[实用新型]超声波探头的光学标定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学标定装置，尤其涉及一种超声波探头的光学标定装置。 

背景技术

现有的基于磁定位器的手动三维超声图像标定方法：在超声探头上固定一个电磁接收器，利用电磁定位器获取该接收器相对于发射器的空间信息，建立超声图像坐标系I、接收器坐标系R、发射器坐标系T、模板坐标系C四个坐标系，标定公式为P(C)＝^CT_T·^TTR·^RT_I·P(I)，其中^TT_R代表电磁接收器到发射器的变换矩阵，已知空间点的超声图像坐标P(I)、对应的模板坐标P(C)和每次测量的^TT_R，利用最小二乘法得到接收器和超声图像之间的空间映射关系^CT_T和^RT_I。 

基于磁定位器的手动三维超声图像标定方法存在一下问题： 

（1）设计的N形标定模板只是空间中二维的标定模板，得到的标定模板坐标缺少第三维的空间信息； 

（2）标定公式P(C)＝^CT_T*^TT_R*^RT_I*P(I)中的未知量有^CT_T和^RT_I两个，计算较为复杂，需要采集多幅标定图像； 

（3）默认用接收器坐标系代替超声探头坐标系，可能存在变换误差； 

（4）需要在超声探头上固定电磁接收器，活动受限制，且针对不同型号的超声探头需要配备不同规格的电磁定位器，使得设备复杂，适应性不高； 

（5）电磁定位设备在手术导航应用中存在电磁兼容问题。 

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研制的一种超声波探头标定装置，具有： 

感知超声波探头位置的光学定位设备：该光学定位设备具有相机I、相机II和水平固定架，所述水平固定架具有滑道，所述相机I和相机II通过与所述滑道相配合的螺栓与水平固定架活动连接； 

立体标定模板：设置在所述光学定位设备的前方，包括：两个相对设置的矩形框架I和矩形框架II，所述的两个矩形框架I和矩形框架II完全一致；多条 标定直线连接所述两个矩形边框的顶点；以及，待标定的超声波探头，该超声波探头的上方设有至少3个标识点。相机I和相机II完全相同。 

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的超声波探头的光学标定方法，具有可以将标定模板坐标由二维扩展到三维，这样可以增强标定计算过程中的约束条件，使得标定结果更准确；采用光学定位设备获取超声探头姿态，无需考虑电源线的影响，使得可标定的范围更广；光学定位设备在手术导航环境中不存在电磁兼容的问题。 

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本实用新型的立体标定模板及其坐标系的设定示意图； 

图2为本实用新型的超声探头上的特征标识点及其坐标系设定； 

图3为本实用新型的立体模板工作示意图； 

图4为本实用新型的空间点E在立体标定模板坐标系中的坐标计算示意图； 

图5为本实用新型的示意图。 

图中：1.光学定位设备、101.相机I、102.相机II、103.水平固定架、201.矩形框架I、202.矩形框架II、203.标定直线。 

具体实施方式

为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。 

如图1-5所示：一种超声波探头标定装置，具有：