本文關(guān)鍵詞：基于MEMS傳感融合技術(shù)的內(nèi)鏡跟蹤定位系統(tǒng)研究　出處：《天津大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 三維定位 MEMS傳感器 內(nèi)鏡定位 慣性導航

【摘要】：在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域，內(nèi)鏡以及以內(nèi)鏡為基礎(chǔ)的成像技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)生觀察病灶組織性狀、早期疾病診斷、提高診斷效率和準確率的主要手段。然而，在內(nèi)鏡檢查中，病灶的定位主要依靠醫(yī)生通過內(nèi)鏡圖像做出的經(jīng)驗性判斷，診斷耗時長、存在主觀誤判，而且需要在前期對醫(yī)生進行大量的相關(guān)培訓。為了解決這一問題，本課題提出了一種基于微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感融合的內(nèi)鏡實時定位技術(shù)，，通過該技術(shù)，醫(yī)生在操作內(nèi)鏡的同時，可以獲得內(nèi)鏡在體內(nèi)的實時位置和姿態(tài)信息，從而提高診斷的效率和精度，減少病人在檢查過程中的痛苦。 MEMS傳感融合技術(shù)，利用多個傳感器對同一目標的不同狀態(tài)進行測量，根據(jù)各個傳感器的特點進行互補，濾波，收斂，從而綜合解算出目標的特征信息。本課題提出的MEMS傳感融合技術(shù)，將MEMS三軸加速度計、磁場傳感器以及陀螺儀安裝在內(nèi)鏡前端探頭中，通過慣性導航信息處理技術(shù)得到探頭的實時姿態(tài)信息，結(jié)合人體外部的數(shù)個磁場激勵源，通過磁場定位的方式得到內(nèi)鏡在體內(nèi)的位置信息，最后在上位機中，利用數(shù)字人和圖像三維重建的方式，將內(nèi)鏡與體內(nèi)器官的相對位置和朝向，直觀再現(xiàn)出來，供醫(yī)生在診斷過程中參考。 本文詳細闡述了多傳感器定位系統(tǒng)的技術(shù)原理和設(shè)計方案，介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計以及弱磁性實驗平臺的搭建過程，并通過實驗結(jié)果分析了整個系統(tǒng)的定位精度。 本文將課題的主要工作和成果介紹如下： 1.設(shè)計了一種基于MEMS傳感融合技術(shù)的多傳感器的內(nèi)鏡姿態(tài)定位系統(tǒng)。完成以陀螺儀為核心的三傳感姿態(tài)解算方案，同時創(chuàng)新性地引入磁場位置定位簡化模型，相關(guān)技術(shù)已申請兩項國家發(fā)明專利。 2.設(shè)計制作了弱磁性實驗平臺，包括三軸金屬轉(zhuǎn)臺和移動式定位支架等部件，可對整個系統(tǒng)的姿態(tài)和位置定位精度進行測量評估。 3.在上位機中利用MFC構(gòu)建傳感數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析界面，利用MITK工具對人體器官進行重建，并利用OPENGL庫來直觀再現(xiàn)內(nèi)鏡在人體內(nèi)的位置和姿態(tài)朝向，初步完成了一體化的傳感數(shù)據(jù)采集，信息融合解算，數(shù)字人虛擬模型同步再現(xiàn)的人機交互界面。 4.設(shè)計了三軸靜態(tài)和動態(tài)搖擺實驗，以及弱磁光學平臺下的位置定位實驗，驗證了定位的實時性，獲得了較高的定位精度。
[Abstract]:In modern medical field, endoscopy and endoscopy based imaging technology have become the main means for doctors to observe lesion tissue characteristics, early disease diagnosis, and improve diagnostic efficiency and accuracy. However, in endoscopic examination, the location of the lesion depends mainly on the empirical judgement made by the doctor through the endoscopic images, which takes a long time and has subjective misjudgement. It also requires a large number of training related to doctors in the early stage. In order to solve this problem, this paper proposes a microelectromechanical system (MEMS) based on endoscopic real-time positioning technology of sensor fusion, with the technology, the doctor in the operation of endoscopic and endoscopic can be obtained in real time in position and attitude information, so as to improve the precision and efficiency of diagnosis, reduce the patient in the inspection process the pain.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH-39;TH77

【參考文獻】

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本文編號：1338162