[发明专利]基于三维轮廓测量的三维超声成像系统

权利要求书

1.一种基于三维轮廓测量的三维超声成像系统，其特征在于：以超声图像为基础，采用三维轮廓测量技术获得每帧二维超声图像在空间中的三维位置信息，依据每帧二维超声图像的三维位置信息，对二维超声图像进行三维重建；系统包括超声探头、超声设备、超声探头三维测量模块和PC机，其中，超声探头三维测量模块包括两台相机，PC机包括超声图像三维重建模块和时间同步模块；

超声探头采集被测物体内部不同位置的超声波反射信息并通过缆线传递给超声设备，超声设备根据接收到的反射信息构建二维超声图像，并通过缆线传递给PC机中的超声图像三维重建模块；超声探头三维测量模块中的两台相机分别同时拍摄超声探头在被测物体表面不同位置的图像并通过缆线传递给PC机中的超声图像三维重建模块；PC机中的时间同步模块用于将超声图像三维重建模块接收到的超声设备传递的二维超声图像与两台相机传递的超声探头二维轮廓位置信息一一对应，实现超声探头在被测物体表面任一位置采集的二维超声图像信息与超声探头的位置信息同步，PC机中的超声图像三维重建模块根据超声设备发送的超声图像和超声探头三维测量模块中的两台相机发送的超声探头在被测物体表面不同的二维轮廓位置信息，计算不同时刻超声探头所在被测物体表面位置的三维坐标，并与这些时刻采集到的超声图像进行三维重建，得到被测物体内部的三维轮廓图像。

2.根据权利要求1所述的基于三维轮廓测量的三维超声成像系统，其特征在于：对超声图像进行三维重建的具体方法是：在超声探头上未被遮挡的暴露区域，黏贴有不在一条直线上的11、22、33三个圆形标签，两台相机分别对超声探头进行拍摄，要求图像中出现完整的11、22、33三个圆形标签，采用图像处理方法分别在两相机同一时刻t_i拍摄的图像img_i、img_i′找到11、22、33三个圆形标签的圆心，依据双目立体视觉原理，得到11、22、33三个圆形标签在世界坐标系中的坐标，得到t_i时刻的超声探头三维位置信息surf_i，对于同时刻的超声图像U_i，计算该图像的中心坐标，将此中心坐标移动到与标签11所在坐标相同的位置，并将超声图像U_i移动到标签11、22、33所组成的平面；对所有时刻的超声探头三维位置与超声图像，重复以上操作，并对得到的三维图像进行插值处理，得到最终的三维超声图像。

3.根据权利要求2所述的基于三维轮廓测量的三维超声成像系统，其特征在于：所述11、22、33三个圆形标签采用不同颜色，圆形标签11为红色，圆形标签22为蓝色，圆形标签33为黄色。

4.根据权利要求2所述的基于三维轮廓测量的三维超声成像系统，其特征在于：所述11、22、33三个圆形标签采用相同颜色，此时11、22、33三个圆形标签组成的三角形不能为等边、等腰形式。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于三维轮廓测量的三维超声成像系统，其特征在于：所述两台相机的硬件参数相同，两台相机均采用张正友标定法标定内外参数。