CN112472133A - 一种超声探头的姿态监控方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声探头的姿态监控方法及装置，所述监控方法包括：获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息；根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离；根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整。本发明通过在超声探头上安装光结构相机，红外测距传感器与压力传感器，使各个传感器共同配合获得超声探头与待扫描部位的位置信息，距离和贴合状态，根据获得的数据进行逻辑判断并控制超声探头进行相应的运动状态调整，从而超声探头不会贴合待扫描部位太紧或者施加压力过大，提高了超声扫描成像质量和不会引起患者的不良反应。
Description
技术领域
本发明涉及超声探头技术领域，尤其涉及一种超声探头的姿态监控方法及装置。
背景技术
对于超声手术导航***，在医生手动执行手术时，机械臂控制探头跟踪手术器械，或固定在手术部位进行实时扫描成像。超声扫描需要探头在皮肤上施加适当的压力，需要实时监测探头与皮肤的贴合状态，调整探头，避免贴合不紧密或者施加压力过大的情况。
现有技术中是将应变片贴在探头表面，通过应变片来实现监测探头与皮肤的贴合状态，但是贴应变片会影响被贴部位的探头工作，因此不能贴过多，而过少则不能有效监测贴合情况，可见现有技术中贴应变片的方式效果并不好。
因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种一种超声探头的姿态监控方法及装置，旨在解决现有技术中的超声探头采用贴应变片检测与扫描部位的贴合状态时，调整超声探头的效果非常不好，使得超声探头与扫描部位贴合不紧密或者施加压力过大的情况发生，导致超声扫描成像质量差且患者不舒适。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种超声探头的姿态监控方法，其中，所述方法包括：
获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息；
根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离；
根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整。
在一种实现方式中，所述获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息，包括：
通过预设的结构光相机获取待扫描区域的图像，其中，所述结构光相机与所述超声探头固定在一起；
根据待扫描区域的图像，确定所述超声探头相对于待扫描部位的位置信息。
在一种实现方式中，所述根据待扫描区域的图像，确定所述超声探头相对于待扫描部位的位置信息，包括：
将待扫描区域的图像输入至预设的目标检测网络中，确定出所述待扫描区域中的待扫描部位的位置；
根据所述待扫描部位的位置，确定出所述超声探头相对于所述待扫描部位的位置信息。
在一种实现方式中，所述目标检测网络的构建方式包括：
预先通过结构光相机发射与接受红外得到待扫描区域的图像，并将所述待扫描区域的图像与相机的RGB图像配准得到深度图上各像素的彩色信息；将原有的三通道图像扩展为RGB-XYZ的六通道图像；
根据所述彩色信息，确定出待扫描区域中的待扫描部位的像素区域，并打上标签，构训练集，所述训练集中包括有预先在不同扫描阶段中按照同等比例从待扫描区域的图像中截取的图像帧；
使用MobileNet作为基础网络，并使用所述训练集对MobileNet进行训练，得到所述目标检测网络。
在一种实现方式中，所述根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离，包括：
根据位置信息，启动预设在所述超声探头上的红外测距传感器，所述红外测距传感器设置有四个，且呈对称设置；
通过所述红外测距传感器，测量所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离。
在一种实现方式中，根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整，包括：
根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态；
根据所述贴合状态，获取所述超声探头的压力数据，所述压力数据基于所述超声探头上设置的压力传感器得到的；
根据所述压力数据，得到所述超声探头的姿态，对所述超声探头的姿态进行调整。
第二方面，本发明提供一种超声探头的姿态监控装置，其中，所述装置包括：超声探头；设置在所述超声探头上的光结构相机；设置在所述超声探头上的红外测距传感器；所述结构光相机与所述超声探头固定在一起，用于采集待扫描区域的图像；所述红外测距传感器用于测量所述超声探头与待扫描部位之间的距离。
在一种实现方式中，所述红外测距传感器设置有四个，且对称设置在所述超声探头上。
在一种实现方式中，所述超声探头上还是设置有压力传感器，所述压力传感器用于获取所述超声探头在扫描是与待扫描部位之间的压力数据。
在一种实现方式中，所述超声探头还与机械臂连接，所述机械臂与所述压力传感器以及所述红外测距传感器连接，以通过所述所述压力传感器以及所述红外测距传感器的反馈来控制机械臂调整所述超声探头的姿态。
