用于认证三维物体的方法及装置制造方法及图纸

一种用于对一柔性导管装置或一柔性细长装置的进行磁性跟踪的方法，其特征在于，所述方法包括：通过一主机服务器来接收一局部磁场的多个感测值，所述多个感测值是由相应的多个传感器所感测的，其中所述主机服务器可选地包括在所述多个传感器的一控制器中，所述多个传感器沿著一装置的一柔性管定位，其中所述多个感测值至少部分地起因于由至少一个磁场发生器所产生的至少一个交变磁场，每一个交变磁场的源振幅及频率提供给所述主机服务器；以及通过所述主机服务器，基于所述多个感测值及所提供的每一个交变磁场的所述源振幅及所述频率，来计算所述柔性管的一定位。来计算所述柔性管的一定位。来计算所述柔性管的一定位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于认证三维物体的方法及装置

技术介绍

[0001]已知的电磁(Electromagnetic，EM)定位系统有时用于医疗领域，用于跟踪身体内的小导管。电磁系统非常适合此类应用的原因是人体对电磁近场是可穿透的。这允许在身体内部(或外部)的实时跟踪导管或任何其他工具，而无需视线，也无需使用任何可能有害的成像方式，例如X射线或计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)。
[0002]一些已知系统可以包括一电磁场传感器/接收器及发射多个不同交变(alternating，“AC”)电磁场，例如正弦电磁场，的一电磁场发生器/发射器。所述接收器通常从所述发射器接收多个电磁场的组合，并且区分不同的场，例如通过执行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)和/或离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)或任何其他合适的方法。通过分析相位和/或振幅，所述接收器识别与一特定位置及方向相关联的一独特的电磁特征，例如一特定的六自由度(six
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freedom，6DOF)状态，例如三个位置坐标及三个方向角。在其他系统中，电磁特征仅用于恢复五自由度(five
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freedom，5DOF)。在这些系统中，传感器的滚动角通常不存在。在其他系统中，仅能求解位置(3DOF)并且传感器的方向仍然是未知的。
[0003]为了能够分解接收到的场组合和/或区分接收到的场及识别所述监控对象的一独特的6DOF(或5DOF)状态，所述发射器需要以精心选择的频率发射多个电磁正弦场信号，例如，使得正弦场信号彼此正交。一些系统可能包括N个发射线圈，所述N个发射线圈产生不同几何形状的电磁场。数字N应该足够大，以便能够识别所述监控对象的6DOF(或5DOF)状态。在其他系统中，可能有较少数量的线圈，其产生正交(在所述源)和/或其他高度独特的电磁场信号。为了便于场之间的分离，并且提高所述系统的运行率，所述系统通常可以使用以千赫(kHz)为单位高频电磁场。
[0004]在传统的电磁跟踪导管设置中，一导管将具有放置在其尖端的一个或多个微线圈。例如，三个微型线圈需要放置在所述导管的尖端，传统上以正交方式放置，并且需要将导线拉到外部以连接到一外部DSP。在一些专门的系统中，使用单一线圈而不是三个正交线圈，但这需要专门的电磁场发生器来产生许多不同的独特场，此外，它只能提供最多五个自由度(degrees
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freedom)的定位(缺少滚动角)。一般来说，单线圈系统在准确性及整体稳定性方面较差。所述电磁场发生器会产生一高频(例如大于1kHz)的交变磁场，其会在导管的线圈上感应电动势(electromotive force，EMF)(根据法拉第感应定律)。所述线圈通过导线连接到一外部数字信号处理器(digital signal processor，DSP)单元，所述外部数字信号处理器单元负责放大感应电压，然后对其进行采样，例如通过使用模数(analog
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digital，A2D)转换器。然后，一专用处理器将分析感测到的信号，使用FFT或DFT(或任何其他合适的方法)将其分解为单独的正弦波振福，并将DFT结果传递到另一个处理阶段，所述另一个处理阶段负责将经计算的场振福转换为所述传感器在三维空间中相对于所述场发生器的位置及方向。
[0005]所述DSP单元应包含高质量的低噪声放大器，以便于能够增强在微线圈上拾取的微小电压，以便所述A2D转换器能够以良好的信噪比(Signal
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Noise Ratio，SNR)对其进行
采样。每一个这样的线圈都需要一个具有一专用高质量放大器及A2D输入的一单独处理通道。此外，良好的信噪比(SNR)难以维持；最小的噪声可能会被放大并且模糊感兴趣的信号。例如，将线圈连接到所述DSP的导线可能会形成一个回路，一些磁通量会流过所述回路，因此会从所述传输的场中拾取一定量的寄生、不需要信号。这需要将导线以双绞线的方式缠绕在所述导管上。除了所述导线之外，将所述导管连接到所述DSP的连接器也可能形成一不希望的回路，所述回路能够拾取一定量的寄生信号。这种系统的复杂性几乎随着所需传感器的数量线性增长(线圈的数量、双绞线的数量、DSP输入通道的数量，其中包括更昂贵的放大器及A2D)。出于所有这些原因，人们应该理解为什么用多个电磁传感器来构建一传统的电磁导管实际上是不切实际的。
