一种面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法技术

本发明专利技术提供了面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法，是一种完全基于超声定位的三维导管识别并跟踪的方法，首先通过超声图对导管进行快速建模，然后在显示界面人机交互后，框选导管的大致范围，并进行精准跟踪，具体优点如下：基于纯超声进行建模与对导管的定位。建模速度更快，准确性更高。通过框选更精准定位导管，减小其他因素干扰造成的定位不准确。人机交互的方式进行对导管的定位，可随时介入确保准确性及可靠性。比起电磁定位等导管定位方法，此导管定位算法可以缩短整个过程的时间，并且能够提供更清晰更实时的目标环境内的导管图像，不再对导管引入的目标环境与固定参考点有过高要求，同时比单纯依赖超声建模又更加准确。更加准确。更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法


[0001]本专利技术涉及超声导管识别定位，特别涉及一种面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法。

技术介绍

[0002]三维标测和导管导航技术目前可以在二维B超影像信息的基础上建立三维模型，并可以直观的观测到模型的内部构造；导管是用于辅助成像和消融的器材，利用影像设备将导管引入至目标环境中，根据超声影像可以得到导管亮点位置，然而在复杂环境中工作时，此过程需要使用者的精确操作，依赖使用者的经验与能力。因此，导管位置信息的精准度极其重要，近二、三十年来，一些导管定位导航技术取得了长足的进步，但是，这些定位导航技术和相关系统仍然存在很多不足。例如，基于三维磁场的定位技术存在着导管引入的目标环境和固定参考点可能会发生相对移动而影响定位的精确性等缺陷，在导管的识别与跟踪上还需要进一步的提高与发展，研究更加高效、精准的跟踪定位方式是导管三维定位导航技术的必然趋势。
[0003]现有的三维电生理标测系统采用的定位导航技术中采用三类定位技术，分别为：磁场定位、电阻抗定位以及磁电结合的方法，磁场定位根据导管内磁极与贴在导管引入环境表面的参考电极位置形成定位系统，电阻抗则是环境表面需包裹一个数量较多的电极装置，然后依次记录各电极的单极导联电图，记录所有电极的单极导联电图，对覆有电极装置的环境进行CT扫描，进而整合、构建电信号三维模型。
[0004]利用磁电点位有很多缺点，对成像准确性有一定的影响，具体缺点如下：对使用者的经验与能力有一定的依赖性；导管引入的目标环境和固定参考点如若发生相对移动则而影响定位的精准性；造价昂贵，成本过高。定位密度低，相应准确性也会降低。

