技术特征：
1.基于电磁定位的超声探头标定方法，其特征在于，采用标定模板进行，该标定模板包含两块间距为超声探头厚度的面板，两块面板相对布置，且两块面板的相同位置分别具有多个分布不均的小孔，用于使标定线穿过；在两块面板外侧的相同位置分别具有多个立式布置的圆柱，每个圆柱与一个所述小孔相对应，每个圆柱顶端形成有圆锥形凹槽，圆锥形凹槽最低点的高度与小孔中心高度保持一致；在标定时，将标定模板放置于介质溶液中，将固定有电磁传感器的超声探头放置在两个面板之间，采集位于两个面板间的多条标定线中点的超声图像进行处理，获得多条标定线中点的各点的超声图像坐标；利用标定后的电磁探针触碰标定模板两侧的圆锥形凹槽最低点以拾取圆锥形凹槽最低点在电磁发射器坐标系中的坐标，基于多条标定线中点的各点为圆锥形凹槽最低点中各镜像分布的两点间的中点，从而基于圆锥形凹槽最低点在电磁发射器坐标系中的坐标求出多条标定线中点在电磁发射器坐标系中的坐标；利用多条标定线中点的超声图像坐标和电磁发射器坐标系，求出超声图像坐标系到电磁发射器坐标系的转换矩阵，结合电磁传感器在电磁发射器坐标系下的位置信息求出电磁传感器到超声图像坐标系间的转换矩阵，完成超声探头的标定。2.根据权利要求1所述基于电磁定位的超声探头标定方法，其特征在于，对采集的多条标定线中点的超声图像进行处理，获得多条标定线中点的各点的超声图像坐标的步骤包括：首先，对获得的多条标定线中点的原始超声图像进行缩放，将像素坐标转换为空间距离坐标；其中，坐标系原点设置在图像顶部的中点；其次，采用3
×
3窗口进行中值滤波处理以消除图像噪声点，之后利用robert算子进行边缘提取，得到每个标记点的轮廓；最后，利用椭圆拟合函数对每个标记点轮廓进行椭圆拟合，获取每个椭圆的圆心坐标作为多条标定线中点的超声图像坐标，记为x
i
，建立标定模板坐标系k，采用下式对多条标定线中点的超声图像坐标x
i
进一步校正以提高精度：x
′
i
＝
i
t
k
x
k
式中，x
k
是多条标定线中点在标定模板坐标系k中的坐标，x
′
i
是经校正后的多条标定线中点的超声图像坐标，
i
t
k
是从标定模板坐标系k到超声图像坐标系的转换矩阵。3.根据权利要求2所述基于电磁定位的超声探头标定方法，其特征在于，对电磁探针进行标定的过程，包括：将电磁探针的针尖置于标定块中心位置并做旋转运动，电磁探针旋转的同时连续采集电磁传感器在发射器坐标系o
t
下的位置数据；由采集得到的电磁传感器的n组位置数据，得到方程：p
t
＝m
i
·
p
r
+v
i
，i＝2，3，
…
n式中，p
t
是针尖在发射器坐标系中的坐标，p
r
是针尖在传感器坐标系中的坐标；m
i
是电磁探针旋转到第i个位置时，电磁传感器相对于发射器坐标系的3
×
3旋转矩阵；v
i
是电磁探针旋转到第i个位置时，电磁传感器相对于发射器坐标系的3
×
1平移向量；电磁探针在不同的i位置下p
t
是相同的，故有：(m
i-m1)
·
p
r
+v
i-v1＝0，i＝2，3，
…
n
将上述(n-1)个方程相加得令上式简化为：m
·
p
r
＝v将式m
·
p
r
＝v两边同时乘以m的逆矩阵m-1
，求得p
r
；p
r
＝m-1
·
v求得p
r
后，将p
r
代入到式x
′
i
＝
i
t
k
x
k
中，得到不同针尖位置在电磁发射器坐标系下的坐标，从而实现对电磁探针的标定。4.根据权利要求1所述基于电磁定位的超声探头标定方法，其特征在于，该标定模板由3d打印制作而成。
技术总结
本发明公开基于电磁定位的超声探头标定方法，标定模板的两块面板相同位置有分布不均的小孔以使标定线穿过；两面板外侧相同位置有圆柱，每个小孔对应一圆柱，圆锥形凹槽最低点高度与小孔中心高度一致；标定模板置于介质溶液中，电磁探针在两面板间采集标定线中点超声图像，获得超声图像坐标；用标定后电磁探针拾取的圆锥形凹槽最低点在电磁发射器坐标系中坐标，求出标定线中点在电磁发射器坐标系中坐标；利用标定线中点超声图像坐标和电磁发射器坐标系，求超声图像坐标系到电磁发射器坐标系的转换矩阵，结合电磁传感器在电磁发射器坐标系位置求出电磁传感器到超声图像坐标系间转换矩阵，完成超声探头标定。本发明标定流程少、标定精度高。标定精度高。标定精度高。
技术研发人员：姜杉 普刚 杨志永
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2022/9/6