超声校准系统、方法、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开超声校准系统、方法、电子设备及存储介质，超声校准系统包括：超声探头、校准器及其校准支架、以及追踪相机；校准器至少包括第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁形成能容置校准线的校准空间，第一侧壁和第二侧壁上设置有多组用于穿入校准线的校准孔组，每组校准孔组包括设置在第一侧壁的校准孔以及设置在第二侧壁的校准孔；超声探头设置在校准器上方，且超声探头的扫描面延伸进入校准空腔。本发明专利技术通过设定校准器，对二维超声设备自动进行三维校准，最终通过校准结果可以把任意一幅二维超声图像上的每一个像素点换算到三维空间坐标中。

【技术实现步骤摘要】
超声校准系统、方法、电子设备及存储介质
本专利技术涉及超声探测相关
，特别是超声校准系统、方法、电子设备及存储介质。
技术介绍
超声成像技术因为其实时性好，对人体伤害小，操作简单，设备价格相对较低等特点被广泛应用于医疗诊断中。但是目前大部分的超声设备只能提供二维图像，即利用电子技术扫描超声探头上的阵元阵列最后合成一幅扫面平面上的二维图像。尽管以上二维成像已经适用于大部分医疗诊断需要，对于手术导航系统来说，三维空间的体数据才更有利于满足配准和三维显示等技术的需要，但是目前技术条件下三维成像的超声诊断设备技术复杂，成像质量也有待提高。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术的三维成像技术复杂，成像质量不高的技术问题，提供超声校准系统、方法、电子设备及存储介质，以便能够通过相对简单的二维超声成像合成符合精度要求的三维体数据。本专利技术提供一种超声校准系统，包括：超声探头及其校准支架、校准器、以及追踪相机；所述校准器至少包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁形成能容置校准线的校准空间，所述第一侧壁和所述第二侧壁上设置有多组用于穿入校准线的校准孔组，每组校准孔组包括设置在所述第一侧壁的校准孔以及设置在所述第二侧壁的校准孔，分别穿入任意两组所述校准孔组的校准线相互平行，校准线中点与预设的超声探头扫描平面与的交点为校准线交点，至少具有三个连线为折线的校准线交点，校准器上设置有多个追踪标志；所述超声探头设置在所述校准器上方，且所述超声探头的扫描面延伸进入所述校准空腔；进一步的，所述校准支架包括与所述超声探头连接的连接段以及设置多个追踪标志的追踪段，所述追踪段所在平面与所述超声探头的中心面形成预设夹角；所述超声探头上校准支架上的追踪标志和校准器上追踪标志在所述追踪相机的观测范围内。进一步的，所述校准孔为多边形校准孔。进一步的，多个校准孔在第一侧壁和第二侧壁形成的图案为不对称图案。本专利技术提供一种对如前所述的超声校准系统进行超声校准的方法，包括：执行校准操作，所述校准操作包括：确定每个校准线交点在所述校准器上的校准器坐标，并获取追踪相机对校准器进行追踪后得到的校准器坐标转换为追踪相机坐标的校准器转换参数；从所述超声探头扫描得到的超声图像中，确定对每个校准线交点进行扫描得到的成像点在超声图像中的图像坐标，并获取追踪相机对超声探头上校准支架进行追踪后得到的校准支架坐标转换为追踪相机坐标的探头支架转换参数；选择不少于3个不共线校准线交点作为已知校准线交点，根据校准器转换参数、探头支架转换参数、已知校准线交点的校准器坐标、以及与已知校准线交点对应的成像点的图像坐标，计算得到所述超声图像中的成像点的图像坐标与所述探头支架坐标的转换参数。进一步的，所述选择不少于3个不共线校准线交点作为已知校准线交点，根据校准器转换参数、探头支架转换参数、已知校准线交点的校准器坐标、以及与已知校准线交点对应的成像点的图像坐标，计算得到所述超声图像中的成像点的图像坐标与所述探头支架坐标的转换参数，具体包括：获取N个与待计算校准线交点对应的成像点的图像坐标，其中N>＝3，将N个图像坐标组成N×3矩阵M，其中矩阵中第n行为[(Xn0-Xn1)2，(Yn0-Yn1)2，Ln]，(Xn0，Yn0)为矩阵中第n行的第一个成像点的图像坐标，(Xn1，Yn1)为矩阵中第n行的第二个成像点的图像坐标，Ln为图像坐标(Xn0，Yn0)的成像点所对应的校准线交点与图像坐标为(Xn1，Yn1)的成像点所对应的校准线