصاویر نشان دهد.
Wengert و همكارانش پیشنهاد اضافه كردن تغییراتی را به جعبه ابزار Bouguet دادند، كه در آن از نقطه شبكه برای جلوگیری از انتخاب نقطه دستی استفاده می شود. اما متاسفانه، به دلیل اینكه تعیین مراكز نقطه در یك تصویر با اعوجاج شعاعی غیرممكن است ، تخته شطرنج توسط نقطه شبكه جایگزین شده و باعث كاهش در دقت و صحت كالیبراسیون می شود.
در ادامه روشی برای كالیبراسیون آندوسكوپ و قابلیت استفاده آن بدون آنكه دقت كاهش یابد، پیشنهاد می شود. این روش كاملا خودكار است . شكل 1 تصویر شبكه را نشان می دهد.
تشخیص گوشه در ناحیه حاشیه تصویر كالیبراسیون به دلیل اعوجاج شعاعی مشكل است. این گوشه ها مدور و خیلی نزدیك هستند ، فراهم كردن روش تشخیصی، بدون نظارت و محلی س
ازی برای دستیابی سخت است. هدف این روش تشخیص گوشه خودكار در ناحیه مركز است، كه در آن اثر اعوجاج شعاعی كمتر شناخته شده است. مكان گوشه ها با استفاده از آشكارساز هریس با پنجره جستجو كوچك تصحیح میشوند.
در تحقیقات انجام شده، الگوریتم ها قادر به كالیبره كردن یك دوربین با اعوجاج شعاعی برای یك تصویر واحد از شبكه مسطح بودند. در حال حاضر پیشرفت های اخیر در استفاده از مختصات مدل تصویر در مركز سیستم های catadioptric صورت گرفته است.
این نظریه به موارد آندوسكوپی پزشكی كه توسط بررسی شباهت بین مدل تقسیم بندی برای اعوجاج شعاعی و پروژه شبه catadioptric است نیز بسط داده شده است.
نتایج تجربی نشان می دهد كه روش كالیبراسیون خطی پیشنهاد شده از یك تصویر منفرد دقت قابل مقایسه با Bouguet ارائه می دهد، كه از تصاویر مختلف و بهینه سازی غیر خطی تكراشونده استفاده می كند(شكل 2.)
شكل2 نتایج 12 كالیبراسیون مستقل را با استفاده از كالیبراسیون تصویر منفرد (هر تصویر امكان كالیبراسیون كامل را فراهم می كند) بر حسب نتیجه به دست آمده با جعبه ابزار Bouguetمقایسه شده اند.
Bouguet به طور همزمان از دوازده تصویر استفاده می كند و تصحیح كلی نهایی را با بهینهسازی تكرار شونده انجام می دهد. شكل سمت چپ مربوط به تخمین نقاط اصلی cx (، )cy است ، در حالی كه شكل سمت راست تخمین فاصله كانونی و اعوجاج را نشان می دهد