[0006]一些装置(例如移动电话)包括一个惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)，其可提供所述装置的运动及姿势信息。通常，IMU包括一3轴加速度计及一3轴陀螺仪等数字传感器，在很多情况下还包括一3轴磁力计。所述加速度计感测一局部三维(3D)坐标中的加速度。在一正常设置中，所述加速度计主要感测重力矢量(加上一些可以使用各种传感器融合方法来滤除的局部线性加速度)，因此可以检测部分方向，例如所述装置的屏幕(横向/纵向)。陀螺仪感测所述装置的角速度。在许多应用中，从加速度计及陀螺仪接收到的数据相结合，以提供所述装置的稳健方向跟踪。由于这两个传感器除了重力(指向天空)之外没有参考，因此从加速度计及陀螺仪计算的方向通常围绕重力矢量缓慢漂移。从这个意义上说，仅基于加速度计及陀螺仪的方向跟踪被认为是“漂移的”，因为它没有稳定的参考。磁力计可用于感测直流(DC)地球磁场，例如使用霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁感应传感器和/或通过任何其他合适的传感器类型。感测到的直流地球磁场可用于校正地球坐标中的加速度计及陀螺仪方向检测的漂移。然而，磁力计读数通常会因其环境中的各种元素而失真，例如附近的金属(软铁、硬铁失真)。此外，低成本磁力计传感器容易出现偏置校准问题，即传感器的内部偏置会随时间漂移。因此，在许多应用中，磁力计数据会被忽略，方向仅由加速度计及陀螺仪来检测，尽管所识别的方向通常相对于地球的北方随着时间而漂移，因为磁力计数据被忽略，并且没有其他传感器用作方向的附加参考。虽然IMU主要用于方向检测，但也可用于相对定位。使用传感器融合方法，可以从加速度计读数中提取局部加速度(减去重力)。然后可以在短时间内对其进行积分以计算所述装置的速度。双积分给出了所述装置的相对位置。然而，这些方法对偏置噪声高度敏感，因此通常仅用于高端高精度IMU传感器或在非常短的时间段内(例如，用于运动手势检测)。虽然IMU可以在正常设置下用于计算一装置相对于地球坐标的绝对方向(通过使用来自所有3个传感器的数据：加速度计、陀螺仪及磁力计)，但没有任何IMU读数提供相对于任何绝对参考的装置位置信息。为了使用IMU进行准确的绝对定位，必须添加一些外部参考。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一些实施例的一方面，提供了一种种用于对一柔性导管装置或一柔性细长装置的进行磁性跟踪的方法，其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对一柔性导管装置或一柔性细长装置的进行磁性跟踪的方法，其特征在于，所述方法包括：通过一主机服务器来接收一局部磁场的多个感测值，所述多个感测值是由相应的多个传感器所感测的，所述多个传感器沿著一装置的一柔性管定位，其中所述多个感测值至少部分地起因于由至少一个磁场发生器所产生的至少一个交变磁场，每一个交变磁场的源振幅及频率提供给所述主机服务器；以及通过所述主机服务器，基于所述多个感测值及所提供的每一个交变磁场的所述源振幅及所述频率，来计算所述柔性管的一定位。2.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述主机服务器包括在所述多个传感器的一控制器中。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括：通过所述主机服务器从一个交变磁场的至少一个磁场发生器接收所述交变磁场的一瞬时相位值；通过所述主机服务器将所述瞬时相位值与从所述多个传感器所接收的所述多个感测值中的至少一些进行关联；以及通过所述主机服务器，基于所述多个感测值及经关联的所述瞬时相位值，来计算所述柔性管的所述定位。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述进行关联是基于对应的一时钟读数，所述时钟读数在所述磁场发生器、所述多个传感器的一控制器与所述主机服务器之间是共享的。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：以位于所述至少一个磁场发生器处的一磁力计的全速率，从所述至少一个磁场发生器接收所述瞬时相位值。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：通过所述磁场发生器来共享所述时钟读数，或通过在所述磁场发生器、所述多个传感器的一控制器与所述主机服务器之间共享的一时钟源来共享所述时钟读数。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述计算包括计算所述多个传感器中的每一个的位置及方向。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述计算包括使用一扩展卡尔曼滤波器，所述扩展卡尔曼滤波器用于融合传感器数据并且对所述计算施加一运动模型或形状约束。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述计算结合所述多个传感器之间的已知结构关系以一个整体来计算出位置、方向或所述管的曲线的一估计。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多个感测值至少部分地起因于由对应的至少两个磁场发生器所产生的至少两个交变磁场，其中所述至少两个磁场发生器共享同一时钟或具有同步的多个时钟或共享一时钟源。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述至少两个交变磁场以不同频率操作。12.一种用于对一柔性导管装置或一柔性细长装置的进行磁性跟踪的系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个磁场发生器，每一个磁场发生器配置成用以产生一交变磁场，其中每一个交变磁场具有一确定的源振幅及频率；
一装置，包括：一柔性管、多个传感器，所述多个传感器沿著所述柔性管定位，每一个传感器配置成用以通信一局部磁场的多个感测值；其中，所述多个感测值至少部...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗恩，
申请(专利权)人：马格尼司帝有限公司，
类型：发明
国别省市：