交点在校准器上的距离；构造M×[Tscale_x2，Tscale_y2，-1]＝0，计算求得Tscale_x和Tscale_y，其中Tscale_x为图像坐标在x轴上的比例转换参数，Tscale_y为图像坐标在y轴上的比例转换参数；获取至少三个连线为折线的待计算校准线交点的校准器坐标(X0,Y0,Z0,1)、以及对应的成像点的图像坐标(X1，Y1)；构造Tcalib×(Tscale_x×X1,Tscale_y×Y1,0,1)＝Tprobe2opt-1×Tphantom2opt×(X0,Y0,Z0,1)方程，其中，Tcalib为待求探头图像转换参数，Tphantom2opt为校准器转换参数，Tprobe2opt为探头支架转换参数；将所述比例转换参数Tscale_x、Tscale_y、、所述校准器转换参数Tphantom2opt、以及所述探头支架转换参数Tprobe2opt作为所述方程已知参数，即可求解所述待求探头图像转换参数Tcalib。进一步的，所述超声探头上设置有校准支架，所述校准支架包括与所述超声探头连接的连接段以及设置多个追踪标志的追踪段，所述追踪段所在平面与所述超声探头的中心面形成预设夹角a，多个所述追踪标志的中心点与所述超声探头的中心面的距离为d，所述超声校准方法还包括：根据追踪标志确定追踪段所在平面，根据所述预设夹角a和所述距离d确定所述超声探头中心面的位置，进而确定超声图像中成像点所对应校准线交点的实际位置；当所述超声探头中心面的位置和校准器的预设位置的距离小于预设距离阈值，则执行所述校准操作。本专利技术提供一种对如前所述的超声校准系统进行超声校准的电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：执行校准操作，所述校准操作包括：确定每个校准线交点在所述校准器上的校准器坐标，并获取追踪相机对校准线交点进行追踪后得到的校准器坐标转换为追踪相机坐标的校准器转换参数；从所述超声探头扫描得到的超声图像中，确定对每个校准线交点进行扫描得到的成像点在超声图像中的图像坐标，并获取追踪相机对超声探头上校准支架进行追踪后得到的校准支架坐标转换为追踪相机坐标的探头支架转换参数；选择不少于3个不共线校准线交点作为已知校准线交点，根据校准器转换参数、探头支架转换参数、已知校准线交点的校准器坐标、以及与已知校准线交点对应的成像点的图像坐标，计算得到所述超声图像中的成像点的图像坐标与所述探头支架坐标的转换参数。进一步的，所述选择不少于3个不共线校准线交点作为已知校准线交点，根据校准器转换参数、探头支架转换参数、已知校准线交点的校准器坐标、以及与已知校准线交点对应的成像点的图像坐标，计算得到所述超声图像中的成像点的图像坐标与所述探头支架坐标的转换参数，具体包括：获取N个与待计算校准线交点对应的成像点的图像坐标，其中N>＝3，将N个图像坐标组成N×3矩阵M，其中矩阵中第n行为[(Xn0-Xn1)2，(Yn0-Yn1)2，Ln]，(Xn0，Yn0)为矩阵中第n行的第一个成像点的图像坐标，(Xn1，Yn1)为矩阵中第n行的第二个成像点的图像坐标，Ln为图像坐标(Xn0，Yn0)的成像点所对应的校准线交点与图像坐标为(Xn1，Yn1)的成像点所对应的校准线交点在校准器上的距离；构造M×[Tscale_x2，Tscale_y2，-1]＝0，计算求得Tscale_x和Tscale_y，其中Tscale_x为图像坐标在x轴上的比例转换参数，Tscale_y为图像坐标在y轴上的比例转换参数；获取至少三个连线为折线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声校准系统，其特征在于，包括：超声探头及其校准支架、校准器、以及追踪相机；所述校准器至少包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁形成能容置校准线的校准空间，所述第一侧壁和所述第二侧壁上设置有多组用于穿入校准线的校准孔组，每组校准孔组包括设置在所述第一侧壁的校准孔以及设置在所述第二侧壁的校准孔，分别穿入任意两组所述校准孔组的校准线相互平行，校准线中点与预设的超声探头扫描平面与的交点为校准线交点，至少具有三个连线为折线的校准线交点；所述超声探头设置在所述校准器上方，且所述超声探头的扫描面延伸进入所述校准空腔。

【技术特征摘要】
