一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法与标定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法与标定装置，该超声探头标定方法包括以下步骤：1)超声图像采集；2)超声图像预处理，采用自适应阈值方法进行超声图像标记点自动识别排序；3)标定矩阵求解，即求解超声图像坐标系到电磁定位传感器坐标系之间的坐标转换矩阵。该超声探头标定装置包括：电磁定位系统、B超设备、内外两个长方体水槽、超声波吸声棉、7层双N线型尼龙线和超声探头固定支架。本发明专利技术提供的标定方法将电磁定位技术与B超图像结合，计算过程全自动化，可适应不同类型的超声探头，装置简便，应用于产科分娩监护领域，可实现胎头位置和胎头方位的精准测量与三维可视化。

Calibration method and calibration device of ultrasonic probe based on electromagnetic location technology

The invention discloses an ultrasonic probe calibration method and calibration device based on electromagnetic positioning technology. The ultrasonic probe calibration method includes the following steps: 1) ultrasonic image acquisition; 2) ultrasonic image preprocessing, automatic identification of ultrasonic image marking points by adaptive threshold method; 3) solution of calibration matrix, that is to solve the problem. The coordinate transformation matrix between the ultrasonic image coordinate system and the electromagnetic location sensor coordinate system. The calibration device of the ultrasonic probe includes: electromagnetic positioning system, B ultrasonic equipment, two internal and external flume, ultrasonic sound absorption cotton, 7 layers of double nylons and ultrasonic probe fixed support. The calibration method of the invention combines the electromagnetic positioning technique with the B-ultrasonic image. The calculation process is fully automated. It can be adapted to different types of ultrasonic probes. The device is simple and convenient. It can be used in the field of obstetric childbirth monitoring, and can realize the accurate measurement and 3D visualization of the position of the fetal head and the bearing head.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法与标定装置
本专利技术涉及医学超声成像与电磁定位、图像处理技术融合
，具体涉及一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法与标定装置。
技术介绍
医学超声成像技术具有价格低廉、无电离辐射、实时成像且经皮无创等优点，广泛应用于产科分娩监护领域，可辅助医生进行胎头位置及胎头方位的诊断。传统二维超声技术只能提供胎儿断面的二维图像，临床医生主要是凭借经验在脑中重构出胎头的三维结构，这一过程不仅耗时、效率低，而且带有主观性。随着计算机技术的发展，三维超声图像可以弥补这些缺陷，并提供更多、更详细的位置信息。目前获取三维超声图像主要有3种方法:二维面阵探头、专用一体化探头和自由臂维超声探头。前两者可以直接得到三维体的数据，但只能采集有限范围的数据，而自由臂三维超声的数据采集范围则不受限。自由臂三维超声技术可在探头自由移动时采集数据，当移动探头扫描人体器官时，固定在探头上的位置传感器记录探头的位置信息，所以这些二维图像中每一个像素点都对应三维空间中的一个点。图像位姿的获取可以采用机械、光学或磁场跟踪，机械手定位占有空间大，运动不灵活，光学跟踪容易受到遮挡，而且对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法，其特征在于，所述的标定方法包括下列步骤：S1、超声图像采集，采用电磁定位与B超设备一体化实验平台通过固定于超声探头固定支架的超声探头等间隔拉动采集超声图像，采集时超声探头浸入水面，扫描平面垂直于N线模型，标记点成像遍布整个超声成像区域；S2、超声图像预处理，对采集的超声图像进行高斯滤波和二值化处理，采用自适应阈值方法遍历所有连通域，直至找到每幅图像所有特征标记点，并求得标记点所在连通域像素坐标平均值(u，v)，记为标记点像素坐标，对标记特征点进行识别排序；S3、标定矩阵求解，基于SVD方法求解超声图像坐标系到电磁定位传感器坐标系之间的坐标转换矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法，其特征在于，所述的标定方法包括下列步骤：S1、超声图像采集，采用电磁定位与B超设备一体化实验平台通过固定于超声探头固定支架的超声探头等间隔拉动采集超声图像，采集时超声探头浸入水面，扫描平面垂直于N线模型，标记点成像遍布整个超声成像区域；S2、超声图像预处理，对采集的超声图像进行高斯滤波和二值化处理，采用自适应阈值方法遍历所有连通域，直至找到每幅图像所有特征标记点，并求得标记点所在连通域像素坐标平均值(u，v)，记为标记点像素坐标，对标记特征点进行识别排序；S3、标定矩阵求解，基于SVD方法求解超声图像坐标系到电磁定位传感器坐标系之间的坐标转换矩阵。2.根据权利要求1所述的一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法，其特征在于，所述的步骤S1、超声图像采集具体如下：搭建用于超声图像采集的电磁定位与B超设备一体化实验平台，通过调用电磁定位系统和B超设备各自的API函数，实现超声图像冻结和电磁定位三维数据获取同步进行，同时实现超声图像增益、对比度、深度、像素坐标显示。3.根据权利要求1所述的一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法，其特征在于，所述的步骤S2、超声图像预处理具体如下：S201、对于采集到的超声图像，进行高斯平滑滤波和二值化处理；S202、采用自适应阈值方法遍历所有连通域，直至找到所有特征标记点，并求得标记点所在连通域像素坐标平均值(u，v)，记为标记点像素坐标；S203、对标记特征点进行横向排序，找出每一层的标记点像素坐标，得到每一层起始标记点像素坐标，根据起始标记点像素坐标进行横向排序，从左至右，顺序递增，直至完成所有标记点的排序标记。4.根据权利要求1所述的一种基于电磁定位技术的超声探头标定方法，其特征在于，所述的步骤S3、标定矩阵求解具体如下：S301、建立世界坐标系W(xw,yw,zw,aw,ew,rw)，得到超声探头上定位传感器S的位置坐标s、双N线端点坐标(dw,ew1,fw1,ew2,fw2,gw)，建立定位传感器坐标系S(xs,ys,zs,as,es,rs)，建立超声图像坐标系I(xi,yi)；S302、提取标记点像素坐标和相应的排序位置数，其中所述的标记点像素坐标是N线型斜线与超声平面的交点P的图像坐标值；S303、计算“N线型”斜线与超声平面的交点P在图像坐标系下的坐标pi，计算线段比例：S304、由各N线端点坐标(dw,ew1,fw1,ew2,fw2,gw)计算“N线型”斜线与超声平面交点P在世界坐标系W下的坐标pw；S305、由定位传感器S的位置坐标s计算世界坐标系变换到传感器坐标系S下的坐标转换矩阵Tw→s,计算“N线型”斜线与超声平面交点P在世界坐标系W下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆尧胜，刘高超，覃树城，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44