本发明专利技术公开了一种磁场生成器标定装置及标定方法，标定装置包括安装体，所述安装体固定安装有至少六个磁场传感器，所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度已知，所述摆放角度包括俯仰角和方向角。本发明专利技术设计了一种磁场生成器标定装置，标定装置为安装有多个已知相对位置磁场传感器的立体装置，标定装置用于确定磁场生成器的摆放位置和摆放方向，进而可以解决现有磁场生成器存在空间不同位置定位精度不同的问题，从而能够进一步优化所述磁场生成器，更加符合医疗领域的使用需求。采用本发明专利技术所述的标定方法，可以对磁场生成器进行快速标定，且标定方法简单，标定精度高。标定精度高。标定精度高。
【技术实现步骤摘要】
一种磁场生成器标定装置及标定方法
[0001]本专利技术涉及医疗领域，特别是一种磁场生成器标定装置及标定方法。
技术介绍
[0002]医疗导航定位系统涉及三维空间中目标物(也称探测器或磁场传感器)的跟踪定位，电磁导航是其中一种被广泛采用的方法。电磁导航系统中涉及磁场生成器和目标物，常见安装有目标物的装置包括导管、导丝、导引器(鞘管)、探针等，应用领域包括心脏介入治疗导航、肺支气管定位导航、肾动脉消融导航等。
[0003]现有的磁场生成器存在空间不同位置定位精度不同的不足，严重影响了电磁导航系统的定位精度，对治疗过程产生不利影响。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的现有的磁场生成器在空间不同位置定位精度不同，严重影响了电磁导航系统的定位精度，对治疗过程产生不利影响的问题，提供一种磁场生成器标定装置及标定方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种磁场生成器标定装置，包括安装体，所述安装体固定安装有至少六个磁场传感器，所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度已知，所述摆放角度包括俯仰角(极角)和方向角(方位角)。所述磁场传感器为励磁线圈。
[0007]本专利技术设计了一种磁场生成器标定装置，标定装置为安装有多个已知相对位置磁场传感器的立体装置，标定装置用于确定磁场生成器的摆放位置和摆放方向，进而可以解决现有磁场生成器存在空间不同位置定位精度不同的问题，从而能够进一步优化所述磁场生成器，更加符合医疗领域的使用需求。
[0008]进一步地，本专利技术通过设置安装体结构，便于所述磁场传感器的集成安装，且便于获取所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度(在加工制作安装体结构时，即可设计和确定所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度)，进而简化了后续的标定计算。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述磁场传感器具有多个俯仰角，和/或所述磁场传感器具有多个方向角，从而能够提高标定精度。
[0010]作为本专利技术的优选方案，所述磁场传感器的数量大于或等于15个，从而能够提高标定精度。
[0011]作为本专利技术的优选方案，所述安装体开设有插孔，所述插孔的三维空间位置和摆放角度已知，所述插孔适配所述磁场传感器，所述磁场传感器放置于所述插孔内。通过设计所述插孔，便于安装和取放所述磁场传感器，也便于确定所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述磁场传感器粘接固定于所述插孔内，避免所述磁场传感器发生位移和变形而影响标定精度。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述插孔具有多个俯仰角，和/或所述插孔具有多个方向角，从而安装在其内的所述磁场传感器具有多个俯仰角，和/或所述磁场传感器具有多个方向角，能够提高标定精度。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述安装体为多面体或旋转体，便于所述磁场传感器的集成安装，且便于获取所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度。所述安装体也可选用其他结构，只要能事先确定安装于其上的所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度即可。
[0015]作为本专利技术的优选方案，所述多面体的每个面上均开设有至少3个所述插孔。插孔的数量越多，可安装的磁场传感器越多，而安装的磁场传感器越多，标定的精度就越高。
[0016]作为本专利技术的优选方案，所述安装体为实心结构或框梁结构。
[0017]所述安装体设计为实心结构，结构的强度和刚度较大，能够减少所述磁场传感器的位移和变形，提高标定精度，且也更加便于加工制造。
[0018]所述安装体设计为框梁结构，第一，可以提高结构强度和刚度，减少所述磁场传感器的位移和变形，提高标定精度；第二，增加了所述磁场传感器的安装空间，从而能够在所述安装体上设置更多的所述磁场传感器，也能够提高标定精度；第三，形成了部分挖空的区域，从而便于布线。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述安装体为正多面体或球体或圆柱体。将所述安装体设计为规则结构，便于确定每个磁场传感器的摆放位置和摆放角度，减少计算工作量。