技术实现思路

[0005]1.所要解决的技术问题：现有三维电生理标测系统采用的定位导航技术存在着诸多缺点，依靠使用者经验、定位不精确，定位密度低，而且造价昂贵，成本高。
[0006]2.技术方案：为了解决以上问题，本专利技术提供了一种面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法，包括以下步骤：步骤S01：对目标环境内部进行建模；步骤S02：在用户操作界面，人机交互开启对导管定位，此时将导管放入到超声探头可扫描范围内；步骤S03：开始跟踪并将导管放入到探头可扫描范围内后，用户在显示界面上进行人机交互操作，对导管所在区域进行框选，同时，框选中的内容赋予颜色加以区分；用户进行判断导管位置是否准确，如果框选不正确再次重新框选，直至准确的识别出导管的位置；步骤S04：准确的识别出导管的位置之后，获得导管定位的范围，对导管进行识别和跟踪；步骤S05：识别获得目标导管的点云，得到的点云作为输入，通过粒子滤波跟踪器的跟踪方法获取由二维B超图像生成的场
景点云；步骤S06：导管跟踪方法传输新的导管建模信息，并在用户界面上重新刷新显示，导管被准确上色为标准颜色，框选中的颜色也会相应变为标准导管颜色及背景颜色。
[0007]进一步，在步骤S01中，具体的方法为：二维B超影像借助空间连续旋转进行周期性扫描，利用3D建模手段对目标环境内部进行建模。
[0008]进一步，在步骤S03中，所述框选在确保将导管框选中的前提下，减少除导管外杂质的框选。
[0009]进一步，在步骤S04中，获得导管定位的范围的具体方法为：将框选内容置于立体框内，所述立体框的大小恰好只将框选内容包围起来，得到立体框内的相应坐标范围即对导管定位的范围。
[0010]进一步，所述识别获得目标导管的点云的具体方法为：步骤S51，在初始化步骤，对框选得到的点云进行降采样，减少数据量；步骤S52：提取点云的SIFT关键点；步骤S53：再对上述关键点计算SHOT特征，在特征点处建立局部坐标系，将邻域点的空间位置信息和几何特征统计信息结合起来描述特征点；步骤S54：提取特征，生成特征向量，并将其输入到SVM分类器中，获得目标导管的点云。
[0011]进一步，在步骤S05中，需要对识别模块得到的点云进行优化处理，具体方法为：步骤S61：利用直通滤波器，保留有效区域内点云，分别在x，y，z纬度指定范围，滤去范围外的点云；步骤S62：对滤波后的点云进行下采样，减少数据量。
[0012]进一步，所述粒子滤波跟踪器的跟踪方法为：步骤S71:输入为t
‑
1时刻的粒子的状态；步骤S72：在给定的初始位置初始化指定的粒子数目（N）；步骤S73：更新粒子的状态，每个粒子的权重为1/N；步骤S74：根据观测模型，更新粒子权重；步骤S75：计算最终的位置估计，对所有粒子做加权平均；步骤S76：舍弃权重低的粒子，通过重采样来补充舍弃的粒子。
[0013]优选的，所述采样方法为几何采样。
[0014]优选的步骤S03中，框中选中的内容赋予颜色为红色，步骤S06中，所述标准颜色为蓝色。
[0015]3.有益效果：本专利技术与其他三维导管导航技术依赖的三维磁场定位技术不同，是一种完全基于超声定位的三维导管识别并跟踪的方法，首先通过超声图对导管进行快速建模，然后在显示界面人机交互后，框选导管的大致范围，并进行精准跟踪，具体优点如下：1. 基于纯超声去进行建模与对导管的定位。2. 建模速度更快，准确性更高。3. 通过框选更精准定位导管，减小其他因素干扰造成的定位不准确。4. 人机交互的方式进行对导管的定位，可随时介入确保准确性及可靠性。
附图说明
[0016]图1是本专利技术整体流程图。
[0017]图2是人机交互指引识别定位导管流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
[0019]常见的导管识别及定位跟踪缺少一定的可靠性，在进行实验时，导管引入的目标
环境和固定参考点不可发生相对位移，否则将影响准确率，依靠超声进行导管的定位及识别就很好的解决了这一问题，但在超声影像中会存在一些杂质干扰，为了更加准确的对导管进行定位跟踪，提出了一种面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法，先超声影像获取，然后去超声影像优化处理，然后生成三维点云，然后点云优化处理，然后点云重建为三维模型并添加界面显示，然后将导管定位跟踪后的新的导管建模信息添加到三维模型中。
[0020]如图1所示。具体的步骤为：步骤S01：二维B超影像借助空间连续旋转进行周期性扫描，利用3D建模手段对目标环境内部进行建模。
[0021]步骤S02：在用户操作界面人机交互要开启对导管的定位及跟踪，并在此时将导管放入到超声探头可扫描范围内。
[0022]步骤S03：人机交互框选导管，在开始跟踪并将导管放入到探头可扫描范围内后，显示界面会出现相应的变化，用户在显示界面上进行人机交互操作，对导管所在区域进行尽可能但满足需求的小范围框选，即：在确保将导管框选中的前提下，尽可能减少除导管外杂质的框选，同时，框中选中的内容将会赋予特殊颜色加以区分，用户进行判断是否准确，如若框选不正确可再次重新框选至效果达到用户要求，准确的识别出导管的位置。
[0023]在一个实施例中，特殊颜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向三维超声点云内标测导管识别定位跟踪方法，包括以下步骤：步骤S01：对目标环境内部进行建模；步骤S02：在用户操作界面，人机交互开启对导管定位，此时将导管放入到超声探头可扫描范围内；步骤S03：开始跟踪并将导管放入到探头可扫描范围内后，用户在显示界面上进行人机交互操作，对导管所在区域进行框选，同时，框选中的内容赋予颜色加以区分；用户进行判断导管位置是否准确，如果框选不正确再次重新框选，直至准确的识别出导管的位置；步骤S04：准确的识别出导管的位置之后，获得导管定位的范围，对导管进行识别和跟踪；步骤S05：识别获得目标导管的点云，得到的点云作为输入，通过粒子滤波跟踪器的跟踪方法获取由二维B超图像生成的场景点云；步骤S06：导管跟踪方法传输新的导管建模信息，并在用户界面上重新刷新显示，导管被准确上色为标准颜色，框选中的颜色也会相应变为标准导管颜色及背景颜色。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S01中，具体的方法为：二维B超影像借助空间连续旋转进行周期性扫描，利用3D建模手段对目标环境内部进行建模。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S03中，框选在确保将导管框选中的前提下，减少除导管外杂质的框选。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S04中，获得导管定位的范围的具体方法为：将框选内容置于立体框内，所述立体框的大小恰好只将框选内容包围起来，得到立体框内的相应坐标范围即对导管定位的范围。5.如权利要求1
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4任一项权利要求所述的方法，其特征在于：在步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴睿峰，秦炜杰，
申请(专利权)人：江苏霆升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：