有益效果：本发明提供了一种超声探头的姿态监控方法及装置，通过在超声探头上安装光结构相机，红外测距传感器与压力传感器，使各个传感器共同配合获得超声探头与待扫描部位的位置信息，距离和贴合状态，根据获得的数据进行逻辑判断并控制超声探头进行相应的运动状态调整，从而超声探头不会贴合待扫描部位太紧或者施加压力过大，提高了超声扫描成像质量和不会引起患者的不良反应。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种超声探头的姿态监控装置侧面示例图。
图2为本发明实施例提供的一种超声探头的姿态监控装置正面示例图。
图3为本发明实施例提供的一种超声探头的姿态监控方法整体流程图。
图4为本发明实施例提供的一种超声探头的姿态监控方法中确定超声探头相对于待扫描部位的位置信息流程图。
图5本发明实施例提供的一种超声探头的姿态监控方法中确定超声探头与待扫描部位之间的距离流程图。
图6本发明实施例提供的一种超声探头的姿态监控方法中对超声探头的姿态进行调整的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
对于超声手术导航***，在医生手动执行手术时，机械臂控制探头跟踪手术器械，或固定在手术部位进行实时扫描成像。超声扫描需要探头在皮肤上施加适当的压力，需要实时监测探头与皮肤的贴合状态，调整探头，避免贴合不紧密或者施加压力过大的情况。
现有技术中是将应变片贴在探头表面，通过应变片来实现监测探头与皮肤的贴合状态，但是贴应变片会影响被贴部位的探头工作，因此不能贴过多，而过少则不能有效监测贴合情况，可见现有技术中贴应变片的方式效果并不好。
为了解决现有技术的问题，本实施例提供了一种超声探头的姿态监控方法及装置。应用本发明时，首先利用超声探头对待扫描部位进行扫描，超声探头上的结构光相机会将待扫描部位的图像输入至预设的目标检测网络中进行图像处理，目标检测网络是通过训练而来的，在进行正式超声扫描之前，按照算法对采样获取的待扫描部位的图像进行处理训练构成目标检测网络，待扫描部位的图像在检测网络中进行图像处理后，得到了待扫描部位的位置信息，同时超声探头上的红外测距传感器测量与待扫描部位的距离，以及超声探头上的压力传感器也在检测超声探头与待扫描部位之间的压力获取压力数据，各个传感器共同配合进行实时检测数据和传输数据至***，***根据算法进行实时逻辑判断和控制机械臂，机械臂带动超声探头按照算法轨迹进行运动，调整超声探头的姿态，从而使超声探头在扫描过程中以最佳的姿态贴合待扫描部位，提高了超声扫描成像质量和不会引起患者的不良反应。
具体实施时，如图1和图2所示，10为结构光相机，20为红外测距传感器，30为压力传感器，40为超声探头的超声发射部，超声探头50的超声发射部40与光结构相机10以及所述红外测距传感器齐平。本发明的超声探头加载了多个传感器共同实时检测超声探头与待扫描部位的贴合状态，同时兼顾视觉指引和压力指引，例如
根据检测的数据可以通过实时视觉指引和压力指引调整超声探头，使贴合状态最佳。在对待扫描部位进行正式超声扫描之前，需要对人体的待扫描部位进行多次采样图像处理构建目标检测网络，目标网络用于获取超声探头与待扫描部位的相对位置，即利用固定在超声探头上的光结构相机对待扫描部位进行图像录入，将扫描的图像输入至目标神经网络当中，按照算法进行图像配准并打上标签，以MobileNet作为基础网络训练成目标检测网络；做好准备工作之后，正式进行超声扫描时，超声探头进行移动贴在待扫描部位上，此时，结构光相机也正在实时扫描图像，并将图像输入至目标检测网络当中；目标检测网络输出超声探头相对于待扫描部位的位置信息，根据位置信息打开超声探头上的红外测距传感器，测量超声探头与待扫描部位之间的距离，***根据距离数据和超声探头上的压力传感器所测的压力数据按照算法进行逻辑判断，***根据逻辑判断的结果按照PID算法实时控制超声探头，对超声探头的姿态进行调整，超声探头在整个超声扫描过程都会以最佳姿态进行扫描。
举例说明，超声扫描和控制超声探头的姿态是同时进行的，在超声扫描开始的第一阶段，机械臂控制超声探头以20cm/s的速度高速度运动到规划路径中距离皮肤10cm高的位置，结构光相机在运动结束后采一帧图像，开启红外测距传感器计算当前探头与皮肤距离是否到达待扫描皮肤以上10cm-15cm的位置，未达到则以10cm/s的速度继续运动，达到则减速到2cm/s进入下一阶段。在第二阶段，需要红外测距传感器实时监控超声探头与皮肤的距离，不断反馈超声探头与皮肤的距离，当超声探头与皮肤距离1cm时，开始减速到0.5cm/s，监控压力传感器采集的压力数据，当两端压力传感器接触压力均为5-8N，且差值小于1N时，或由红外测距传感器测得超声探头接触皮肤后压入了1cm，进入第三阶段也就是扫描阶段。第三阶段在压力传感器和结构光相机共同检测下以0.5cm/s的速度完成扫描任务，当扫描过程中如果压力不平衡则旋转超声探头以平衡压力；如果探头两端压力均很小，或红外测距传感器测得压力传感器两端未接触，而压入深度足够，则以结构光相机指导继续扫描，在此过程中，使超声探头方向与皮肤像素的垂线共线，保证超声探头始终正压皮肤。扫描结束后，以20cm/s的速度回到初始位置，完成超声扫描任务。
