[发明专利]超声扫描空间定位系统及方法

权利要求书

1.一种超声扫描空间定位系统，其特征在于，包括：

定位机构，其上相对固定有A组标定体；

超声扫描仪，其上相对固定有B组标定体，用以针对目标对象进行超声扫描，获得目标对象的多幅超声图像，从所述多幅超声图像中至少能够显示出目标对象的特征对象；所述特征对象为点、或线、或区域；

空间立体定位设备，在所述超声扫描仪每拍摄一副超声图像时，便捕获一次所述A组标定体与所述B组标定体的空间位置，形成A组标定体与B组标定体的相对位置关系，从而得到所述多幅超声图像对应的A组标定体与B组标定体的相对位置关系；

控制装置，用以接收所述超声扫描仪的超声图像及所述空间立体定位设备的A组标定体与B组标定体的相对位置关系，所述控制装置针对在各幅超声图像中选定的目标对象上的特征对象点，根据超声测距原理确定各个特征对象点距所述超声扫描仪的距离，确定各个所述特征对象点相对所述B组标定体的位置关系，生成各个特征对象点的局部位置关系数据；根据各个特征对象点的局部位置关系数据及各幅超声图像对应的A组标定体与B组标定体的相对位置关系，确定各个特征对象点相对于所述A组标定体的位置关系；

在确定各个特征对象点相对于所述A组标定体的位置关系之后，所述控制装置还将所述特征对象点三维拟合为空间线或空间点云，确定所述空间线或空间点云与所述定位机构的相对位置关系，生成全局位置关系数据；

所述定位机构上安装有手术工具或者手术辅助工具，所述控制装置根据所述全局位置关系数据控制所述定位机构动作，以带动所述手术工具或者手术辅助工具的待定位点移动至所述特征对象的位置处。

2.如权利要求1所述的超声扫描空间定位系统，其特征在于，所述A组标定体和B组标定体均具有至少三个标定体，每组中的至少三个标定体之间共面而不共线。

3.如权利要求2所述的超声扫描空间定位系统，其特征在于，所述控制装置根据空间立体定位设备测得的每组三个标定体的空间位置建立该组标定体局部O-XYZ坐标系，坐标中心X轴方向定义为方向,Y轴方向定义为方向，Z轴方向定义为方向。

4.如权利要求3所述的超声扫描空间定位系统，其特征在于，所述控制装置还根据A组标定体与B组标定体的相对位置关系，以所述A组标定体的局部坐标系为全局坐标系，将所述B组标定体的局部坐标系映射到所述全局坐标系下；

所述控制装置确定所述特征对象相对所述B组标定体的位置关系后，确定所述特征对象在所述B组标定体的局部坐标系中的局部坐标位置；根据坐标映射关系，将所述特征对象的局部坐标位置映射到所述全局坐标系下，得到全局坐标位置，从而确定所述特征对象相对于所述A组标定体的位置关系。

5.如权利要求1所述的超声扫描空间定位系统，其特征在于，所述空间立体定位设备通过双目立体视觉系统实现。

6.如权利要求1所述的超声扫描空间定位系统，其特征在于，所述控制装置所述定位机构动作，以带动所述手术工具或者手术辅助工具的待定位点定位在所述特征对象的位置处、或定位到所述特征对象的位置之后依特征对象的轮廓进行移动。

7.一种超声扫描空间定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在定位机构上相对固定A组标定体，在超声扫描仪上相对固定有B组标定体；

S2：超声扫描仪针对目标对象进行超声扫描，获得目标对象的多幅超声图像，从所述多幅超声图像中至少能够显示出目标对象的特征对象；所述特征对象为点、或线、或区域；所述空间立体定位设备在所述超声扫描仪每拍摄一副超声图像时，便捕获一次所述A组标定体与所述B组标定体的空间位置，形成A组标定体与B组标定体的相对位置关系，从而得到所述多幅超声图像对应的A组标定体与B组标定体的相对位置关系；

S3：通过在各幅超声图像选取目标对象上的特征对象点，根据超声测距原理确定所述特征对象点距所述超声扫描仪的距离，从而根据所述B组标定体与所述超声扫描仪的相对位置关系，确定各个所述特征对象点相对所述B组标定体的位置关系，生成各个特征对象点的局部位置关系数据；

S4：根据各个特征对象点的局部位置关系数据及各幅超声图像对应的A组标定体与B组标定体的相对位置关系，确定各个特征对象点相对于所述A组标定体的位置关系，从而确定所述特征对象与所述定位机构的相对位置关系，生成全局位置关系数据；

S5：根据所述全局位置关系数据控制所述定位机构移动，以带动定位机构上的手术工具或者手术辅助工具的待定位点移动至所述特征对象的位置处。