【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法及装置。
技术介绍
1、自主超声机器人在扫查颈动脉时，一般采用横切与纵切两种切面去搜索并采集各段血管超声图像信息。横切面扫查有助于发现血管分叉信息，纵切面扫查对内膜和管状结构显示相对清晰。
技术实现思路
1、为了提升纵切超声扫查效率与质量，本专利技术提供一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法及装置，本专利技术提出的技术方案如下：
2、第一方面，本专利技术提供一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，包括：
3、对超声图像中的颈动脉血管进行实时识别，获取当前血管中心点像素位置；
4、基于所述当前血管中心点像素位置，采用预设的血管超声图像位置伺服控制方法，将所述超声图像中的颈动脉血管调节到目标血管中心点像素位置；
5、将所述目标血管中心点像素位置作为方波扫查起始点，基于预先规划的横切方波扫查路径进行方波扫查，得到路径点位序列，根据所述路径点位序列进行三维重建得到颈部轮廓；
6、在所述方波扫查过程中，实时获取超声图像中血管轮廓中心像素点位，得到图像点位序列，对所述图像点位序列进行拟合得到横切血管中心点曲线；
7、对所述横切血管中心点曲线进行均匀分段，得到多个线段，确定每一所述线段所在的平面；
8、针对每一线段，基于所述线段所在的平面和所述颈部轮廓，确定超声探头在所述线段对应的纵切血管段上的最佳纵切切面位置与运动姿态。
9
10、基于所述当前血管中心点像素位置，通过方程组1对血管中心点像素位置进行控制，将超声图像中的颈动脉血管调节到目标血管中心点像素位置；
11、
12、其中，px是当前血管中心点像素位置的x坐标，pt是目标血管中心点像素位置的x坐标，x(t)为超声探头x方向位移量，kp、ki、kd分别为比例、积分、微分环节的参数。
13、在一个或一些实施例中，通过下述横切方波扫查路径进行方波扫查：
14、将所述目标血管中心点像素位置作为方波扫查起始点，控制超声探头按照如方程组2的横切方波扫查路径进行方波扫查，得到路径点位序列：
15、
16、其中，x(t)为x方向运动位移量，y(t)为y方向运动位移量，a为方波振幅系数，v为y方向运动速度参数，t为时间，t为方波周期。
17、在一个或一些实施例中，所述颈部轮廓通过下述方式得到：
18、基于扫查得到的路径点位序列，采用圆柱体对人体颈部区域进行拟合，得到如式3的颈部轮廓：
19、
20、其中，(x0,y0,z0)为圆柱体中轴线上一点，(x,y,z)为圆柱体表面任意一点，(l,m,n)为圆柱体中轴线的方向向量，r为圆柱体底面半径。
21、在一个或一些实施例中，所述在所述方波扫查过程中，实时获取超声图像中血管轮廓中心像素点位，得到图像点位序列，对所述图像点位序列进行拟合得到横切血管中心点曲线，包括：
22、在所述方波扫查过程中，对超声图像中的颈动脉血管进行实时识别，实时获取超声图像中血管轮廓中心像素点位，得到所述图像点位序列；
23、通过式4将所述图像点位序列中的每一血管轮廓中心像素点位转换成三维空间下血管轮廓中心点位，得到三维空间下血管轮廓中心点位序列：
24、
25、其中，(u,v)为血管轮廓中心像素点位，(xw,yw,zw)为三维空间下血管轮廓中心点位，k为内参矩阵，t'为外参矩阵；
26、对所述三维空间下血管轮廓中心点位序列进行拟合，得到所述横切血管中心点拟合曲线。
27、在一个或一些实施例中，所述对所述横切血管中心点曲线进行分段，得到多个线段，确定每一所述线段所在的平面，包括：
28、对所述横切血管中心点曲线进行均匀分段，生成多个线段；
29、针对每一所述线段，通过方程组5计算线段所在的平面：
30、
31、其中，为第j个线段所在平面的法向量，为第j个线段的空间向量，为世界坐标系下z方向空间向量，(xj0,yj0,zj0)、(xj,yj,zj)为第j个线段所在平面上任意两点。
32、在一个或一些实施例中，所述针对每一线段，基于所述线段所在的平面和所述颈部轮廓，确定超声探头在所述线段对应的纵切血管段上的最佳纵切切面位置与运动姿态，包括：
33、针对每一线段：
34、对第j个线段进行m等分，得到点集qj＝{p1,p2,…,pm}j。将点集q中的每个点以向量方向投影到所述圆柱体颈部轮廓上，得到投影到圆柱体表面的点位集合qj’；
35、获取所述线段投影到所述线段在圆柱体表面投影点位集合中z坐标最大的点位，作为超声探头在所述线段对应的纵切血管段上的最佳纵切切面位置；
36、根据所述线段所在的平面，确定所述超声探头在所述线段对应的纵切血管段上的最佳纵切运动姿态。
37、第二方面，本专利技术提供一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查装置，包括：
38、血管识别模块，用于对超声图像中的颈动脉血管进行实时识别，获取当前血管中心点像素位置；
39、位置调节模块，用于基于所述当前血管中心点像素位置，采用预设的血管超声图像位置伺服控制方法，将所述超声图像中的颈动脉血管调节到目标血管中心点像素位置；
40、第一拟合模块，用于将所述目标血管中心点像素位置作为方波扫查起始点，基于预先规划的横切方波扫查路径进行方波扫查，得到路径点位序列，根据所述路径点位序列进行三维重建得到颈部轮廓；
41、第二拟合模块，用于在所述方波扫查过程中，实时获取超声图像中血管轮廓中心像素点位，得到图像点位序列，对所述图像点位序列进行拟合得到横切血管中心点曲线；
42、平面确定模块，用于对所述横切血管中心点曲线进行分段得到多个线段，确定每一所述线段所在的平面；
43、切面位置确定模块，用于针对每一线段，基于所述线段所在的平面和所述颈部轮廓，确定超声探头在所述线段对应的纵切血管段上的最佳纵切切面位置与运动姿态。
44、第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法。
45、第四方面，本专利技术提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
46、存储器，用于存放计算机程序；
47、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如第一方面所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述基于所述当前血管中心点像素位置，采用预设的血管超声图像位置伺服控制方法，将所述超声图像中的颈动脉血管调节到目标血管中心点像素位置，包括：
3.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，通过下述横切方波扫查路径进行方波扫查：
4.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述颈部轮廓通过下述方式得到：
5.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述在所述方波扫查过程中，实时获取超声图像中血管轮廓中心像素点位，得到图像点位序列，对所述图像点位序列进行拟合得到横切血管中心点曲线，包括：
6.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述对所述横切血管中心点曲线进行分段得到多个线段，确定每一所述线段所在的平面，包括：
7.根据
8.一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述基于所述当前血管中心点像素位置，采用预设的血管超声图像位置伺服控制方法，将所述超声图像中的颈动脉血管调节到目标血管中心点像素位置，包括：
3.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，通过下述横切方波扫查路径进行方波扫查：
4.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述颈部轮廓通过下述方式得到：
5.根据权利要求1所述的基于三维重建的自主超声机器人颈动脉扫查方法，其特征在于，所述在所述方波扫查过程中，实时获取超声图像中血管轮廓中心像素点位，得到图像点位序列，对所述图像点位序列进行拟合得到横切血管中心点曲线，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：闫琳，张少华，曲道伟，刘鑫，张倩瑶，魏子健，
申请(专利权)人：哈尔滨库柏特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。