在第三阶段中，是用PID算法控制机械臂，从而调整超声探头的姿态，定义超声探头的正面按照右手法则建立直角坐标系，以超声探头的超声发生部发射方向加上直角坐标系建立三维坐标系,压力传感器测量数据F1,F2<m＝0.05N：认为当前探头并未与皮肤接触。根据四个红外测距传感器分别测量的距离，计算超声探头与皮肤的距离，根据三维坐标调整超声探头姿态，具体措施为：计算四个红外测距传感器测量均值，并计算每一个红外测距传感器测量的距离与均值的差值，按照差值的绝对值由大到小的顺序对相应的方向进行偏转，以实时的差值数值作为输入，使用一PID控制器对旋转速度进行调整，直到各差值的绝对值小于dL＝1cm。再由四个红外测距传感器均值计算探头与待扫查组织表面的距离，以此距离使用PID控制器控制超声探头向下运动，直至超声探头与皮肤接触，压力传感器传输压力信号。压力传感器测量数据F1,F2>u＝0.5N,则当前开始接触，若F1,F2<m＝2N或F1,F2>M＝4N,则当前超声探头与皮肤接触过紧或过松，采用PID控制策略控制超声探头远离或靠近皮肤。若测量值2N<F1,F2<4N，认为当前接触力合适，计算差值dF＝F1-F2,若dF>0.3N，则使用PID控制调整绕Y轴角度，使得探头X轴平行于皮肤表面。对沿Y轴方向的红外测距传感器测量结果作差dL，若dL>1cm，使用PID控制器对绕X轴方向的角度进行调整。最终超声探头可施加合适大小的力在皮肤上，并且探头严格垂直于扫查组织表面，最后进行图像采集。
示例性方法
本实施例提供了一种超声探头的姿态监控方法，具体如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息。
在应用本发明时，可以同时做超声检测和对超声探头的检测姿态进行调整，但是应用之前先要做一些准备工作，即首先利用超声探头上的结构光相机采集待扫描区域图像样本，用图像样本按照算法进行训练成目标检测网络，正式进行超声扫描时，结构光相机随着超声探头扫描待扫描部位而一起扫描待扫描部位，并输入至目标检测网络，从而根据目标检测网络输出的结果就可以获得待扫描部位的位置信息。
在一种实现方式中，如图4所示，所述步骤S100具体包括如下步骤：
S101、通过预设的结构光相机获取待扫描区域的图像，其中，所述结构光相机与所述超声探头固定在一起；
S102、根据待扫描区域的图像，确定所述超声探头相对于待扫描部位的位置信息。
具体实施时，如图1和图2所示，结构光相机与超声探头固定在一起，在正式进行扫描之前，需要使用结构光相机采样图像进行训练得到目标检测网络，即预先通过结构光相机发射和接受红外得到待扫描区域的图像，并将待扫描区域的图像与相机的RGB图像配准得到深度图的彩色值，并扩展为RBG-XYZ的六通道图，根据彩色信息，确定出待扫描区域中的待扫描部位的位置，并打上标签，构建训练集，训练集中包括有预先在不同扫描阶段中按照同等比例从待扫描区域的图像中截取的图像帧；使用MobileNet作为基础网络，并使用训练集对MobileNet进行训练，得到所述目标检测网络。
在正式进行超声扫描时，超声探头扫描待扫描部位，同时通过预设的结构光相机获取待扫描区域的图像，根据待扫描区域的图像，就可以确定超声探头相对于待扫描部位的位置信息，具体的，是将预设的结构光相机扫描待扫描区域的图像输入至预设的目标检测网络中，确定出所述待扫描区域中的待扫描部位的位置，根据待扫描部位的位置，确定出超声探头相对于待扫描部位的位置信息。
举例说明，目标检测网络选择目前最为先进的one-stage目标检测方法SSD(Single Shot MultiBox Detector)，以MobileNet作为基础网络，可在保证精度的情况下，使用较少的计算资源，输入图片先经过第一个MobileNet网络提取第一个大尺度特征图，再依次经过多次特征提取，得到不同大小的特征图，每个尺度的特征图都会参与检测，大尺度特征图对小尺寸物体敏感，而小尺度特征图对尺寸物体敏感，这样的特征金字塔网络结构(feature pyramid network)可以实现对不同尺寸物体的检测。在目标检测任务中，训练样本为先验框，正负样本非常不平衡，因此SSD网络对负样本进行抽样，抽样时按照置信度误差(预测背景的置信度越小，误差越大)进行降序排列，选取误差的较大的top-k作为训练的负样本，以保证正负样本比例接近1:3。损失函数定义为位置误差(locatization loss，loc)与置信度误差(confidence loss,conf)的加权和：
其中N是先验框的正样本数量。这里xpij∈{1,0}为一个指示参数，当xpij＝1时表示第i个先验框与第j个ground truth匹配，并且ground truth的类别为p。c为类别置信度预测值。l为先验框的所对应边界框的位置预测值，而g是ground truth的位置参数。
目标网络要用于实际当中需要通过训练集进行训练,关于训练数据的采集，首先由机械臂沿规划的轨迹进行多次移动，带动结构光相机，将结构光相机开启，进行多次固定规划的扫描，待扫描区域的图像与相机的RGB图像配准得到各像素的深度信息，并记录下相机视频，查看视频和根据深度信息，人工判断皮肤所在位置，手动画ground truth并标记好探头和人体表面特征，做上标签，为了使得训练集分布均衡，在视频中不同的扫描阶段应当按同等比例采样截取视频帧，以这些截取的视频帧为数据集，保存图片。采用水平翻转，随机裁剪加颜色扭曲，随机采集块域的方式扩增数据集得到3000张图片，再将图片存入工作站完成训练。
在进行正式扫描时，将结构光相机扫描的图像输入至目标检测网络，得到超声探头相对于待扫描部位的位置信息。
步骤S200、根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离。
