使用概率體素繪圖的快速密集點云成像制造技術

一種系統、設備和方法包括感測使能的設備（104），所述感測使能的設備具有被配置為感測誘發的應變的至少一條光纖（126）。解讀模塊（115）被配置為接收來自與一體積相互作用的所述至少一條光纖的信號，并解讀所述信號，以確定所述體積內由所述至少一條光纖訪問的位置。存儲設備（116）被配置為存儲所述體積中的被訪問位置的歷史。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】使用概率體素繪圖的快速密集點云成像
本公開涉及繪制圖像，更具體而言涉及用于在評估內部腔等的應用中使用形狀感測光纖繪制體積的系統和方法。
技術介紹
在很多應用中，經常必須理解內部腔的特征和幾何結構。這一信息可能不容易通過成像模態獲得，而且可能不容易被數字化以用于軟件程序或分析工具。在很多種情況下，重要的是獲知內部腔的幾何結構或者能夠對內部腔進行數字繪制。
技術實現思路
根據本專利技術原理，一種系統、設備和方法包括感測使能的設備，所述感測使能的設備具有被配置為感測在所述設備內誘發的應變的至少一條光纖。解讀模塊被配置為接收來自與一體積相互作用的所述至少一條光纖的多個信號，并解讀所述多個信號，以確定所述體積內由所述至少一條光纖訪問的多個位置。存儲設備被配置為存儲所述體積中被訪問的多個對應位置的訪問的歷史。一種系統包括感測使能的設備，所述感測使能的設備具有被配置為感測在所述設備內誘發的應變的至少一條光纖。基于索引的體素坐標查找表格存儲在存儲器中，在所述存儲器中，對應于待繪制的體積中的位置的索引箱存儲可能性測度以作為多個對應位置由所述至少一條光纖訪問的次數的歷史。解讀模塊被配置為接收來自與所述體積相互作用的所述至少一條光纖的多個信號，并解讀所述多個信號，以確定在所述體積內所述至少一條光纖訪問的多個位置。顯示器被配置為呈現所述體積中的多個被訪問位置的繪圖。一種用于繪制體積的方法包括：初始化對應于體積中的多個位置的多個存儲位置；通過利用光纖形狀感測使能的設備探查所述體積來采集所述體積中的多個被訪問位置的數據集；通過更新對應于所述多個被訪問位置的多個存儲位置來記錄所述光纖形狀感測設備的所述多個被訪問位置；并且基于所述多個被訪問位置繪制與所述體積相關的測度。附圖說明通過結合附圖閱讀的下文對本公開的說明性實施例的詳細描述，本公開的這些和其他目的、特征和優點將變得顯而易見。本公開將參考下面的附圖詳細介紹下文對優選實施例的描述，其中：圖1是根據一個實施例的示出了具有用于繪制體積的形狀感測使能系統的系統和工作站的框圖/流程圖；圖2A是根據本專利技術原理的示出了用于繪制出盒子的實驗設置的圖像；圖2B是根據本專利技術原理的示出了圖1的實驗設置中由光纖設備訪問的多個位置的多個跡線的圖像；圖2C是根據本專利技術原理的示出了圖1的實驗設置中由光纖設備訪問的多個位置的多個跡線的另一圖像；圖3是根據另一說明性實施例的示出了用于收集和采用感測的應變數據以繪制出體積的系統/方法的框圖/流程圖；并且圖4是根據另一說明性實施例的示出了具有分離的且縱向的段的說明性形狀感測構造的圖示。具體實施方式根據本專利技術原理，提供了采用光纖形狀感測和定位技術以實現準確的形狀重建的系統和方法。可以通過利用光纖形狀感測使能儀器(例如，實施介入程序時的導管等)“描畫”感興趣結構來檢索準確的形狀數據。在一個實施例中，能夠使用光纖形狀感測和定位技術采集超密點云形式的形狀數據。考慮到光纖形狀感測和定位技術的高數據率以及解剖結構的復雜拓撲性，基于點的網格處理算法可能是不合適的。采用了一種系統，其允許使用基于索引的查找機制將超密點云數據映射至體素數據集。使用例如標準的圖像處理技術(例如，降噪、孔填充、區域生長、分割、網格化)對體素數據進行處理，和/或使用體積繪制技術使體素數據可視化。體素數據集能夠表示概率圖，其中，每一體素指示所述形狀感測使能的設備(例如，醫療設備)在時間和空間上出現的概率。所述系統還允許對形狀以及諸如室或腔的被詢問結構進行即時可視化。優選采用基于光纖的形狀感測，以使用光纖的固有反向散射性質。所涉及的原理通過使用特征瑞利反向散射模式或其他反射特征對光纖中的分布式應變測量進行利用。將光纖應變感測設備安裝或集成到醫療儀器或其他探測設備，使得所述光纖感測設備能夠繪制空間體積。在一個實施例中，由參考坐標系定義空間。之后由感測設備占據該空間，所述感測設備通過其存在來感測該空間內的空隙以及其邊界。能夠采用這種信息計算該空間的特征、該空間的尺寸等。在一個說明性實施例中，系統執行分布式光纖感測，以對空間或體積進行數字重建。采用應變測量解析沿所述感測設備的長度的多個位置，以確定沿所述感測設備的有可被占據的自由空間的多個具體位置。將所述感測設備在所述空間內移動，以檢測所述空間的多個邊界。隨著數據隨時間的被采集，由累積的數據定義三維體積。應當理解，雖然將依據醫療儀器描述本專利技術；然而本專利技術的教義的范圍要寬得多，其適用于其他儀器。在一些實施例中，在復雜生物或機械系統(例如，管道系統等)的跟蹤或分析中采用本專利技術原理。例如，可以使用本專利技術原理繪制出建筑墻體或者發動機組內的腔。具體而言，本專利技術原理適用于生物系統的內部跟蹤或繪制程序，即身體內的所有區域(例如，肺、胃腸道、排泄器官、血管等)中的程序。