1.一种超声校准系统，其特征在于，包括：超声探头及其校准支架、校准器、以及追踪相机；所述校准器至少包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁形成能容置校准线的校准空间，所述第一侧壁和所述第二侧壁上设置有多组用于穿入校准线的校准孔组，每组校准孔组包括设置在所述第一侧壁的校准孔以及设置在所述第二侧壁的校准孔，分别穿入任意两组所述校准孔组的校准线相互平行，校准线中点与预设的超声探头扫描平面与的交点为校准线交点，至少具有三个连线为折线的校准线交点；所述超声探头设置在所述校准器上方，且所述超声探头的扫描面延伸进入所述校准空腔。2.根据权利要求1所述的超声校准系统，其特征在于，所述校准支架包括与所述超声探头连接的连接段以及设置多个追踪标志的追踪段，所述追踪段所在平面与所述超声探头的中心面形成预设夹角；所述超声探头上校准支架上的追踪标志和校准器上追踪标志在所述追踪相机的观测范围内。3.根据权利要求1所述的超声校准系统，其特征在于，所述校准孔为多边形校准孔。4.根据权利要求1所述的超声校准系统，其特征在于，多个校准孔在第一侧壁和第二侧壁形成的图案为不对称图案。5.一种对如权利要求1～4任一项所述的超声校准系统进行超声校准的方法，其特征在于，包括：执行校准操作，所述校准操作包括：确定每个校准线交点在所述校准器上的校准器坐标，并获取追踪相机对校准器进行追踪后得到的校准器坐标转换为追踪相机坐标的校准器转换参数；从所述超声探头扫描得到的超声图像中，确定对每个校准线交点进行扫描得到的成像点在超声图像中的图像坐标，并获取追踪相机对超声探头上校准支架进行追踪后得到的校准支架坐标转换为追踪相机坐标的探头支架转换参数；选择不少于3个不共线校准线交点作为已知校准线交点，根据校准器转换参数、探头支架转换参数、已知校准线交点的校准器坐标、以及与已知校准线交点对应的成像点的图像坐标，计算得到所述超声图像中的成像点的图像坐标与所述探头支架坐标的转换参数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述选择不少于3个不共线校准线交点作为已知校准线交点，根据校准器转换参数、探头支架转换参数、已知校准线交点的校准器坐标、以及与已知校准线交点对应的成像点的图像坐标，计算得到所述超声图像中的成像点的图像坐标与所述探头支架坐标的转换参数，具体包括：获取N个与待计算校准线交点对应的成像点的图像坐标，其中N>＝3，将N个图像坐标组成N×3矩阵M，其中矩阵中第n行为[(Xn0-Xn1)2，(Yn0-Yn1)2，Ln]，(Xn0，Yn0)为矩阵中第n行的第一个成像点的图像坐标，(Xn1，Yn1)为矩阵中第n行的第二个成像点的图像坐标，Ln为图像坐标(Xn0，Yn0)的成像点所对应的校准线交点与图像坐标为(Xn1，Yn1)的成像点所对应的校准线交点在校准器上的距离；构造M×[Tscale_x2，Tscale_y2，-1]＝0，计算求得Tscale_x和Tscale_y，其中Tscale_x为图像坐标在x轴上的比例转换参数，Tscale_y为图像坐标在y轴上的比例转换参数；获取至少三个连线为折线的待计算校准线交点的校准器坐标(X0,Y0,Z0,1)、以及对应的成像点的图像坐标(X1，Y1)；构造Tcalib×(Tscale_x×X1,Tscale_y×Y1,0,1)＝Tprobe2opt-1×Tphantom2opt×(X0,Y0,Z0,1)方程，其中，Tcalib为待求探头图像转换参数，Tphantom2opt为校准器转换参数，Tprobe2opt为探头支架转换参数；将所述比例转换参数Tscale_x、Tscale_y、所述校准器转换参数Tphantom2opt、以及所述探头支架转换参数Tprobe2opt作为方程已知参数，即可求解所述待求探头图像转换参数Tcalib。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述超声探头上设置有校准支架，所述校准支架包括与所述超声探头连接的连接段以及设置多个追踪标志的追踪段，所述追踪段所在平面与所述超声探头的中心面形成预设夹角...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚舜，谢卫国，卢焕翔，魏嵬，徐宁，
申请(专利权)人：浙江京新术派医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33