***在获取到了超声探头相对于所述待扫描部位的位置信息后，就可以启动设置在超声探头上的红外测距传感器，***控制红外测距传感器工作，确定超声探头与待扫描部位之间的距离。
在一种实现方式中，如图5所示，所述步骤S200具体包括如下步骤：
S201、根据位置信息，启动预设在所述超声探头上的红外测距传感器，所述红外测距传感器设置有四个，且呈对称设置；
S202、通过所述红外测距传感器，测量所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离。
具体实施时，如图1和图2所示，在超声探头上设置红外测距传感器，红外测距传感器一共设置有四个，环绕在超声探头上，呈对称设置。
***根据获得的位置信息，启动预设在超声探头上的红外测距传感器，红外测距传感器发射红外线和接收红外线的模拟信号，将模拟信号转换成数字信号后，***根据光的物理特性和接收的数据进行数学程序计算，最终测量超声探头与待扫描部位之间的距离。
步骤S300、根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整。
最后，***根据得到的距离数据按照算法进行逻辑判断，确定超声探头与待扫描部位之间的贴合状态，同时超声探头设置的压力传感器也在实时检测超声探头与待扫描部位的压力，***根据检测的压力和贴合状态进行算法逻辑判断，得到超声探头的姿态，并根据判断的结果算法对超声探头的运动状态进行调整，从而对超声探头的姿态进行调整。
在一种实现方式中，如图6所示，所述步骤S300具体包括如下步骤：
S301、根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态；
S302、根据所述贴合状态，获取所述超声探头的压力数据，所述压力数据基于所述超声探头上设置的压力传感器得到的；
S303、根据所述压力数据，得到所述超声探头的姿态，对所述超声探头的姿态进行调整。
具体实施时，在***获取前一阶段所得出的距离数据后，就可以将距离数据按照算法进行逻辑判断，根据判断的结果确定超声探头与待扫描部位之间的贴合状态，根据贴合状态加上超声探头上设置的压力传感器检测压力进行辅助获取超声探头的压力数据，如图1和图2所示，压力传感器设置有2个，根据压力数据就可以得到超声探头的姿态，***继续对姿态进行后续算法的逻辑判断，并控制机械臂，机械臂按照算法轨迹进行移动，从而带动机械臂上的超声探头进行移动调整超声探头的姿态，使得超声探头与待扫描部位不会贴合的太松也不会太紧，即使是在整个扫描动态移动过程中，超声探头都会进行自适应调整，以最佳的姿态贴合待扫描部位，提高了超声扫描成像质量和不会引起患者的不良反应。
综上，本发明通过在超声探头上安装光结构相机，红外测距传感器与压力传感器，使各个传感器共同配合获得超声探头与待扫描部位的位置信息，距离和贴合状态，根据获得的数据进行逻辑判断并控制超声探头进行相应的运动状态调整，从而超声探头不会贴合待扫描部位太紧或者施加压力过大，提高了超声扫描成像质量和不会引起患者的不良反应。
示例性设备
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种超声探头的姿态监控装置，该装置可使用上述一种超声探头的姿态监控方法的任一方案，同时，一种超声探头的姿态监控方法的任一方案也可以应用在该装置上。
所述装置包括：超声探头50；设置在所述超声探头50上的光结构相机；设置在所述超声探头50上的红外测距传感器20；所述结构光相机10与所述超声探头50固定在一起，用于采集待扫描区域的图像；所述红外测距传感器20用于测量所述超声探头50与待扫描部位之间的距离。
在一种实现方式中，所述红外测距传感器20设置有四个，且对称设置在所述超声探头50上。
在一种实现方式中，所述超声探头上还设置有压力传感器30，所述压力传感器30设置有两个，所述压力传感器30用于获取所述超声探头50与待扫描部位之间的压力数据。
在一种实现方式中，所述超声探头50还与机械臂连接，所述机械臂与所述压力传感器30以及所述红外测距传感器20连接，以通过所述所述压力传感器30以及所述红外测距传感器20的反馈来控制机械臂调整所述超声探头的姿态。
其他实现方式在示例性方法中已经阐述，这里不再说明。
综上，本发明公开了一种超声探头的姿态监控方法及装置，所述监控方法包括：获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息；根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离；根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整。本发明通过超声探头对待扫描部位进行扫描，超声探头上的结构光相机会将待扫描部位的图像输入至预设的目标检测网络中进行图像处理，目标检测网络是通过训练而来的，在进行正式超声扫描之前，按照算法对采样获取的待扫描部位的图像进行处理训练构成目标检测网络，待扫描部位的图像在检测网络中进行图像处理后，得到了待扫描部位的位置信息，同时超声探头上的红外测距传感器测量与待扫描部位的距离，以及超声探头上的压力传感器也在检测超声探头与待扫描部位之间的压力获取压力数据，各个传感器共同配合进行实时检测数据和传输数据至***，***根据算法进行实时逻辑判断和控制机械臂，机械臂带动超声探头按照算法轨迹进行运动，调整超声探头的姿态，从而使超声探头在扫描过程中以最佳的姿态贴合待扫描部位，提高了超声扫描成像质量和不会引起患者的不良反应。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使响应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种超声探头的姿态监控方法，其特征在于，所述方法包括：