在附圖中描繪的元件可以通過硬件和軟件的各種組合來實施，并可以提供可以組合到單個元件或多個元件中的功能。能夠通過使用專用硬件以及與適當的軟件結合的能夠執行軟件的硬件來提供附圖所示的各種元件的功能。當由處理器提供時，能夠由單個專用處理器、單個共享處理器或者多個獨立處理器(其中一些能夠被共享)提供所述功能。此外，不應將術語“處理器”或“控制器”的明確使用解釋為排他性地指代能夠執行軟件的硬件，而是其能夠隱含地包括但不限于數字信號處理器(DSP)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、非易失性存儲器等。此外，文中詳述本專利技術的原理、方面和實施例以及其具體范例的所有陳述都旨在包含其結構等價物和功能等價物兩者。此外，這樣的等價物旨在包括當前已知的等價物和未來開發的等價物(即，所開發出的執行相同功能的元件，而不管其結構如何)。因而，例如，本領域技術人員將認識到，文中呈現的框圖表示體現本專利技術原理的說明性系統部件和/或電路的概念圖。類似地，應當認識到，流程表、流程圖等表示實質上可以在計算機可讀存儲介質中表示，因而可由計算機或處理器執行的各種過程，而不管是否明確示出了這樣的計算機或處理器。此外，本專利技術的實施例能夠采取計算機程序產品的形式，所述計算機程序產品可由提供程序代碼的計算機可用或計算機可讀存儲介質訪問，以由計算機或者任何指令執行系統使用或者與計算機或者任何指令執行系統結合使用。就本說明書的目的而言，計算機可用或計算機可讀存儲介質能夠是任何可以包括、存儲、通信、傳播或傳輸由指令執行系統、裝置或設備使用或者與指令執行系統、裝置或設備結合使用的程序的裝置。所述介質能夠是電子、磁、光學、電磁、紅外或半導體系統(或裝置或設備)或傳播介質。計算機可讀介質的范例包括半導體或固態存儲器、磁帶、可移除計算機軟盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、剛性磁盤和光盤。光盤的當前范例包括壓縮盤—只讀存儲器(CD-ROM)、壓縮盤—讀/寫(CD-R/W)、Blu-RayTM和DVD。現在參考附圖，其中，類似的附圖標記表示相同或類似的元件，首先參考圖1，說明性地示出了根據一個實施例的用于繪制體積的系統100。系統100可以與針對采用光纖形狀感測的介入和手術程序的所有應用結合使用并且適用于針對采用光纖形狀感測的介入和手術程序的所有應用。此外，可以將本專利技術原理應用于機械系統，例如，在發動機組中繪制出的汽缸，搜索古物中的腔、本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.09.02 US 61/530,4591.一種用于繪制體積的系統，包括：形狀感測使能的設備(104)，其具有被配置為感測在所述設備內誘發的應變的至少一條光纖(126)；解讀模塊(115)，其被配置為接收來自與一體積相互作用的所述至少一條光纖的多個信號，并解讀所述多個信號，以確定所述體積內由所述至少一條光纖訪問的多個位置；以及存儲設備(116)，其被配置為存儲所述體積中被訪問的多個對應位置的訪問的頻率的歷史。2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述存儲設備(116)存儲對應于所述體積中的多個位置的多個箱，并且所述歷史包括多個對應位置的訪問的所述頻率的計數。3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述形狀感測使能的設備(104)被包含在醫療設備(102)中，并且所述體積包括體內的內部腔。4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述解讀模塊(115)包括機器學習方法(146)，所述機器學習方法用于基于存儲的信息來識別所述體積。5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述形狀感測使能的設備(104)包括選擇性使能的段(402、404)，使得所述段的一部分被使能以繪制出所述體積。6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述歷史包括所述體積的形變信息，并且所述解讀模塊(115)被配置為計算所述體積的形變或者隨時間的導出的測度。7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述解讀模塊(115)被配置為計算所述體積的數字模型(132)。8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述歷史包括使用基于索引的體素坐標查找表格(142)。9.一種用于繪制體積的系統，包括：形狀感測使能的設備(104)，其具有被配置為感測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·曼茨克，B·拉馬錢德蘭，R·陳，
申請(專利權)人：皇家飛利浦有限公司，
類型：
國別省市：