一种电磁定位与B超一体化探头标定装置及其标定方法与流程

技术特征：

1.一种电磁定位与B超一体化探头标定装置，其特征在于：包括水槽和尼龙线，所述水槽由内外两层共三个透明无顶长方体结构组成，内层水槽包括两个长方体结构，每个内层长方体水槽较大的两个相对面钻有分布同样的孔，孔径相同，外层长方体水槽能够容纳两个内层长方体水槽；所述尼龙线通过水槽壁的孔及塑料胶合剂固定在两个内层水槽中，其中一个内层水槽中的尼龙线有四条，分为两组，每组的两条线平行穿过所述水槽，两组线交叉形成“井”字结构，采用“井”字结构的交点作为超声图像的标记点；另外一个内层水槽中的尼龙线由两条平行线及一条斜线组成，形成“N”字结构，采用“N”字结构与超声成像平面的交点作为超声图像的标记点。

2.根据权利要求1所述的一种电磁定位与B超一体化探头标定装置，其特征在于：在装置加工制造时，所述尼龙线与内层水槽的相对位置关系已知；标定一体化探头前，将纯净水注入水槽，标定扫描平面时，一体化探头在水槽较为狭长的方向进行扫描。

3.一种应用于权利要求1所述电磁定位与B超一体化探头标定装置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立世界坐标系S(x_w,y_w,z_w,a_w,e_w,r_w)，得到一体化探头上位置传感器S的坐标s，两个内层水槽顶角的坐标mj、mp，“N”字结构尼龙线的斜线两个端点E、F的坐标e_w、f_w；

2)用游标卡尺测量“井”字结构尼龙线相对的两个标记点在世界坐标系下的间距d_w；

3)扫描“井”字结构尼龙线，取只有两个标记点的图片，经设定阈值后进行二值化处理，自动提取出亮斑中点坐标，得到两个标记点J1,J2的图像坐标j1_i,j2_i，用两点间的距离公式求得像素距离d_i，得到像素实际大小α＝d_w/d_i；

4)计算“N”线的斜线与超声平面交点B在图像坐标系下的坐标p_i，计算线段比例

5)由e_w、f_w计算“N”字结构尼龙线的斜线与超声平面交点B在世界坐标系下的坐标P_w；

6)通过R＝V^T·U公式计算图像坐标系到世界坐标系的旋转矩阵R；

7)通过计算图像坐标系到世界坐标系的平移矩阵T，得到标定结果。

4.根据权利要求3所述的一种电磁定位与B超一体化探头标定装置的标定方法，其特征在于：在步骤1)中，水槽顶点坐标及尼龙线端点坐标由电磁定位传感器测得。

5.根据权利要求3所述的一种电磁定位与B超一体化探头标定装置的标定方法，其特征在于：在步骤3)中，用一体化探头由上至下扫描“井”字结构尼龙线，取只有两个标记点的图片，经设定阈值后进行二值化处理，自动提取出亮斑中点坐标，得到两个标记点J1,J2的图像坐标j1_i,j2_i，通过两点间距离公式，求出两个标记点的像素距离d_i，即可求得像素实际大小α＝d_w/d_i。

6.根据权利要求3所述的一种电磁定位与B超一体化探头标定装置的标定方法，其特征在于：在步骤4)中，用一体化探头由上至下扫描“N”字结构尼龙线，得到三个标记点，经设定阈值后进行二值化处理，自动提取出亮斑中点坐标，得到三个标记点A、B、C的图像坐标a_i、p_i、c_i，计算线段比例

在步骤5)中，因为“N”字结构尼龙线与超声平面的交线形成两个相似三角形ΔBEA、ΔBFC，由于两个三角形的顶角，即尼龙线端点的世界坐标系下的坐标已知，利用相似关系，即可求得20组“N”字结构尼龙线的斜线与超声平面交点B在世界坐标系下的坐标P_w，计算公式如下：

p_w＝e_w+k_l×(f_w-e_w)。

7.根据权利要求3所述的一种电磁定位与B超一体化探头标定装置的标定方法，其特征在于：在步骤6)中，需先用SVD方法求得的方阵V、U。

8.根据权利要求3所述的一种电磁定位与B超一体化探头标定装置的标定方法，其特征在于：在步骤7)中，通过旋转矩阵R、平移矩阵T即由图像坐标得到对应的世界坐标系下的坐标，由此，即得标定结果。