[发明专利]用于跟踪超声自动校准的系统和方法

权利要求书

1.一种用于跟踪超声自动校准的方法，包括：

对定位器(16)进行配置，以(i)跟踪超声换能器(12)在定位器空间(38)内的位置和取向并且(ii)跟踪校准特征(18)在所述定位器空间内的位置和取向；

提供适合于传输超声的超声体积(20)，其中，所述超声体积位于所述定位器空间内；

将所述校准特征(18)置于所述超声体积(20)中；

随着所述超声换能器(12)和所述校准特征(18)的相对定位和取向的改变，采用所述超声探头采集所述超声体积的一系列超声图像(52、54、56、58)；

利用图像处理(62、64、66、68)确定所述校准特征在所述系列超声图像的每个帧内的基于图像的位置和取向；以及

根据(i)所述校准特征(18)在所述系列超声图像的每个内的基于图像的位置和取向；(ii)对于所述系列超声图像中的每个所选帧(52、54、56、68)，所述定位器跟踪的超声换能器(12)的相应位置和取向；以及(iii)对于所述系列超声图像的每个帧，所述定位器跟踪的校准特征(18)的相应位置和取向，来计算跟踪的超声校准的变换参数，其中，所述变换参数将所述定位器坐标空间(L)与所述超声图像空间(I)进行空间关联。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述超声换能器(12)包括耦合至所述换能器的跟踪器(14)，并且其中，所述定位器在所述定位器空间内跟踪所述跟踪器。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述校准特征(18)包括适合于在超声图像中生成至少一个稳定特征的任何工具。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述校准特征(18)还包括针，其中，所述图像处理确定所述针的顶端(19)在所述系列超声图像的每个图像内的位置和取向。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述超声体积(20)包括仓，所述仓包含从由胶体和水组成的组中选择的至少一种。

6.如权利要求1所述的方法，其中，将所述校准特征(18)置于所述超声体积(20)中包括移动所述校准特征通过所述超声体积。

7.如权利要求6所述的方法，其中，移动所述校准特征(18)包括使用具有三个平移接头的机械手臂来移动所述校准特征通过所述超声体积。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述系列超声图像包括N个帧，其中，N大于或者等于3(N≥3)。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述超声图像包含3D图像。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述超声图像包含2D图像，所述方法还包括：

将所述校准特征通过所述超声体积的运动限制在所述2D图像的成像平面中。

11.如权利要求10所述的方法，其中，限制所述运动包括使用将所述运动限制在所述2D成像平面的引导件。

12.如权利要求1所述的方法，其中，通过维持所述超声换能器固定而移动所述校准特征通过所述超声体积来改变所述超声换能器(12)和校准特征(18)的相对定位和取向。

13.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述校准特征(18)的所述基于图像的位置和取向包括对于每个帧(52、54、56、58)对所述超声图像进行处理，以确定所述校准特征的图像位置和图像取向。

14.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述校准特征的图像位置和图像取向还包括将所述校准特征的模板(62、64、66、68)与所述系列超声图像的每帧图像中的所述校准特征的当前图像进行匹配。

15.如权利要求1所述的方法，其中，计算包括使用奇异值分解(SVD)来求解所述变换参数。

16.如权利要求1所述的方法，其中，计算还包括自动计算对于每个超声图像帧的点对，所述点对包括(i)所述校准特征的可识别部分的基于图像的跟踪点P_I以及(ii)所述超声换能器的基于定位器的跟踪点P_L。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述校准特征(18)包含针，并且所述针的可识别部分包括所述针的顶端(19)。