获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息；
根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离；
根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整。
2.根据权利要求1所述的超声探头的姿态监控方法，其特征在于，所述获取超声探头相对于待扫描部位的位置信息，包括：
通过预设的结构光相机获取待扫描区域的图像，其中，所述结构光相机与所述超声探头固定在一起；
根据待扫描区域的图像，确定所述超声探头相对于待扫描部位的位置信息。
3.根据权利要求2所述的超声探头的姿态监控方法，其特征在于，所述根据待扫描区域的图像，确定所述超声探头相对于待扫描部位的位置信息，包括：
将待扫描区域的图像输入至预设的目标检测网络中，确定出所述待扫描区域中的待扫描部位的位置；
根据所述待扫描部位的位置，确定出所述超声探头相对于所述待扫描部位的位置信息。
4.根据权利要求3所述的超声探头的姿态监控方法，其特征在于，所述目标检测网络的构建方式包括：
预先通过结构光相机发射与接受红外得到待扫描区域的图像，并将所述待扫描区域的图像与相机的RGB图像配准得到深度图上各像素的彩色信息；将原有的三通道图像扩展为RGB-XYZ的六通道图像；
根据所述彩色信息，确定出待扫描区域中的待扫描部位的像素区域，并打上标签，构训练集，所述训练集中包括有预先在不同扫描阶段中按照同等比例从待扫描区域的图像中截取的图像帧；
使用MobileNet作为基础网络，并使用所述训练集对Mobi leNet进行训练，得到所述目标检测网络。
5.根据权利要求1所述的超声探头的姿态监控方法，其特征在于，所述根据所述位置信息，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离，包括：
根据位置信息，启动预设在所述超声探头上的红外测距传感器，所述红外测距传感器设置有四个，且呈对称设置；
通过所述红外测距传感器，测量所述超声探头与所述待扫描部位之间的距离。
6.根据权利要求1所述的超声探头的姿态监控方法，其特征在于，根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态，得到所述超声探头的姿态，并对所述超声探头的运动状态进行调整，包括：
根据所述距离，确定所述超声探头与所述待扫描部位之间的贴合状态；
根据所述贴合状态，获取所述超声探头的压力数据，所述压力数据基于所述超声探头上设置的压力传感器得到的；
根据所述压力数据，得到所述超声探头的姿态，对所述超声探头的姿态进行调整。
7.一种超声探头的姿态监控装置，其特征在于，所述装置包括：超声探头；设置在所述超声探头上的光结构相机；设置在所述超声探头上的红外测距传感器；所述结构光相机与所述超声探头固定在一起，用于采集待扫描区域的图像；所述红外测距传感器用于测量所述超声探头与待扫描部位之间的距离。
8.根据权利要求7所述的超声探头的姿态监控装置，其特征在于，所述红外测距传感器设置有四个，且对称设置在所述超声探头上。
9.根据权利要求8所述的超声探头的姿态监控装置，其特征在于，所述超声探头上还是设置有压力传感器，所述压力传感器用于获取所述超声探头与待扫描部位之间的压力数据。
10.根据权利要求9所述的超声探头的姿态监控装置，其特征在于，所述超声探头还与机械臂连接，所述机械臂与所述压力传感器以及所述红外测距传感器连接，以通过所述所述压力传感器以及所述红外测距传感器的反馈来控制机械臂调整所述超声探头的姿态。
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|---|---|
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112998759A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-06-22 | 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 | 组织弹性检测方法、装置和*** |
| CN113093193A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-09 | 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 | 超声信号触发方法、装置和*** |
| CN113616945A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-09 | 湖北美睦恩医疗设备有限公司 | 一种基于聚焦超声图像识别的检测方法及美容美体装置 |
| CN113759001A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-07 | 成都汇声科技有限公司 | 获得并处理超声数据的方法 |
| CN113951932A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-01-21 | 上海深至信息科技有限公司 | 一种超声设备的扫查方法及设备 |
