【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及乳腺超声扫查，具体是面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法。
技术介绍
1、随着科学技术的进步，乳腺癌的筛查已经取得了显著的进展，其中乳腺超声检查是常用的乳腺癌筛查技术之一。
2、现有的乳腺超声检查一般为手动扫查，手动扫查方法在乳腺检查过程中对医生的扫查手法要求较高，且扫查速度慢，影响检查效率。于是为了解决手动检查出现的问题，技术人员设计了多种可以自动检查的装置。市面上有一种装置要求被检查者俯卧在乳腺检查床上，并且两个乳房分别搁置在两个检查孔中，接着控制超声探头对乳腺进行扫查；探头将获取的超声信息输送至超声图像处理装置中进行处理。这种方法虽然能够实现对乳腺的自动扫查，有利于提高检查效率。但是，在检查过程中被检查者必须采用俯卧体位，感觉不太舒服。而且探头移动装置及探头浸没在水中，探头移动装置易发生故障且不便于维护，探头移动过程中会搅动水槽中的水而影响检查的准确性。
3、因此为了避免上述现有技术中的问题，专利cn104095657b中公开了一种乳腺超声自动扫查方法，能够实现对乳腺的自动扫查，并且在检查过程中被检查者采用仰卧体位，较为舒适，且检查准确度高。
4、在实际检查的过程中发现，由于乳腺的大小、形状各异，并且上述现有技术采用随机扫查的方式进行检查，导致在检查的过程中，遗漏了某些需要检查的点，从而无法对乳腺进行全覆盖的检查，进而导致检查结果的准确度降低，更严重的甚至直接会导致检查结果错误，因此亟待解决。
技术实现思路
1、为
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，包括以下步骤：
4、s1、获取胸部区域中的乳腺点云；
5、s2、对乳腺点云进行三维重建，以获得乳腺三维模型；
6、s3、根据乳腺三维模型生成超声探头在乳腺上进行扫查的等距的扫查轨迹；
7、s4、确定扫查轨迹的条数，生成完整扫查轨迹图；
8、s5、对扫查轨迹图进行样条插值，并计算超声探头在插值点的姿态参数。
9、作为本专利技术的进一步技术方案：步骤s5的具体内容如下：
10、s51、从扫查轨迹图中的任一条扫查轨迹中选取任意一个轨迹点；
11、s52、获取以轨迹点为中心的设定范围内的乳腺点云，并使设定范围内的乳腺点云拟合形成平面，以该平面的法线为该轨迹点的法线；
12、s53、以步骤s52中的轨迹点作为插值点，进行b样条插值，并获得该插值点在乳腺三维模型中的三维坐标；
13、s54、计算超声探头在插值点处的姿态参数(vx,vy,vz)，计算公式如下：
14、；
15、；
16、；
17、其中，vx表示超声探头在插值点处沿x轴方向的移动速度；vy表示超声探头在插值点处沿y轴方向的移动速度；vz表示超声探头在插值点处沿z轴方向的移动速度；p表示插值点法线向量；norm(·)表示将向量长度标准化为单位长度；pi,j表示第i条旋转式超声扫查轨迹上的第j个插值点或第i条平行移动式超声扫查轨迹上的第j个插值点；pi,j+1表示与pi,j对应的第i条旋转式超声扫查轨迹上的第j+1个插值点或与pi,j对应的第i条平行移动式超声扫查轨迹上的第j+1个插值点；表示pi,j与pi,j+1组成的向量。
18、作为本专利技术的再进一步技术方案：步骤s1的具体步骤如下：
19、s11、待检查患者躺于检查床上，将胸部区域置于深度相机可拍摄的有限空间内，然后用手术布遮盖待检查患者的胸部区域并露出其乳腺；
20、s12、使用深度相机对待检查患者的胸部区域进行拍摄，以获得包含乳腺和手术布的胸部深度图像，并将该胸部深度图像转化成对应的胸部点云；
21、s13、构建机械臂基坐标系，机械臂基坐标系构成三维空间；通过手眼标定获得位于机械臂末端的超声探头在机械臂基坐标系中的位姿信息，然后利用坐标转换获得胸部点云在机械臂基坐标系中的位姿信息；
22、s14、使用直通滤波法并通过边界公式获取位于机械臂基坐标系中且被作为研究对象的胸部点云的三维坐标，该被作为研究对象的胸部点云被定义为重点胸部点云；边界公式具体表示如下：
23、；
