一种三维超声定位网状模板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维超声定位网状模板，包括棉线和模板框架，所述的模板框架两侧设有用于穿过棉线的通孔，所述的棉线通过通孔交叉设置在模板框架上；通过棉线交点及交点附棉线成像的趋势引导超声探头快速定位；棉线交点在模板坐标系中的坐标，亦作为图像标定算法中同源点的计算依据；同时框架侧壁内侧的穿线孔端又可作为模板标定时的标志点，通过其可获得模板标定结果，通过以上条件可得到超声图像坐标系与固定于超声探头上的跟踪器坐标系间的转换关系。与现有技术相比，本发明具有结构简单、制作简易、可提局标定速度和精度等优点。
【专利说明】一种三维超声定位网状模板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三维超声定位技术，尤其是涉及一种三维超声定位网状模板。
【背景技术】
[0002] 三维（3-D)超声标定是超声图像3-D可视化不可缺少的关键步骤，因为手持超声 探头Freehand采样，得到的是一系列非平行、不规则的二维（2-D)超声图像，只有从超声探 头获取的2-D图像信息出发，计算其对应的3-D空间中的几何信息，再由此生成规则的平行 图像序列，才能进行后续的三维重建和目标识别。这一定标计算过程称为3-D超声标定，其 通常通过在超声探头上固定定位跟踪设备，计算该设备与超声探头扫描平面间的方位关系 来实现。
[0003] 标定过程必须借助几何特性已知的几何模型（通常称为模板），其所能提供的特 定图像或特征点直接决定标定过程中的交互操作与算法实现。因此模板优化设计一直是 国内外学者致力研究的方向之一。1994年Detmer等人提出了单点标定方法，通过最小二 乘拟合法计算点在3-D坐标系中的坐标。单点标定法能够给出很好的标定结果，但由于需 要采集大量的超声图像，标定过程需要耗费大量的人力和时间。此后，针对如何简化标定 操作过程，减少标定时间，201U2009 年 Shu，2004 年 Letotta，2001 年 Pagoulatos，2001 年 Muratore，2000年Blackall，1998年Prager，等相继提出了各自的模板优化方法。但现有 模板存在制作复杂、标定速度及精度不够高等缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、制作 简易、可提高标定速度和精度的三维超声定位网状模板。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种三维超声定位网状模板，包括棉线和模板框架，所述的模板框架两侧设有用 于穿过棉线的通孔，所述的棉线通过通孔交叉设置在模板框架上；通过棉线交点及棉线交 点成像的趋势引导超声探头定位，同时根据模板框架两侧的通孔获得模板标定结果，通过 以上条件得到超声图像坐标系与固定于超声探头上的跟踪器坐标系间的转换关系。
[0007] 所述的棉线穿过通孔在模板线框中形成上下两层网状结构。
[0008] 所述的棉线的直径为0· 3mm。
[0009] 所述的棉线为弹性棉线。
[0010] 所述的模板框架为矩形框。
[0011] 所述的通孔直径为〇· 5mm。
[0012] 所述的通孔设有12个。
[0013] 所述的模板框架的两侧分别设有6个通孔。
[0014] 所述的棉线平行于模板框架的底面。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0016] 1)本发明由棉线及模样框架组成，结构简单，制作简易，成本低；
[0017] 2)通过本发明对坐标进行标定时，由棉线交点及其在超声图像中成像点构建空间 矢量，得到坐标系转换关系，标定速度快，且标定精度与重建精度均较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的结构示意图；
[0019] 图2为图1中的A-A剖视图；
[0020] 图3为图1中的B-B剖视图；
[0021] 图4为扫描面部视图；
[0022] 图2-图4中，为模板标定标志点，"Θ"为成像基准点，"〇"为棉线交点截面。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0024] 如图1-图3所示，一种三维超声定位网状模板，包括棉线1和模板框架2,模板框 架2两侧设有用于穿过棉线的通孔3,棉线1通过通孔3交叉设置在模板框架2上。通过模 板框架上的通孔进行模板标定后，通过棉线交点引导超声探头定位，扫描得到图像后，应用 图像标定算法，得到超声图像坐标系与固定于超声探头上的跟踪器坐标系间的转换关系。
[0025] 棉线穿过通孔在模板线框中形成上下两层网状结构。棉线的直径为0.3mm。棉线 为弹性棉线，保证其在干燥和潮湿的环境中均能够保持绷紧状态，从而保证棉线的位置精 度。
[0026] 模板框架为矩形框，线框尺寸为150mmX 40mm。模板框架的两侧分别均勻设有6个 通孔，共有12个通孔，通孔直径为0. 5_。棉线平行于模板框架的底面，都平行于模板坐标 系的Xp-Yp平面，棉线位于模板框架上端点在模板坐标系中的坐标已知，上述参数的精度通 过模板及穿线孔的加工精度得以保证，模板坐标系〇Ρ如图1中所示。
[0027] 进行模板标定时，在模板框架上12个穿线通孔中选择7个通孔作为模板标定标志 点，选择的原则为各标志点中至少三个不能位于同一平面，保证所选的点是三维空间中的， 能够描述三维空间坐标系中特征，以形成空间坐标系。同时保证各标志点位于模板坐标系 原点〇P的各个方向。每个通孔中心在模板坐标系中的坐标由设计给出，记为P p。通过用固 定有接收器的探针，其针尖相对于其上接收器的位置已预先标定已知，因此当针尖置于通 孔中时，通过磁定位关系T t 1可获得这些通孔在0t中的位置坐标，记为Pt。对同源点Pp与 Pt应用最小二原理进行匹配：
[0028]
【权利要求】
1. 一种三维超声定位网状模板，其特征在于，包括棉线和模板框架，所述的模板框架 两侧设有用于穿过棉线的通孔，所述的棉线通过通孔交叉设置在模板框架上；通过棉线交 点及棉线交点成像的趋势引导超声探头定位，同时根据模板框架两侧的通孔获得模板标定 结果，通过以上条件得到超声图像坐标系与固定于超声探头上的跟踪器坐标系间的转换关 系。
2. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的棉线穿过 通孔在模板线框中形成上下两层网状结构。
3. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的棉线的直 径为0. 3_。
4. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的棉线为弹 性棉线。
5. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的模板框架 为矩形框。
6. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的通孔直径 为 0· 5mm〇
7. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的通孔设有 12个。
8. 根据权利要求7所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的模板框架 的两侧分别设有6个通孔。
9. 根据权利要求1所述的一种三维超声定位网状模板，其特征在于，所述的棉线平行 于模板框架的底面。
【文档编号】G01N29/26GK104215695SQ201310222716
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】么娆, 贾兹力, 陆文华, 张兴媛 申请人:上海工程技术大学