| CN114041828A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-02-15 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 超声扫查控制方法、机器人及存储介质 |
| CN114748101A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-07-15 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 超声扫查控制方法、***及计算机可读存储介质 |
| CN115177210A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-14 | 重庆医科大学 | 一种光声断层成像***及方法 |
| WO2024090190A1 (ja) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | ソニーグループ株式会社 | 超音波検査装置、検査方法、およびプログラム |
Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040254460A1 (en) * | 2001-09-11 | 2004-12-16 | Burcher Michael Richard | Method and apparatus for ultrasound examination |
| US20120101388A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Gaurav Tripathi | System for Locating Anatomical Objects in Ultrasound Imaging |
| CN102551804A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-11 | 重庆海扶(Hifu)技术有限公司 | 减少图像伪影的超声治疗仪监控***及其图像获取方法 |
| US20130296707A1 (en) * | 2010-12-18 | 2013-11-07 | Massachusetts Institute Of Technology | User interface for ultrasound scanning system |
| US20150297177A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | The Johns Hopkins University | Robot assisted ultrasound system |
| CN108095761A (zh) * | 2012-03-07 | 2018-06-01 | 齐特奥股份有限公司 | 空间对准设备、空间对准***及用于指导医疗过程的方法 |
| CN109288541A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-01 | 深圳市比邻星精密技术有限公司 | 基于超声扫查的机器人***及其扫查方法 |
| CN109480906A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 无锡祥生医疗科技股份有限公司 | 超声换能器导航***及超声成像设备 |
| CN109567864A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-05 | 上海浅葱网络技术有限公司 | 一种可定位的超声探头 |
| CN110363803A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-22 | 深圳市思锐视科技有限公司 | 一种结合深度图切片和神经网络的目标检测方法和*** |
| CN110488745A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-22 | 上海交通大学 | 一种人体自动超声扫描机器人、控制器及控制方法 |
| CN110755110A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-07 | 浙江伽奈维医疗科技有限公司 | 一种基于机械臂单元的三维超声扫查装置及方法 |
| CN111084638A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-05-01 | 常州市第二人民医院 | 一种超声探头表面压力检测装置 |
| US20200194117A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | University Of Maryland, College Park | Systems, methods, and media for remote trauma assessment |
| CN111488857A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-04 | 北京华捷艾米科技有限公司 | 一种三维人脸识别模型训练方法及装置 |
