[发明专利]超声换能器的姿态恢复

权利要求书

1.一种用于超声换能器的姿态恢复的系统，该系统包括：

与超声换能器连接的惯性测量单元；

位置传感器，其被定位成感测超声换能器；以及

处理器，其被配置成基于来自位置传感器和惯性测量单元的输出来确定超声换能器的姿态。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述惯性测量单元包括加速度计、陀螺仪、磁力计或其组合。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述超声换能器在导管中，并且其中所述惯性测量单元在导管中在超声换能器的阵列的一厘米内。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述超声换能器包括多个不透射线标记，并且其中所述位置传感器包括被配置成对不透射线标记成像的x射线成像器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述超声换能器包括具有线、曲线或区域形状图案的发光二极管的手持换能器，并且其中所述位置传感器包括具有被配置成将信息与发光二极管的频率范围隔离的滤波器的摄像机。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述超声换能器包括腹腔镜，并且其中所述惯性测量单元被定位在腹腔镜的具有阵列的一部分中，所述部分可相对于腹腔镜的另一部分旋转。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成利用在比来自位置传感器的输出更高频率的来自惯性测量单元的输出确定姿态，所述姿态在更高的频率确定。

8.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置成根据来自x射线成像器的图像的图像处理来确定姿态，所述图像处理包括基于来自先前姿态的反馈的来自惯性测量单元的针对某个阶段的姿态信息。

9.根据权利要求1所述的系统，所述位置传感器包括与超声换能器或无线定位系统连接的超声扫描仪。

10.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置成利用限制针对姿态的搜索空间的惯性测量单元的输出来确定姿态。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成利用表面点云来初始化姿态的确定。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成利用基于所述输出的期望最大化滤波器来确定姿态。

13.一种用于超声换能器的姿态恢复的系统，所述系统包括：

超声换能器的手持外罩；

被定位在所述手持外罩上的发光二极管，所述发光二极管形成邻近、视觉上连接的光源的几何图案；

被定位成捕获发光二极管的图像的摄像机；

滤波器，其被配置成减少在不同于发光二极管的发射频率的频率处的所述图像中的信号；以及

处理器，其被配置成基于由滤波器输出的图像和来自几何图案的模型的二维投影之间的差异的最小化来确定姿态。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述发光二极管被嵌入在手持外罩中，其具有分布在非平面三维表面上的几何图案。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述几何图案包括视觉上连接的光源的一个或多个线、曲线、二维形状或其组合。

16.根据权利要求13所述的系统，其中所述处理器被配置成利用根据姿态的先前估计或手持外罩的至少一部分的三维点云的初始化来确定姿态。

17.根据权利要求13所述的系统，还包括手持外罩上的惯性测量单元，其中所述处理器被配置成基于惯性测量单元的输出和所述最小化来确定姿态。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述处理器被配置成利用所述输出基于所述最小化来确定姿态，所述输出限制所述最小化的搜索，利用作为所述输出的取向细化所述最小化，或其组合。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述手持外罩包括腹腔镜，其具有在可插入患者体内的第一部分上的惯性测量单元以及在第一部分被插入患者体内的同时所手持的第二部分上的发光二极管。

20.一种用于超声换能器的姿态恢复的系统，所述系统包括：

导管，其具有声学换能器元件阵列、惯性传感器和不透射线标记；

x射线成像器，其被配置成在导管在患者体内的同时对导管成像；

处理器，其被配置成利用来自x射线成像器的图像和惯性传感器的输出确定阵列的姿态。