[0020]作为本专利技术的优选方案，所述安装体为塑料结构件(如ABS、PEEK、PVM、TPU等)、木材结构件、石材结构件等，此时，刚度较大，受温度影响较小，标定精度较高。尽量选用磁导率接近于空气的固态材料制作安装体，能够减少对磁场的干扰。
[0021]本专利技术还公开了一种磁场生成器标定方法，包括以下步骤：
[0022]步骤一：在磁场生成器的一侧放置任一所述的一种磁场生成器标定装置，所述磁场生成器与所述磁场传感器之间的距离大于10倍的所述磁场生成器的自身尺寸，
[0023]步骤二：根据所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度，得到归一化的第i个所述磁场传感器朝向的方向向量
[0024][0025][0026][0027][0028]式中，(x
i
，y
i
，z
i
)为第i个磁场传感器的三维空间位置，(α
i
，β
i
)为第i个磁场传感器的俯仰角和方向角，i＝1，2，3，...，n，n≥6，
[0029]步骤三：计算所述磁场生成器生成磁场作用于第i个所述磁场传感器上产生的信号量Vol
i
，
[0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036]式中，(x，y，z)为所述磁场生成器的三维空间位置，(α，β)为所述磁场生成器的俯仰角和方向角，η为增益系数，
[0037]步骤四：联立组成超定方程组，
[0038][0039]进行求解，得到未知量(x，y，z，α，β，η)的取值。
[0040]采用本专利技术所述的标定方法，可以对磁场生成器进行快速标定，且标定方法简单，标定精度高。
[0041]作为本专利技术的优选方案，采用LM(Levenberg
‑
Marquardt)算法或其改进型对所述超定方程组进行求解，一般可在3～8次迭代内获得收敛。
[0042]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0043]1、本专利技术设计了一种磁场生成器标定装置，标定装置为安装有多个已知相对位置磁场传感器的立体装置，标定装置用于确定磁场生成器的摆放位置和摆放方向，进而可以解决现有磁场生成器存在空间不同位置定位精度不同的问题，从而能够进一步优化所述磁场生成器，更加符合医疗领域的使用需求。
[0044]2、本专利技术通过设置安装体结构，便于所述磁场传感器的集成安装，且便于获取所述磁场传感器的三维空间位置和摆放角度，进而简化了后续的标定计算。
[0045]3、采用本专利技术所述的标定方法，可以对磁场生成器进行快速标定，且标定方法简单，标定精度高。
附图说明
[0046]图1是本专利技术所述的磁场生成器标定装置的结构示意图。
[0047]图2是本专利技术所述的磁场传感器的摆放角度的示意图。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁场生成器标定装置，其特征在于，包括安装体(11)，所述安装体(11)固定安装有至少六个磁场传感器(12)，所述磁场传感器(12)的三维空间位置和摆放角度已知，所述摆放角度包括俯仰角和方向角。2.根据权利要求1所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述磁场传感器(12)具有多个俯仰角，和/或所述磁场传感器(12)具有多个方向角。3.根据权利要求1所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述安装体(11)开设有插孔(13)，所述插孔(13)的三维空间位置和摆放角度已知，所述插孔(13)适配所述磁场传感器(12)，所述磁场传感器(12)放置于所述插孔(13)内。4.根据权利要求3所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述磁场传感器(12)粘接固定于所述插孔(13)内。5.根据权利要求1所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述安装体(11)为多面体或旋转体。6.根据权利要求5所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述安装体(11)为正多面体或球体或圆柱体。7.根据权利要求5所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述安装体(11)为实心结构或框梁结构。8.根据权利要求1
‑
7任一所述的一种磁场生成器标定装置，其特征在于，所述安装体(11)为塑料结构件、木材结构件或石材结构件。9.一种磁场生成器标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在磁场生成器(22)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈传金，
申请(专利权)人：成都思瑞定生命科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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