| CN111652085A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-11 | 东莞理工学院 | 基于2d与3d特征结合的物体识别方法 |
| CN111820917A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-10-27 | 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 | 一种双目视采血装置及具有该装置的采血机器人 |
| CN111950543A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | 一种目标检测方法和装置 |
| CN112022346A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-04 | 同济大学 | 一种全自动静脉穿刺识别一体机器人的控制方法 |
| CN215128942U (zh) * | 2020-12-22 | 2021-12-14 | 深圳市德力凯医疗设备股份有限公司 | 一种超声探头的姿态监控装置 |
-
2020
- 2020-12-22 CN CN202011528675.5A patent/CN112472133B/zh active Active
Patent Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040254460A1 (en) * | 2001-09-11 | 2004-12-16 | Burcher Michael Richard | Method and apparatus for ultrasound examination |
| US20120101388A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Gaurav Tripathi | System for Locating Anatomical Objects in Ultrasound Imaging |
| US20130296707A1 (en) * | 2010-12-18 | 2013-11-07 | Massachusetts Institute Of Technology | User interface for ultrasound scanning system |
| CN102551804A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-11 | 重庆海扶(Hifu)技术有限公司 | 减少图像伪影的超声治疗仪监控***及其图像获取方法 |
| CN108095761A (zh) * | 2012-03-07 | 2018-06-01 | 齐特奥股份有限公司 | 空间对准设备、空间对准***及用于指导医疗过程的方法 |
| US20150297177A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | The Johns Hopkins University | Robot assisted ultrasound system |
| CN109288541A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-01 | 深圳市比邻星精密技术有限公司 | 基于超声扫查的机器人***及其扫查方法 |
| US20200194117A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | University Of Maryland, College Park | Systems, methods, and media for remote trauma assessment |
| CN109480906A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 无锡祥生医疗科技股份有限公司 | 超声换能器导航***及超声成像设备 |
| CN109567864A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-05 | 上海浅葱网络技术有限公司 | 一种可定位的超声探头 |
| CN111950543A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | 一种目标检测方法和装置 |
| CN110363803A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-22 | 深圳市思锐视科技有限公司 | 一种结合深度图切片和神经网络的目标检测方法和*** |
| CN110488745A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-22 | 上海交通大学 | 一种人体自动超声扫描机器人、控制器及控制方法 |
| CN110755110A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-07 | 浙江伽奈维医疗科技有限公司 | 一种基于机械臂单元的三维超声扫查装置及方法 |