24、其中，(xi,yi,zi)为被定义为重点胸部点云的第i个胸部点云在三维空间内的三维坐标；xi为被定义为重点胸部点云的第i个胸部点云在三维空间中x轴上的坐标；yi为被定义为重点胸部点云的第i个胸部点云在三维空间中y轴上的坐标；zi为被定义为重点胸部点云的第i个胸部点云在三维空间中z轴上的坐标；xmin表示可被定义为重点胸部点云的各个胸部点云在三维空间中x轴上取值的最小值；xmax表示可被定义为重点胸部点云的各个胸部点云在三维空间中x轴上取值的最大值；ymin表示可被定义为重点胸部点云的各个胸部点云在三维空间中y轴上取值的最小值；ymax表示可被定义为重点胸部点云的各个胸部点云在三维空间中y轴上取值的最大值；zmin表示可被定义为重点胸部点云的各个胸部点云在三维空间中z轴上取值的最小值；zmax表示可被定义为重点胸部点云的各个胸部点云在三维空间中z轴上取值的最大值；
25、s15、根据乳腺和手术布之间的颜色信息差，使用直通滤波法并通过分离公式从重点胸部点云中分离出乳腺点云，分离公式如下：
26、；
27、其中，ri表示三维空间中第i个乳腺点云在rgb通道中r通道上的取值；gi表示三维空间中第i个乳腺点云在rgb通道中g通道上的取值；bi表示三维空间中第i个乳腺点云在rgb通道中b通道上的取值；pbi表示bi与三维空间中第i个乳腺点云在rgb通道中ri、bi和gi的和的比值。
28、作为本专利技术的再进一步技术方案：步骤s2的具体内容如下：
29、s21、通过icp算法对乳腺点云进行配准，以获得配准后的乳腺点云；
30、s22、通过poisson曲面生成算法对配准后的乳腺点云进行三维重建，以获得乳腺三维模型。
31、作为本专利技术的再进一步技术方案：步骤s3的具体内容如下：
32、s31、找出乳腺三维模型在三维空间中位于z轴上的最高点，以该最高点沿z轴在xy平面上的投影为圆心，该圆心所在的圆的半径为包围该乳腺三维模型中乳腺根部的最小圆的半径，且该最小圆的半径即为扫查半径；
33、s32、在扫查半径的基础上生成扫查轨迹；扫查轨迹有两种类型，分别为平行移动式超声扫查轨迹和旋转式超声扫查轨迹；
34、平行移动式超声扫查轨迹的生成过程具体如下：
35、首先使超声探头沿着三维空间的x轴方向或者y轴方向在乳腺外轮廓上滑动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤S5的具体内容如下：
3.根据权利要求2所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤S2的具体内容如下：
5.根据权利要求4所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤S3的具体内容如下：
6.根据权利要求5所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，各条环状扫查轨迹和各条曲线型扫查轨迹之间的距离计算公式如下：
7.根据权利要求6所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，在使用超声探头扫查的过程中，当乳腺的形变量在设定范围内时，使用ICP算法进行点云配准；当乳腺的形变量超过设定范围时，使用基于B-spline变换的点云配准变换
...【技术特征摘要】
1.面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤s5的具体内容如下：
3.根据权利要求2所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤s1的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等距扫查轨迹规划方法，其特征在于，步骤s2的具体内容如下：
5.根据权利要求4所述的面向旋转式和平行移动式的乳腺等...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，张乐，杨大鹏，黄琦，杨皓楠，
申请(专利权)人：合肥合滨智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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