本文以实验室研发的喉部手术机器人系统为研究平台,根据喉部手术的要求以及机器人自身的设计特点,构建了机器人内部视觉导引系统,研究开发其关键技术,主要包括内部视觉系统方案的确定、摄像机的标定、立体匹配、三维重建、以及软件开发和系统集成等。本文主要工作和成果如下:根据喉部手术的特点以及手术前对机器人位置和姿态的要求,确定了机器人内部视觉系统的模式和软硬件配置,并提出了采用单目视觉构建喉部病灶区三维图像的方案,即在单目视觉系统中采用基于主动视觉的线性自标定技术标定相机,并利用基于特征点的立体匹配方法实现目标点的三维重建。通过实验,利用基于主动视觉的线性自标定技术,完成了对相机的自标定,并利用基于特征点的立体匹配方法,完成了点的三维重构。由于三维曲面是由点构成的,因此该技术也可以将目标曲面重构出来。最后对该视觉系统与机器人系统进行了集成。系统集成的过程实际上是坐标转换的过程,即机器人坐标系和图像坐标系之间的转换,它提供了视觉系统对机器人引导控制的约束参数,最终实现内部视觉系统的导航作用。借助本文的研究成果,可以快速获得病灶区的三维图像,使医生不再需要反复调整内窥镜的位置就可以获得病灶区的三维图像,这对于缩短手术时间、提高手术规划的准确性等具有重要的实用价值。