| CN111084638A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-05-01 | 常州市第二人民医院 | 一种超声探头表面压力检测装置 |
| CN111488857A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-04 | 北京华捷艾米科技有限公司 | 一种三维人脸识别模型训练方法及装置 |
| CN111652085A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-11 | 东莞理工学院 | 基于2d与3d特征结合的物体识别方法 |
| CN111820917A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-10-27 | 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 | 一种双目视采血装置及具有该装置的采血机器人 |
| CN112022346A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-04 | 同济大学 | 一种全自动静脉穿刺识别一体机器人的控制方法 |
| CN215128942U (zh) * | 2020-12-22 | 2021-12-14 | 深圳市德力凯医疗设备股份有限公司 | 一种超声探头的姿态监控装置 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113093193A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-09 | 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 | 超声信号触发方法、装置和*** |
| CN112998759A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-06-22 | 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 | 组织弹性检测方法、装置和*** |
| CN113616945A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-09 | 湖北美睦恩医疗设备有限公司 | 一种基于聚焦超声图像识别的检测方法及美容美体装置 |
| CN113616945B (zh) * | 2021-08-13 | 2024-03-08 | 湖北美睦恩医疗设备有限公司 | 一种基于聚焦超声图像识别的检测方法及美容美体装置 |
| CN113759001B (zh) * | 2021-09-24 | 2024-02-27 | 成都汇声科技有限公司 | 获得并处理超声数据的方法 |
| CN113759001A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-07 | 成都汇声科技有限公司 | 获得并处理超声数据的方法 |
| CN113951932A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-01-21 | 上海深至信息科技有限公司 | 一种超声设备的扫查方法及设备 |
| CN114041828B (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-29 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 超声扫查控制方法、机器人及存储介质 |
| CN114041828A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-02-15 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 超声扫查控制方法、机器人及存储介质 |
| CN114748101B (zh) * | 2022-06-15 | 2022-11-01 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 超声扫查控制方法、***及计算机可读存储介质 |
| CN114748101A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-07-15 | 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 | 超声扫查控制方法、***及计算机可读存储介质 |
| CN115177210A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-14 | 重庆医科大学 | 一种光声断层成像***及方法 |
| WO2024090190A1 (ja) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | ソニーグループ株式会社 | 超音波検査装置、検査方法、およびプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112472133B (zh) | 2024-07-09 |
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