一种基于惯性传感的自适应手术导航方法

针对介入式内窥手术中手术器械实时定位的需要,提出基于惯性导航的手术定位方法,该方法既能够有效避免传统光学定位(OPT)中视线遮挡引发的定位区域受限问题,又能够克服电磁定位(EMT)对磁场干扰过于敏感的问题。从姿态估计与位置定位两个方面分析了传感器干扰的影响,并改进了已有的抗干扰技术。实验结果表明,在磁干扰情况下,姿态估计的误差在3°以内,位置测量的误差在4 mm以内,均达到临床应用要求。     

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...     

基于随机投影和稀疏表示的跟踪算法

针对目标跟踪过程中存在的诸多技术问题,该文提出一种鲁棒的目标跟踪方法。首先,该文采用基于稀疏表示的全局模板描述目标的表观状态,通过构造正负模板以区分目标和背景;然后采用随机投影法对表示模板和候选目标进行降维,以降低算法的时间复杂度;采用粒子滤波法作为目标的运动模型,通过多项式重采样方法进行粒子重采样,以保持粒子的多样性;设计了正负模板更新策略,将正模板分为固定集和更新集,对这两部分在相似度计算和正模板更新时采取不同的处理方法,并且在其中加入目标遮挡的判决机制,从而可以有效避免遮挡的影响;实验结果表明,该算法能够准确跟踪受遮挡、运动模糊等多种复杂场景的目标,与现有跟踪方法相比,所提算法具有更好的准确性和稳定性。     

基于FPGA的超声信号数字正交解调器

利用FPGA设计用于检测微弱超声信号的数字正交解调器.将经高速A/D采样的数字信号分为两路正交的基带信号,通过数字混频、低通滤波和数据抽取,最后从两路正交基带信号中提取出超声回波信号的幅度信息.本文对数字正交解调进行了理论分析,并分别利用FPGA中的内建RAM实现数控振荡器,内嵌乘法器实现数字混频,IP核实现低通滤波器,及宏模块实现数学运算.对玻璃杯的扫描成像实验结果,证明了设计的正确性.     

用于医学超声内窥成像的编码激励技术

为了提高医学超声内窥系统中图像的信噪比,将编码激励技术引入超声成像系统.仿真研究了编码长度和换能器相对带宽对成像信噪比（SNR）提升的影响.发现在采用长度较短的2-5位Barker编码激励时,成像信噪比的提升在编码长度为4位时达到峰值,且信噪比的提升随换能器相对带宽的增加而增加.基于超声内窥成像系统的编码激励实验表明,在峰值激励电压为25 V和换能器相对带宽为20%的情况下,采用编码激励技术能够获得1.85 dB的成像信噪比提升.     

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。     

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。     

医用电子内窥镜成像系统的研制

利用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,研制了医用电子内窥镜的成像系统。主要包括4个部分:光学成像系统,CCD驱动、图像采集、编码电路(驱动CCD、控制图像采集与编码),彩色图像畸变实时校正系统(用于实时在线校正内窥镜光学系统的畸变),视频驱动亮度控制系统(调节光源的发光亮度)。最终研制成具有高分辨率(702×576)彩色图像畸变实时校正功能的医用电子内窥镜系统。