[发明专利]一种超声检测图像三维标定方法

摘要

本发明涉及一种超声检测图像三维标定方法，该方法通过超声探头上的接收器实时获取超声探头的位姿信息，从而可将模板中任意点(包括棉线交点)坐标转换至接收器坐标系中；通过超声探头对网状模板中棉线交点的扫描，获得棉线交点的超声图像；通过模板中棉线交点构建空间矢量，按照模板中空间矢量间的几何特性计算超声图像中棉线交点成像点的坐标，进而应用同源点最小二乘匹配计算定位接收器坐标系Or与探头扫描图像坐标系Oi间的关系。与现有技术相比，本发明通过空间矢量关系计算图像坐标系中同源点坐标，避免了以往方法中人工拾取图像同源点坐标时人为因素影响，从而具有标定精度与重建精度高、标定速度快等优点。

主权项

一种超声检测图像三维标定方法，定位接收器与定位发射器连接，其特征在于，该方法通过模板建立同源点空间矢量来计算固定在超声探头上的定位接收器坐标系Or与探头扫描图像坐标系Oi间的关系，所述的模板上设有两层网状棉线，网状棉线在扫描面上有n个棉线交点，所述的标定方法包括以下步骤：1)取超声扫描图像中的点I₁作为基准点，获取I₁在探头扫描图像坐标系上的坐标，I₁在定位接收器坐标系中的坐标R₁为：R₁＝T_r←t·T_t←p·P₁其中，P₁为基准点I₁在模板坐标系Op中的对应坐标，T_r←t为定位发射器坐标系Ot相对于定位接收器坐标系Or的转换矩阵，T_t←p为模板坐标系Op相对于定位发射器坐标系Ot的转换矩阵；2)根据模板上棉线交点的位置在扫描图像中拾取点I₂，获得向量的方向，I₂在模板坐标系Op中的对应坐标为P₂，根据P₁与P₂的距离d₁₂和的方向计算I₂在探头扫描图像坐标系上的坐标，I₂在定位接收器坐标系中的坐标R₂为：R₂＝T_r←t·T_t←p·P₂；3)根据模板上棉线交点的位置在扫描图像中拾取点I₃，I₃在模板坐标系Op中的对应坐标为P₃，向量间的夹角为θ，根据和θ确定的方向，根据P₁与P₃的距离d₁₃和的方向计算I₃在探头扫描图像坐标系上的坐标，I₃在定位接收器坐标系中的坐标R₃为：R₃＝T_r←t·T_t←p·P₃；4)重复步骤2)、3)，获得扫描面上n个棉线交点在定位接收器坐标系与探头扫描图像坐标系中的坐标，并根据以下公式进行同源点最小二乘原理匹配，获得标定矩阵T_r←t：$T_{r\←i}=\underset{R.p}{\min }\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|R_i-({\mathrm{sRI}}_i+p)\left|\right|}^2$其中，R_i为第i个棉线交点在定位接收器坐标系中的坐标，I_i为第i个棉线交点在探头扫描图像坐标系上的坐标，s为比例系数，R为旋转关系矩阵，p为平移向量；5)采集m幅超声扫描图像，重复步骤1)‑4)，计算m个标定矩阵T_r←t的平均值作为最终标定结果。