1.一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置,其特征在于:包括水槽和尼龍線,所述水槽由內外兩層共三個透明無頂長方體結構組成,內層水槽包括兩個長方體結構,每個內層長方體水槽較大的兩個相對面鉆有分布同樣的孔,孔徑相同,外層長方體水槽能夠容納兩個內層長方體水槽;所述尼龍線通過水槽壁的孔及塑料膠合劑固定在兩個內層水槽中,其中一個內層水槽中的尼龍線有四條,分為兩組,每組的兩條線平行穿過所述水槽,兩組線交叉形成“井”字結構,采用“井”字結構的交點作為超聲圖像的標記點;另外一個內層水槽中的尼龍線由兩條平行線及一條斜線組成,形成“N”字結構,采用“N”字結構與超聲成像平面的交點作為超聲圖像的標記點。
2.根據權利要求1所述的一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置,其特征在于:在裝置加工制造時,所述尼龍線與內層水槽的相對位置關系已知;標定一體化探頭前,將純凈水注入水槽,標定掃描平面時,一體化探頭在水槽較為狹長的方向進行掃描。
3.一種應用于權利要求1所述電磁定位與B超一體化探頭標定裝置的標定方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)建立世界坐標系S(xw,yw,zw,aw,ew,rw),得到一體化探頭上位置傳感器S的坐標s,兩個內層水槽頂角的坐標mj、mp,“N”字結構尼龍線的斜線兩個端點E、F的坐標ew、fw;
2)用游標卡尺測量“井”字結構尼龍線相對的兩個標記點在世界坐標系下的間距dw;
3)掃描“井”字結構尼龍線,取只有兩個標記點的圖片,經設定閾值后進行二值化處理,自動提取出亮斑中點坐標,得到兩個標記點J1,J2的圖像坐標j1i,j2i,用兩點間的距離公式求得像素距離di,得到像素實際大小α=dw/di;
4)計算“N”線的斜線與超聲平面交點B在圖像坐標系下的坐標pi,計算線段比例
5)由ew、fw計算“N”字結構尼龍線的斜線與超聲平面交點B在世界坐標系下的坐標Pw;
6)通過R=VT·U公式計算圖像坐標系到世界坐標系的旋轉矩陣R;
7)通過計算圖像坐標系到世界坐標系的平移矩陣T,得到標定結果。
4.根據權利要求3所述的一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置的標定方法,其特征在于:在步驟1)中,水槽頂點坐標及尼龍線端點坐標由電磁定位傳感器測得。
5.根據權利要求3所述的一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置的標定方法,其特征在于:在步驟3)中,用一體化探頭由上至下掃描“井”字結構尼龍線,取只有兩個標記點的圖片,經設定閾值后進行二值化處理,自動提取出亮斑中點坐標,得到兩個標記點J1,J2的圖像坐標j1i,j2i,通過兩點間距離公式,求出兩個標記點的像素距離di,即可求得像素實際大小α=dw/di。
6.根據權利要求3所述的一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置的標定方法,其特征在于:在步驟4)中,用一體化探頭由上至下掃描“N”字結構尼龍線,得到三個標記點,經設定閾值后進行二值化處理,自動提取出亮斑中點坐標,得到三個標記點A、B、C的圖像坐標ai、pi、ci,計算線段比例
在步驟5)中,因為“N”字結構尼龍線與超聲平面的交線形成兩個相似三角形ΔBEA、ΔBFC,由于兩個三角形的頂角,即尼龍線端點的世界坐標系下的坐標已知,利用相似關系,即可求得20組“N”字結構尼龍線的斜線與超聲平面交點B在世界坐標系下的坐標Pw,計算公式如下:
pw=ew+kl×(fw-ew)。
7.根據權利要求3所述的一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置的標定方法,其特征在于:在步驟6)中,需先用SVD方法求得的方陣V、U。
8.根據權利要求3所述的一種電磁定位與B超一體化探頭標定裝置的標定方法,其特征在于:在步驟7)中,通過旋轉矩陣R、平移矩陣T即由圖像坐標得到對應的世界坐標系下的坐標,由此,即得標定結果。