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机械臂辅助光学相干层析成像系统的标定与探头位姿优化
1
作者
吴传超
张治祥
+2 位作者
苏宏锦
张佳莹
薛鹏
《数据采集与处理》
北大核心
2025年第5期1371-1380,共10页
针对传统手持扫描过程中机械臂辅助光学相干层析成像(Optical coherence tomography,OCT)探头难以对准目标、探头姿态不准确以及操作人员手部震颤等问题,进行了OCT探头高精度定位及灵活姿态调整,以满足手术动态成像需求的研究。为了提...
针对传统手持扫描过程中机械臂辅助光学相干层析成像(Optical coherence tomography,OCT)探头难以对准目标、探头姿态不准确以及操作人员手部震颤等问题,进行了OCT探头高精度定位及灵活姿态调整,以满足手术动态成像需求的研究。为了提高定位精度实现姿态调整,提出了一种系统校准和OCT探头位姿优化方法,以确保探头处于最佳成像位姿。首先,采用相应的像素域到空间域的转换系数和Tsai-Lenz方法对系统进行标定;然后,通过图像处理完成OCT探头的位姿优化。采用拉普拉斯随机游走算法获取皮肤仿体表面轮廓,计算皮肤仿体的表面法向量p;同时,利用深度学习的卷积神经网络对血管仿体的轮廓进行分割,利用分割结果得到血管仿体的径矢量b。由两个矢量决定探头的姿态,其中Vp和Ve分别为平行于光轴和扫描方向的单位矢量。当OCT探头处于最佳成像位姿时,Vp应平行于p,Ve应平行于b。利用机械臂辅助OCT成像系统对血管和皮肤仿体进行成像,20次重复实验结果表明,探头在X-Y平面的定位误差为±0.21 mm,在Z方向的定位误差为±0.33 mm,具有多自由度、成像过程精度高及稳定性好等优点,可辅助医生对血管状态进行定量评估。
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关键词
系统校正
位姿优化
光学相干层析成像
机械臂
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题名
机械臂辅助光学相干层析成像系统的标定与探头位姿优化
1
作者
吴传超
张治祥
苏宏锦
张佳莹
薛鹏
机构
中北大学信息与通信工程学院
中北大学软件学院
中北大学电气与控制工程学院
出处
《数据采集与处理》
北大核心
2025年第5期1371-1380,共10页
基金
中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2025D041)。
文摘
针对传统手持扫描过程中机械臂辅助光学相干层析成像(Optical coherence tomography,OCT)探头难以对准目标、探头姿态不准确以及操作人员手部震颤等问题,进行了OCT探头高精度定位及灵活姿态调整,以满足手术动态成像需求的研究。为了提高定位精度实现姿态调整,提出了一种系统校准和OCT探头位姿优化方法,以确保探头处于最佳成像位姿。首先,采用相应的像素域到空间域的转换系数和Tsai-Lenz方法对系统进行标定;然后,通过图像处理完成OCT探头的位姿优化。采用拉普拉斯随机游走算法获取皮肤仿体表面轮廓,计算皮肤仿体的表面法向量p;同时,利用深度学习的卷积神经网络对血管仿体的轮廓进行分割,利用分割结果得到血管仿体的径矢量b。由两个矢量决定探头的姿态,其中Vp和Ve分别为平行于光轴和扫描方向的单位矢量。当OCT探头处于最佳成像位姿时,Vp应平行于p,Ve应平行于b。利用机械臂辅助OCT成像系统对血管和皮肤仿体进行成像,20次重复实验结果表明,探头在X-Y平面的定位误差为±0.21 mm,在Z方向的定位误差为±0.33 mm,具有多自由度、成像过程精度高及稳定性好等优点,可辅助医生对血管状态进行定量评估。
关键词
系统校正
位姿优化
光学相干层析成像
机械臂
Keywords
system calibration
pose optimization
optical coherence tomography(OCT)
robotic arm
分类号
TP249 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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作者
出处
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被引量
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1
机械臂辅助光学相干层析成像系统的标定与探头位姿优化
吴传超
张治祥
苏宏锦
张佳莹
薛鹏
《数据采集与处理》
北大核心
2025
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