[发明专利]不同超声波设备探头在电磁导航系统中空间位置获取方法

权利要求书

1.一种不同超声波设备探头在电磁导航系统中空间位置获取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将磁场发射器和电磁导航系统相连接；

步骤2、根据标定需要确定四个坐标系，分别为超声波图像坐标系，记作I，标定模板坐标系，记作M，黑色磁片坐标系，记作B，以及探针坐标系，记作A，这四个坐标系对应着三个空间变换矩阵，分别记作T_IB，T_BA，T_AM，其中-T _IB 是超声波图像坐标系到黑色磁片坐标系的空间变换矩阵，T_BA是黑色磁片坐标系到探针坐标系的空间变换矩阵，T_AM是探针坐标系到标定模板坐标系的空间变换矩阵；标定模板包括主体，在所述主体上设有至少八个锥形孔，各锥形孔在标定模板坐标系下的坐标已知，即P_M(i)(i＝1，2，3…n)是已知的；已知标定模板中的一点，记作P_M，用超声波探头扫描该点，能够得到超声波图像中的一点，记作P_I，则该点在标定模板坐标系和超声波图像坐标系中的坐标转换关系能够表示为：P_M＝T_AM*T_BA*T_IB*P_I(1)；

步骤3、将所述标定模板放置在水槽中，所述水槽中的水的温度在10摄氏度至50摄氏度，将黑色磁片固定在超声波探头上；

步骤4、将探针插入标定模板的第一个锥形孔中，能够由电磁导航系统得到探针尖端点的位置信息，即得到该锥形孔在探针坐标系下的坐标，记为P_A(1)；由计算机捕捉超声波图像上该锥形孔的位置信息，该锥形孔在超声波图像上显示的是一个圆形亮点，即得到该锥形孔在超声波图像坐标系下的坐标，记作P_I(1)；

步骤5、重复步骤4，得到标定模板上的其余锥形孔在探针坐标系下的坐标以及在超声波图像坐标系下的坐标，将标定模板上的各锥形孔在探针坐标系下的坐标记为P_A(i)，将标定模板上的各锥形孔在超声波图像坐标系下的坐标记作P_I(i)，(i＝1，2，3…n)；

步骤6、根据公式(2)，利用最小二乘法优化得到最优的探针坐标系到标定模板坐标系的空间变换矩阵T_AM；

步骤7、根据公式(3)，利用最小二乘法优化得到最优的超声波图像坐标系到黑色磁片坐标系的空间变换矩阵T_IB；

其中探针和黑色磁片都属于电磁导航系统，所以黑色磁片坐标系到探针坐标系的空间变换矩阵T_BA是已知的，计算出T_IB即完成了超声波探头的标定，也就实现了不同超声波设备的探头在电磁导航系统中空间位置的获取。