[发明专利]一种应用于三维超声成像数据采集中的位置标定方法

摘要

本发明涉及提供一种应用于三维超声成像数据采集中的位置标定方法，借助安装在超声探头上的定位装置获取的超声探头的加速度值和角速度值，计算得到超声探头在两次扫描间隔时间内产生的位移，从而依次推算得到目标空间扫描形成的像素点在世界坐标系中的坐标值，达到了对三维成像数据中需要对采集的每一像素点做精确空间定位的目的，为后续三维影像重建提供了基础保证。

主权项

一种应用于三维超声成像数据采集中的位置标定方法，基于超声设备和数据处理端实施，其特征是，所述超声设备包括超声探头和安装在所述超声探头上的定位装置，所述定位装置包括用于获取所述超声探头的加速度值的三轴加速度计和用于获取所述超声探头的角速度值的三轴陀螺仪；实现步骤包括：根据超声探头的属性在数据处理端建立、存储世界坐标系；超声探头自待采样的目标空间的起始位置开始旋转移动以对目标空间进行扫描，并将目标空间的起始位置扫描形成的像素点置于世界坐标系的原点，将目标空间扫描形成的像素点构成的扫描影像置于世界坐标系的Y‑Z平面；数据处理端将接收自超声探头的像素点以世界坐标系的对应坐标位置存储像素点的灰度值；根据所述三轴加速度计获取的所述超声探头两次扫描时间间隔Δt在方向x，y，z上的加速度值a_x(t)，a_y(t)，a_z(t)，对时间t积分分别计算得到所述超声探头在x，y，z方向上的位移：x向上三轴加速度计所测量位移：d_x＝∫(∫a_x(t)d_t)d_ty向上三轴加速度计所测量位移：d_y＝∫(∫a_y(t)d_t)d_tz向上三轴加速度计所测量位移：d_z＝∫(∫a_z(t)d_t)d_t根据所述三轴陀螺仪获取的所述超声探头两次扫描时间间隔Δt在x，y，z方向上的角速度值ω_x(t)，ω_y(t)，ω_z(t)，对时间t积分分别计算得到所述超声探头在x，y，z方向上的旋转角度：x向上的角速度所产生的旋转角度：θ_x＝∫ω_x(t)d_ty向上的角速度所产生的旋转角度：θ_y＝∫ω_y(t)d_tz向上的角速度所产生的旋转角度：θ_z＝∫ω_z(t)d_t以三轴陀螺仪为坐标原点建立与世界坐标系同方向的右手直角坐标系，并根据计算得到的超声探头在x，y，z方向上的旋转角度计算得到右手直角坐标系内的任意一像素点(X，Y，Z)产生的旋转位移：x向上的旋转位移：D_x＝X cosθ_z+X cosθ_y+Z sinθ_y‑Y sinθ_z‑2X；y向上的旋转位移：D_y＝Y cosθ_x+Y cosθ_z+X sinθ_z‑Z sinθ_x‑2Y；z向上的旋转位移：D_z＝Z cosθ_y+Z cosθ_x+Y sinθ_x‑X sinθ_y‑2Z；对依据三轴加速度计测量的加速度值计算得到的位移和依据三轴陀螺仪测量的角速度值计算得到的旋转位移求和，计算得到超声探头在两次扫描时间间隔Δt内的位移：x向上的位移：Δx＝D_x+d_x；y向上的位移：Δy＝D_y+d_y；z向上的位移：Δz＝D_z+d_z；设首次采样的像素点在世界坐标系中的坐标值为(X，Y，Z)，则下一次采样的像素点在世界坐标系中的坐标值即为上一次采样的像素点的坐标值与扫描间隔时间Δt内产生的位移之和(X+Δx，Y+Δy，Z+Δz)。