用于使光学形状感测稳定的系统和方法
【专利摘要】一种用于利用光纤进行形状感测的系统和方法包括从形状感测光纤设备收集(610)形状数据。检验(620)所述形状数据以基于所述形状数据的几何期望确定超过可接受阈值的数据位置。拒绝(640)与超过可接受阈值的所述数据位置相对应的所述形状数据。绘制(650)可接受形状数据以提供稳定的形状感测数据集。
【专利说明】用于使光学形状感测稳定的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及形状感测仪器，并且更具体地涉及用于具有经提高的稳定性的形状感 测光纤的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 基于光导纤维的形状感测利用了常规光纤中的内在反向散射。该原理包括使用特 征瑞利散射图样来使用光纤中的分布式应变测量。
[0003] 纤维的物理长度和折射率固有地对环境参数、温度和应变敏感，并且对压力、湿 度、电磁场、化学暴露等不敏感地多。由于温度变化ΛΤ或者沿纤维轴的应变ε的反向 散射图样的波长偏移Λ λ或频率偏移Λν为：Λ λ/λ = -Λν/ν = ΚτΛΤ+Κε ε，其中
【权利要求】
1. 一种用于利用光纤进行形状感测的方法，包括： 从光纤形状感测设备收集￠10)形状数据； 执行￠20)对所述形状数据的检验，以基于所述形状数据的几何期望确定超过可接受 阈值的数据位置； 拒绝￠40)与超过所述可接受阈值的所述数据位置相对应的所述形状数据；并且 绘制￠50)可接受形状数据以提供稳定的形状感测数据集。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，基于形状感测模型来确定（622)所述可接受阈值。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，基于之前收集到的形状数据来确定（624)所述可接 受阈值。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，执行对所述形状数据的检验包括沿所述形状数据 计算（626)时空连续性。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，执行对所述形状数据的检验包括沿所述形状数据 计算￠28)最大累积扭曲。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，执行对所述形状数据的检验包括执行￠30)对所述 形状数据中的节点之间的节点扭曲的自适应搜索，以与期望的限度进行比较。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，执行对所述形状数据的检验包括沿所述形状数据 计算（632)微分扭曲。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括通过利用有效数据替换被拒绝的形状数据来重建 (644)所述形状数据。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，替换￠44)被拒绝的形状数据包括采用之前收集到 的可接受数据。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，拒绝所述形状数据包括内插或外推￠46)可接受 数据。
11. 如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：使用所述稳定的形状感测数据集来生 成所述光纤形状感测设备的形状的图像、并且显示所述图像。
12. 如权利要求1所述的方法，还包括通过将所述形状数据与由成像系统收集的数据 进行比较来验证（660)所述形状数据。
13. -种包括用于使形状感测数据稳定的计算机可读程序的计算机可读存储介质，其 中，所述计算机可读程序在计算机上执行时，令所述计算机执行如权利要求1所述的步骤。
14. 一种用于利用光纤进行形状感测的方法，包括： 从形状感测光纤设备收集（202)形状数据； 从所述形状数据中去除（204)离群值数据； 检验￠20)所述形状数据以基于所述形状数据的几何期望确定超过可接受阈值的数 据位置，所述检验包括以下中的一个或多个： 沿所述形状数据计算（206)时空连续性；以及 沿所述形状数据计算（207)扭曲或由扭曲导出的参数； 拒绝（214)与超过可接受阈值的所述数据位置相对应的所述形状数据；并且 绘制（224)可接受形状数据以提供稳定的形状感测数据集。
15. 如权利要求14所述的方法，其中，基于形状感测模型或之前收集到（216)的形状数 据中的一个来确定（202)所述可接受阈值。
16. 如权利要求14所述的方法，其中，检验包括执行（210)对所述形状数据中的节点扭 曲的自适应搜索，以与期望的限度进行比较。
17. 如权利要求14所述的方法，还包括通过利用有效数据替换被拒绝的形状数据来重 建（216)所述形状数据。
18. 如权利要求17所述的方法，其中，替换被拒绝的形状数据包括采用（216)之前收集 到的可接受数据。
19. 如权利要求17所述的方法，其中，替换被拒绝的形状数据包括内插或外推￠46)可 接受数据。
20. 如权利要求14所述的方法，还包括通过将所述形状数据与由成像系统收集的数据 进行比较来验证（660)所述形状数据。
21. 如权利要求14所述的方法，还包括显示所述形状感测光纤设备的部分或全部的形 状，所显示的形状是只根据所述稳定的形状感测数据集来生成的。
22. -种形状感测系统，包括： 工作站（112)，其被配置为从具有至少一条光纤（126)的形状感测使能设备（104)接收 光学信号并且解读所述光学信号以确定所述形状感测使能设备的形状，所述工作站包括： 处理器（114); 耦合到所述处理器的存储器（116);以及 存储在所述存储器中的稳定性模块（140)，所述稳定性模块被配置为执行对所述形状 数据的检验以基于所述形状数据的几何期望确定超过可接受阈值的数据位置，并且拒绝与 超过所述可接受阈值的所述数据位置相对应的所述形状数据以用于绘制为稳定的形状感 测数据集。
23. 如权利要求22所述的系统，其中，根据形状感测模型（142)或之前收集到的形状数 据中的至少一个来提供所述可接受阈值。
24. 如权利要求22所述的系统，其中，所述稳定性模块（140)被配置为沿所述形状数据 计算时空连续性。
25. 如权利要求22所述的系统，其中，所述稳定性模块（140)被配置为沿所述形状数据 计算最大累积扭曲。
26. 如权利要求22所述的系统，其中，所述稳定性模块（140)被配置为执行对所述形状 数据中的节点扭曲的自适应搜索，以与期望的限度进行比较。
27. 如权利要求22所述的系统，其中，所述稳定性模块（140)被配置为沿所述形状数据 计算微分扭曲。
28. 如权利要求22所述的系统，其中，所述稳定性模块（140)被配置为通过以下中的 一个或多个来重建所述形状数据：利用之前收集到的有效数据来替换被拒绝的形状数据和 /或使用可接受数据来内插或外推一值。
29. 如权利要求22所述的系统，还包括成像系统（110)，所述成像系统用于通过将所述 形状数据与由所述成像系统收集的数据进行比较来验证所述形状数据。
30. 如权利要求22所述的系统，还包括显示器，所述显示器被配置为显示根据所述稳 定的形状感测数据来确定的所述形状感测使能设备的形状。
【文档编号】G01B11/16GK104271040SQ201380024175
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年5月1日 优先权日:2012年5月9日
【发明者】B·拉马钱德兰, R·曼茨克, R·陈 申请人:皇家飞利浦有限公司