一种采用光学定位技术的超声探头校准方法

简介：
本发明提供了一种利用光学定位技术精确校准超声探头位置的方法，以提高医学成像精度和诊断准确性。该技术通过结合光学追踪系统与超声设备，确保探头在操作过程中的精准定位，适用于多种医疗场景。 在使用手持二维超声探头进行三维超声图像重建之前，需要先对超声探头进行标定。为了减少所需标定的图像数量并提高效率，在少量标定图下快速准确地完成这项任务，提出了一种基于光学定位技术的超声探头标定方法。 该方法设计了一个由两个互相垂直平面构成的立体模板。在实际操作中，手持超声探头扫描这个模板，并利用光学定位设备获取摄像机与模板以及超声探头和摄像机之间的变换矩阵信息。每次扫描时，可以得到三个交点（即超声波束与三维标定模板三正交轴相交的点），从而构建出总共六个方程用于求解未知数。 当采集到两幅以上图像后，可以通过非线性优化方法计算得出超声探头和其生成图像之间的空间变换矩阵。这些未知量包括六个空间坐标变量以及两个比例因子来调整超声影像大小。 通过仿真实验发现，在使用超过30张标定图时，平均误差可以控制在1毫米以内；而实际操作中当采用20幅以上的标定图片进行校准时，该方法的平均误差也能保持在2毫米以下。这种精度水平已能够满足超声影像导航手术的需求，并为进一步实现高质量三维重建提供了坚实的基础。