[實(shí)用新型]基于立體視覺(jué)的三維B超裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620133905.7
• 申請(qǐng)日: 2006-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201001736Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兆仲;周付根;白相志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B8/00
• 分類(lèi)號(hào): A61B8/00;G01N29/06
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

(一)、技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種B超圖像的定位與三維重建裝置。

(二)背景技術(shù)：

三維B超成像已經(jīng)成為一種重要的醫(yī)療診斷技術(shù)。在很多情況下(例如術(shù)中放療)，醫(yī)生不僅需要三維B超圖像本身，并且需要知道三維B超圖像在固定坐標(biāo)系(如人體坐標(biāo)系)中的精確位置。因此定位技術(shù)是三維B超的一個(gè)核心。

三維B超系統(tǒng)已經(jīng)有很多，但大多數(shù)在成像的過(guò)程中無(wú)法自由移動(dòng)B超的探頭。受機(jī)械式定位裝置的制約，探頭只能作平行運(yùn)動(dòng)或其它固定軌跡的運(yùn)動(dòng)。這對(duì)多數(shù)B超檢測(cè)來(lái)說(shuō)并不方便。對(duì)于可徒手(Freehand)自由移動(dòng)的探頭，其精確的定位技術(shù)(計(jì)算探頭的6維坐標(biāo)：三個(gè)位置坐標(biāo)，三個(gè)角度坐標(biāo))是一個(gè)難點(diǎn)。

英國(guó)劍橋大學(xué)開(kāi)發(fā)的Stradx/Stradwin三維B超系統(tǒng)，可以徒手自由移動(dòng)探頭，但使用中需要和專(zhuān)門(mén)的定位器相配合，如和美國(guó)Polhemus公司的Fastrak或Patriot定位器，美國(guó)Ascension公司的MiniBird、Flock?of?Birds、或LaserBird定位器，或者加拿大NDI公司的Polaris定位器。國(guó)際研究機(jī)構(gòu)SINTEF也開(kāi)發(fā)出了可徒手自由移動(dòng)探頭的三維B超系統(tǒng)，但需要與Flock?of?Birds、Polaris等定位器結(jié)合使用。上述系統(tǒng)本身只包括B超的三維重建功能，必須另外購(gòu)買(mǎi)定位器才能在實(shí)際中使用，這無(wú)形中提高了成本，另外導(dǎo)致系統(tǒng)的集成度不高，安裝、調(diào)試和操作都比較復(fù)雜。

對(duì)于定位器來(lái)說(shuō)，F(xiàn)astrak、Patriot、MiniBird、以及Flock?of?Birds都是電磁式的，雖然價(jià)格便宜，但定位精度差，且多數(shù)是有線(xiàn)的，使用起來(lái)并不方便；而無(wú)線(xiàn)的電磁定位器產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)其它醫(yī)療設(shè)備可能會(huì)有不良影響。LaserBird是激光定位器，精度較高，但價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜。Polaris是紅外線(xiàn)定位器，在臨床上使用較多，精度也較高，但同樣比較昂貴。基于激光和紅外線(xiàn)的定位器都需要主動(dòng)發(fā)射光源，使用不方便。還有一種基于可見(jiàn)光的定位器，不需要發(fā)射光源，同時(shí)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)比紅外線(xiàn)要短，因此這種定位器的精度比紅外線(xiàn)定位器要高。Claron公司生產(chǎn)的Micron?Tracker就是基于可見(jiàn)光的定位器，精度很高，但價(jià)格也很昂貴，另外Micron?Tracker與三維B超重建系統(tǒng)的集成能力比較差。

(三)、發(fā)明內(nèi)容：

為了克服可徒手自由移動(dòng)探頭的三維B超系統(tǒng)價(jià)格昂貴、集成度不高，以及外配定位器成本高、定位精度不足的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種新的三維B超裝置。該裝置在保證可以徒手自由移動(dòng)探頭的前提下，將定位器與三維重建系統(tǒng)整合在一起，不需要獨(dú)立購(gòu)買(mǎi)定位器，可大幅節(jié)約成本；同時(shí)使用基于可見(jiàn)光和立體視覺(jué)的定位原理，定位精度高，使用方便。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：(請(qǐng)參閱圖1、2、3所示)

本實(shí)用新型一種基于立體視覺(jué)的三維B超裝置，它是由兩臺(tái)CCD攝像機(jī)[1](可采集視頻，具有外同步)、B超機(jī)[2](可采集二維B超圖像，市售成品)、同步器[3]、標(biāo)記器[4]、多路輸入圖像采集卡[5](至少有三路輸入)、采集觸發(fā)器[6]、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件[7]，CCD攝像機(jī)的行同步信號(hào)線(xiàn)和場(chǎng)同步信號(hào)線(xiàn)[8]、視頻信號(hào)線(xiàn)[9]、B超視頻信號(hào)線(xiàn)[10]、觸發(fā)信號(hào)線(xiàn)[11]和PCI總線(xiàn)[12]組成；CCD攝像機(jī)[1]通過(guò)行同步信號(hào)線(xiàn)和場(chǎng)同步信號(hào)線(xiàn)[8]與同步器[3]連接，同時(shí)通過(guò)視頻信號(hào)線(xiàn)[9]與多路輸入圖像采集卡[5]連接；B超機(jī)[2]通過(guò)B超視頻信號(hào)線(xiàn)[10]與同步器[3]以及多路輸入圖像采集卡[5]連接；采集觸發(fā)器[6]通過(guò)觸發(fā)信號(hào)線(xiàn)[11]與多路輸入圖像采集卡[5]連接；多路輸入圖像采集卡[5]通過(guò)PCI總線(xiàn)[12]與計(jì)算機(jī)[7]連接；標(biāo)記器[4]直接固定在B超機(jī)[2]的探頭上。

本實(shí)用新型的基本設(shè)計(jì)思想是：

為了利用立體視覺(jué)準(zhǔn)確地得到任意時(shí)刻采集到的B超圖像的位置和角度，攝像機(jī)圖像采集和B超機(jī)圖像采集的同步性是最重要的。攝像機(jī)和B超機(jī)圖像采集的同步是通過(guò)外同步方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。攝像機(jī)的同步信號(hào)由同步器從B超信號(hào)中分離，然后通過(guò)攝像機(jī)外同步端口來(lái)同步攝像機(jī)的行頻和場(chǎng)頻，從而保證圖像采集時(shí)兩個(gè)攝像機(jī)和B超機(jī)的嚴(yán)格同步。

本實(shí)用新型各模塊詳細(xì)的連接方式闡述如下：

(1)CCD攝像機(jī)