一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建设备及方法与流程

文档序号:19827973发布日期:2020-02-04 12:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建设备,包括超声设备,所述超声设备包括超声内镜和图像处理装置,其特征在于:

还包括磁定位设备;

所述磁定位设备包括内部磁极和外部磁极;

所述内部磁极固定在超声内镜上;

所述外部磁极固定于人体外部且与消化道相对应;

所述图像处理装置用于将超声图像信息与磁定位设备提供的磁定位信息结合进行三维重建。

2.根据权利要求1所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建设备,其特征在于:

所述内部磁极为永磁极或电磁极;

所述外部磁极为永磁极或电磁极。

3.一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1)、离线标定超声内镜和内部磁极之间的位置姿态关系[r,t],其中,r表示旋转矩阵,t表示平移向量;

1.1)将超声内镜和内部磁极固定在一起,作为测量系统,将其放置于二维平移台上;将标定物与外部磁极固定,并与测量系统对应;

1.2)采用三坐标测量机测量出标定物与外部磁极的位置姿态关系[r1,t1];

1.3)以标定物上某一点为标定坐标系的原点,依次沿x轴方向和y轴方向多次移动二维平移台,并记录每次的移动距离和超声图像,采用相机标定算法得出超声内镜与标定物相对于标定坐标系的位置姿态关系[r2,t2];

1.4)采集内部磁极的定位信息和外部磁极的定位信息,计算得出内部磁极和外部磁极的位置姿态关系[r3,t3];

1.5)通过步骤1.2)、1.3)和1.4)的计算结果求出超声内镜与内部磁极的位置姿态关系[r,t]:

[r,t]=[r1,t1][r2,t2]*[r3,t3]-1

步骤2)、进行在线测量,并记录磁定位信息:

将固定有内部磁极的超声内镜放入人体消化道部,将外部磁极固定在人体外且与内部磁极相对应的位置;再次采集内部磁极的定位信息和外部磁极的定位信息,计算得出内部磁极和外部磁极的位置姿态关系[r4,t4],结合步骤1.5)的计算公式得出超声内镜与内部磁极的位置姿态关系[r,t],计算得出超声内镜与外部磁极的关系[r5,t5]为:

[r5,t5]=[r,t]*[r4,t4];

步骤3)、多次采集消化道肿瘤区域的超声图像,并且记录每幅超声图像对应的磁定位信息,再对每幅超声图像进行预处理,并进行病变部位识别,以及边缘提取和边沿定位,获得边沿信息;

步骤4)、超声图像校准:

根据步骤2)所得的对应的磁定位信息[r5,t5]以及步骤3)所得的边沿信息对每幅超声图像进行磁定位校准,并将超声图像按照空间顺序依次放置;

步骤5)、超声图像三维重建:

对经过磁定位校准后的超声图像采用断层成像方法进行三维重建。

4.根据权利要求3所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:

所述超声内镜和内部磁极的位置和姿态关系[r,t]与标定坐标系关系为:

其中:t=[x,y,z]t

x,y,z分别表示沿着消化道外的坐标系o-xyz中x,y,z轴的平移量;

α,β,γ分别表示x,y,z轴的旋转量。

5.根据权利要求4所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:所述步骤3)中的边缘提取和边沿定位是利用低回声特性提取病变部位的轮廓信息,结合图像抠图算法完成。

6.根据权利要求5所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:所述步骤4)中的磁定位校准是利用磁极提供的位姿信息,将采集到的所有超声图像均放置放置在消化道外坐标系o-xyz中,使得超声图像按照同一方位序列布局,形成序列图像。

7.根据权利要求6所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:所述步骤5)还包括剔除步骤:即如果超声图像倾斜角度α、β以及γ大于设定值,则进行三维重建时剔除该超声图像。

8.根据权利要求7所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:所述设定值为30°。

9.根据权利要求8所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:所述步骤1)在光学平台上完成。

10.根据权利要求9所述的一种对消化道肿瘤磁辅助超声图像的三维重建方法,其特征在于:所述步骤3)中的预处理为对采集图像进行滤波、增强处理。

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