磁干扰环境下基于多传感器的内窥镜姿态定位技术*

在内窥镜临床检查中,医生往往依靠病理经验来判断内窥镜探头在人体内的姿态方位,具有较大的主观误差,影响病灶的诊断结果。虽然电磁跟踪技术EMT(Electro-MagneticTracing)可以对内窥镜的探头进行科学定位从而解决上述问题,但是在铁磁性医疗仪器的干扰下,磁场模型的畸变导致该方法的精度严重下降。提出一种基于多传感器的姿态收敛技术,在电磁定位的基础上增加IMU惯性测量单元,通过四元数微分方程以及双矢量误差收敛模型得到稳定的姿态输出结果;其中,收敛模型采用分离式收敛的FQA算法降低了三轴MEMS磁场传感器的误差发散性,并结合磁干扰阈值判断,保证了在磁干扰环境下内窥镜姿态解算的精度和鲁棒性,实验表明该系统的姿态定位误差小于1o且具有较强的抗干扰性。     

基于FPGA的医用超声内窥镜成像系统的同步控制

介绍了医用超声内窥镜成像系统的工作原理及超声成像驱动控制系统的设计与实现.根据超声成像系统指标,主要讨论了超声波激发、接收电路原理及具体的电路;现场可编程逻辑阵列(FPGA)作为核心控制模块完成对数据传输和相关电路及芯片的控制,主要实现了对超声波的发射、接收、A/D转换以及成像部分同步控制,电路的性能已得到实验的验证.     

基于B样条的冠状动脉树骨架三维重建方法

以B样条曲线为基元，根据两幅不同角度的冠脉造影图像重建冠状动脉树的三维骨架。首先采用B样条曲线的“迭代最近点拟合算法”拟合二维血管中心线，由二维控制点计算三维控制点，然后根据曲线拟合误差和对应点匹配误差优化三维B样条控制点，最后得到冠状动脉树三维骨架的B样条描述。利用临床冠脉造影图像进行冠脉树骨架的三维重建实验，结果表明本重建方法比传统方法在重建精度和算法复杂性上都有较大的改善。     

基于造影图像的冠状动脉血管三维表面重建方法

在冠状动脉树骨架三维重建的基础上,研究了基于造影图像的血管表面重建方法。首先采用B样条曲线拟合血管的三维骨架,建立了骨架点的局部坐标系。同时研究了血管横截面的椭圆模型,并推导了椭圆方程。针对血管树表面重建中的自相交问题,提出一种新型顶点融合技术,给出了融合点的计算方法。最后利用两幅不同角度的临床冠脉造影图像,成功实现了血管的三维表面重建。     

一种用于介入式内窥手术的多传感融合定位方法

在介入式内窥手术中,需要对手术器械精确定位。传统电磁定位(EMT)方法因稳键性低、复杂度高,难以应用于临床。为解决上述问题,在电磁系统的基础上加入惯性传感单元(IMU),实现了多传感定位方法。多种传感信息的融合可提高系统的抗干扰能力。同时,惯性子系统可降低电磁系统的复杂度,提高整体的实用性。实验结果表明,姿态跟踪误差低于1°,位置定位误差低于3mm;即使存在干扰,姿态误差也可被控制在3.5°以内。精度达到临床应用要求。     

基于灰色预测GM(1,1)模型的网格孔洞填补算法

针对三角网格曲面中存在的孔洞提出了一种填补算法.在空洞曲面的投影平面上,每次寻找孔洞多边形最小内角所在顶点,用GM(1,1)模型在孔洞内部插入新点,构造三角形并生成新的孔洞边界多边形,直到所有的孔洞边界多边形全部处理完.最后将平面三角面片返回到三维空间并用基于径向基函数的平滑算法对其进行平滑处理.实例表明用本算法进行孔洞填补能避免出现错误和狭长的三角形,而且和原孔洞边界能光滑连接,对曲率变化较大的孔洞也能得到满意的填补结果.     

利用单模光纤实现干涉条纹实时控制

本文利用单模光纤输出端的微小位移实现了全息干涉条纹的实时控制。解决了利用全息干涉测量法测量物体变化时,由于刚体变形过大使全息干涉条纹判读困难等问题。     

基于灰度梯度的数字图像评价函数

提出用图像灰度梯度向量模方和、Roberts梯度和与拉普拉斯(8邻域微分)算子和作为数字图像的评价函数。建立了上述几种评价函数的数学模型,针对离焦模糊和运动模糊等情况分别给出了实验结果,并进行了比较。它们都有无偏性好、单峰性强、灵敏度高等特点,可用于离焦模糊和运动模糊情况的评价,且灰度梯度向量模方和最理想。     

医学超声内镜中同步编码激励技术的设计与实现

为了提高医学超声内镜系统中的探测深度、分辨率及成像质量,在超声内镜成像系统中采用编码激励技术,首次将普遍用于开关电源电路设计中的"半桥"电路引入超声内镜编码激励电路.在只有正电压电源供电的情况下产生正负高压激励脉冲,利用电机转动的编码信号,设计了基于CPLD的同步编码激励电路,在保证与超声内镜主机FPGA同步的基础上,简化了超声内镜系统内信号的传递.实验中,同步编码激励电路发射的编码激励信号与理论码型一致,通过人体体模实验,获得的回波波形幅度达1.0Vpp,噪声20×10-3VPP~30×10-3Vpp,信噪比高达34 dB,波形与仿真结果一致.     

基于FPGA的单探测器偏振OCT信号解调系统设计

为了探测组织的双折射性质,搭建了以FPGA作为处理芯片的单探测器偏振OCT系统.FPGA利用内部RAM、乘法器、IP核和宏功能模块构建数字正交解调电路,提取偏振OCT干沙信号,获取组织的反射率信息和双折射信息.获取的数据经USH2.0接口送入计算机显示.对玻片和生物组织进行信号解调实脸,结果表明,系统能够对偏振OCT信...