[发明专利]超声探头自动空间标定方法及装置

权利要求书

1.超声探头自动空间标定方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)设计一种扩展N线标定体模，通过在横向和纵向上排布多个N线结构，增加超声图像中的有效基准点数量；

(2)基于扩展N线标定体模超声图像进行快速标定：通过斑点分割、平行线限制和基准点识别的步骤准确识别所有斑点编号，并通过非线性迭代优化方法计算出超声探头标定矩阵；

所述步骤(1)中，扩展N线标定体模的导线孔为三角形，设计多层并且每层上有两个以上的N线结构，一种线为N的斜线，另一种线为N的平行线，将三维N线连接方式投影在前面板上，根据前后面板交点位置定义每条线的编号；在设计连线方式上，上下相邻两层的结构不重复，斜线两端点的水平方向距离小于30mm，相邻层之间的宽度为10mm，共有12层N线，模型中共有51根平行线和33根斜线，采用集合表示体模的l层线集，其中第i层线集中包含：个平行线w^p、个斜线w^o。

2.根据权利要求1所述的超声探头自动空间标定方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，使用直径为0.234mm的尼龙线安装所有N线结构。

3.根据权利要求2所述的超声探头自动空间标定方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，基于以下三个几何特征，通过形态学操作和像素聚类的方式提取斑点的特征，包括位置、形态和强度

a.不同层N线交点的所在直线平行；

b.每层N线的交点中，至少有三个点共线；

c.平行线和任意位置超声平面的交点集与平行线的二维投影点集之间都存在等比变换。

4.根据权利要求3所述的超声探头自动空间标定方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，为了全面描述斑点的形态，使用二元高斯函数拟合斑点形状，为公式(2)：

其中(x_i,y_i)是散斑中第i个像素的位置，I_i是第i个像素的强度，考虑到散斑的强度分布，该方法中μ和δ分别设置为255和10；之后，对所有聚类像素的强度呈线性总和的散斑进行评分。

5.根据权利要求4所述的超声探头自动空间标定方法，其特征在于：在所述步骤(2)的平行线限制中，统计两个候选点连线与水平方向夹角在-20度到20度之间的直线簇，在这些直线簇中找出包含最多直线的角度区间，定义为主方向角度，对角度排序之后，用一个小窗口搜索，找到角度最集中的位置为平行线主方向，选择角度窗口大小为2度；

统计所有保留直线簇的截距，使用具有噪声的基于密度的聚类方法得到截距的聚类集合，保留斑点数量大于3的集合，利用每个集合中的斑点位置和评分计算当前集合的直线方程，并根据直线截距进行排序，从而识别到不同层N基准点所在直线，用D＝{d_ij,i∈[1,m],j∈[1,n_i]}表示图中检测出m层斑点集合，第i层斑点集合包含有n_i个斑点d。