[發(fā)明專利]一種基于電磁定位技術(shù)的超聲探頭標(biāo)定方法與標(biāo)定裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711335458.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN107928705A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸堯勝;劉高超;覃樹城
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B8/00
• 分類號(hào): A61B8/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 陳燕嫻

1.一種基于電磁定位技術(shù)的超聲探頭標(biāo)定方法，其特征在于，所述的標(biāo)定方法包括下列步驟：

S1、超聲圖像采集，采用電磁定位與B超設(shè)備一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)固定于超聲探頭固定支架的超聲探頭等間隔拉動(dòng)采集超聲圖像，采集時(shí)超聲探頭浸入水面，掃描平面垂直于N線模型，標(biāo)記點(diǎn)成像遍布整個(gè)超聲成像區(qū)域；

S2、超聲圖像預(yù)處理，對(duì)采集的超聲圖像進(jìn)行高斯濾波和二值化處理，采用自適應(yīng)閾值方法遍歷所有連通域，直至找到每幅圖像所有特征標(biāo)記點(diǎn)，并求得標(biāo)記點(diǎn)所在連通域像素坐標(biāo)平均值(u，v)，記為標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)，對(duì)標(biāo)記特征點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別排序；

S3、標(biāo)定矩陣求解，基于SVD方法求解超聲圖像坐標(biāo)系到電磁定位傳感器坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁定位技術(shù)的超聲探頭標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟S1、超聲圖像采集具體如下：

搭建用于超聲圖像采集的電磁定位與B超設(shè)備一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)調(diào)用電磁定位系統(tǒng)和B超設(shè)備各自的API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)超聲圖像凍結(jié)和電磁定位三維數(shù)據(jù)獲取同步進(jìn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)超聲圖像增益、對(duì)比度、深度、像素坐標(biāo)顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁定位技術(shù)的超聲探頭標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟S2、超聲圖像預(yù)處理具體如下：

S201、對(duì)于采集到的超聲圖像，進(jìn)行高斯平滑濾波和二值化處理；

S202、采用自適應(yīng)閾值方法遍歷所有連通域，直至找到所有特征標(biāo)記點(diǎn)，并求得標(biāo)記點(diǎn)所在連通域像素坐標(biāo)平均值(u，v)，記為標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)；

S203、對(duì)標(biāo)記特征點(diǎn)進(jìn)行橫向排序，找出每一層的標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)，得到每一層起始標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)，根據(jù)起始標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)進(jìn)行橫向排序，從左至右，順序遞增，直至完成所有標(biāo)記點(diǎn)的排序標(biāo)記。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁定位技術(shù)的超聲探頭標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟S3、標(biāo)定矩陣求解具體如下：

S301、建立世界坐標(biāo)系W(x_w,y_w,z_w,a_w,e_w,r_w)，得到超聲探頭上定位傳感器S的位置坐標(biāo)s、雙N線端點(diǎn)坐標(biāo)(d_w,e_w1,f_w1,e_w2,f_w2,g_w)，建立定位傳感器坐標(biāo)系S(x_s,y_s,z_s,a_s,e_s,r_s)，建立超聲圖像坐標(biāo)系I(x_i,y_i)；

S302、提取標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)和相應(yīng)的排序位置數(shù)，其中所述的標(biāo)記點(diǎn)像素坐標(biāo)是N線型斜線與超聲平面的交點(diǎn)P的圖像坐標(biāo)值；

S303、計(jì)算“N線型”斜線與超聲平面的交點(diǎn)P在圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)p_i，計(jì)算線段比例：

k1=||d1-2||||d1-3||,k2=||d3-4||||d3-5||;k3=||d6-7||||d6-8||,k4=||d8-9||||d8-10||;k5=||d11-12||||d11-13||,k6=||d13-14||||d13-15||;k7=||d16-17||||d16-18||,k8=||d18-19||||d18-20||;k9=||d21-22||||d21-23||,k10=||d23-24||||d23-25||;k11=||d26-27||||d26-28||,k12=||d28-29||||d28-30||;k13=||d31-32||||d31-33||,k14=||d33-34||||d33-35||]]>

S304、由各N線端點(diǎn)坐標(biāo)(d_w,e_w1,f_w1,e_w2,f_w2,g_w)計(jì)算“N線型”斜線與超聲平面交點(diǎn)P在世界坐標(biāo)系W下的坐標(biāo)p_w；

S305、由定位傳感器S的位置坐標(biāo)s計(jì)算世界坐標(biāo)系變換到傳感器坐標(biāo)系S下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣T_w→s,計(jì)算“N線型”斜線與超聲平面交點(diǎn)P在世界坐標(biāo)系W下的坐標(biāo)p_w轉(zhuǎn)換到傳感器坐標(biāo)系S下的坐標(biāo)p_s；

S306、計(jì)算“N線型”斜線與超聲平面交點(diǎn)P在圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)p_i的均值計(jì)算“N線型”斜線與超聲平面交點(diǎn)p在傳感器坐標(biāo)系S下的坐標(biāo)p_s的均值通過(guò)公式計(jì)算奇異值分解矩陣H；

S307、通過(guò)[U,S,V]＝svd(H)公式計(jì)算正交矩陣U，V；

S308、通過(guò)R＝V·U'公式計(jì)算圖像坐標(biāo)系到傳感器坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣R；

S309、通過(guò)T＝P_s-R·P_i公式計(jì)算圖像坐標(biāo)系到傳感器坐標(biāo)系的平移矩陣T，得到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。