CN105559809A - 一种扫描方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明给出一种扫描方法及装置，用于克服现有医学传感技术存在的扫描自由度受限、探测点位置误差难以控制的缺点中的至少一种。所述扫描方法包括：确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致。本发明给出的方法及装置，可以实现多自由度扫描，可以提高探测器的位置精度和姿态精度。

Description

一种扫描方法及装置

技术领域

本发明涉及医疗仪器领域，尤其涉及一种扫描方法及装置。

背景技术

扫描探测是现代医学成像常用的技术手段，比如，螺旋CT成像技术是在伴随一定速率的检查床匀速移动时，X线管和探测器沿扫描轴做螺旋轨迹连续旋转并进行连续图像采集所获得的扫描数据,从而获得容积数据。核磁共振系统（MRI）成像中也采用了类似螺旋CT的扫描方式。以上的成像扫描中，由滑环所限扫描的半径固定，针对器官不同部位，或不同器官，不同身材的人体，或小动物，就仍使用相同扫描的半径，或必须替换相应的滑环、线圈等以适应不同的尺寸，复杂度较高。

在专利申请领域，也出现了如下使用扫描探测来获取医疗诊断用图像的技术。

专利申请号为CN201310729911.3，发明名称为“一种移动式X射线诊断装置的工作台系统”采用可移动的高精度回转机架扫描结构，X射线源和探测器固定在可移动的回转机架上，以成像物体为中心进行半周或整周扫描成像，利用改进的锥束CT成像算法，可以三维重建成像物体的内部结构信息。

专利申请US8,747,317B2，发明名为“FULL-FIELDBREASTULTRASOUNDSYSTEMANDARCHITECHTURE（全视野乳房超声系统和架构）”描述了自动扫描乳房成像的方法，因为使用水袋或其它定制的耦合媒体，因此扫描较为简易，平扫过乳房。但对于特定部位无法做不同角度的定向扫描成像，因为需要对特定部位进行弧面扫描

现有的医学扫描技术中，CT成像技术及核磁共振系统（MRI）中采用固定的扫描滑环来控制探测器的移动轨迹，探测器的扫描半径被滑环的半径限定，探测器的法线朝向被限定在滑环的滑动中心限定上；专利申请“一种移动式X射线诊断装置的工作台系统”及“FULL-FIELDBREASTULTRASOUNDSYSTEMANDARCHITECHTURE（全视野乳房超声系统和架构）”中给出的方法中探测器的扫描半径及探测面的法向方向也被限定在回转机架具有的单一扫描方式内。

总之，现有医学传感技术存在的扫描自由度受限、探测点位置误差难以控制的缺点，不能满足对特定待诊断部位进行准确灵活探测的需要。

发明内容

本发明给出一种扫描方法及装置，用于人体特定部位的内部状态的探测，目的在于克服现有医学传感技术存在的扫描自由度受限、探测点位置误差难以控制的缺点中的至少一种。

本发明给出一种扫描方法，该方法包括如下步骤：

确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；

在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；

移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致；

其中，

所述使探测器经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，具体实现方法包括：所述探测器的辐射界面和/或感应界面的中心点或质心点与其经历的探测点间的距离小于预定的经历距离值；

所述使探测器的的辐射界面和/或感应界面的法线方向在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致，具体实现方法包括：在所述探测器经历所述探测点时，其辐射界面和/或感应界面的实际法线方向与其经历的探测点上设定的法线方向间的角度误差小于预定的法向误差值。

优选地，本发明给出的扫描方法，还包括对探测器进行光学定位的步骤，具体包括如下方法：

设置相对于光学成像传感器位置固定的光学标识，该固定光学标识的大小尺度和/或形状为已知，该光学标识相对于光学成像传感器的成像面的距离和/或方位为已知；

设置随探测器的移动而移动的光学标识，该移动光学标识的大小尺度和/或形状为已知；

根据光学几何成像中的尺度关系，将位置和尺度已知的光学标识作为参照基准，计算出移动光学标识的位置参数；

使用所述移动光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面之间的相对位置关系，计算出探测器的辐射界面和/或感应界面的位置参数；

优选地，本发明给出的光学定位的步骤还包括：根据两个或多个随探测器的移动而移动的光学标识的位置参数，以及所述光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面的位置关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向；或者，根据随探测器的移动而移动的光学标识在光学成像传感器中成像的投影形变参数，确定出该光学标识的法线方向，根据该光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面间的法线角度关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向。

本发明给出一种扫描装置，包括：

扫描控制单元，探测器移动伺服单元，探测器转动伺服单元，探测器安装接口单元；其中，

扫描控制单元，包含扫描路线及探测点设定单元，探测器移动控制单元，探测器转动控制单元；其中，

所述扫描路线及探测点设定单元，用于确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；

所述探测器移动控制单元，用于控制探测器移动伺服单元的移动方式及移动距离；

所述探测器转动控制单元，用于控制探测器转动伺服单元的转动方式及转动角度；

探测器移动伺服单元，向所述探测器在特定维度上的移动提供导向及驱动力，使该探测器经历一组探测点中的一个或多个探测点；

探测器转动伺服单元，用于调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致；

探测器安装接口单元，用于安装探测器并带动该探测器移动或转动。

优选地，本发明给出的扫描装置还包含光学定位单元，该单元包括：

光学成像单元，固定光学标识单元，移动光学标识单元，位置估计单元；其中，

光学成像单元，用于采集固定光学标识和移动光学标识的图像；

固定光学标识单元，用于在对移动光学标识定位或对移动光学标识姿态估计时提供参照基准，包括大小尺度和/或形状为已知，并且相对于光学成像传感器的成像面的距离和/或方位为已知的一个或多个光学标识；

移动光学标识单元，用于估计探测器的位置和姿态，包括随探测器的移动而移动的一个或多个光学标识，该移动光学标识的大小尺度和/或形状为已知；

位置估计单元，用于根据光学几何成像中的尺度关系，将位置和尺度已知的光学标识作为参照基准，计算出移动光学标识的位置参数；进一步地，位置估计单元使用所述移动光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面之间的相对位置关系，计算出探测器的辐射界面和/或感应界面的位置参数；

优选地，所述位置估计单元根据两个或多个随探测器的移动而移动的光学标识的位置参数，以及所述光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面的位置关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向；或者，根据随探测器的移动而移动的光学标识在光学成像传感器中成像的投影形变参数，确定出该光学标识的法线方向，根据该光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面间的法线角度关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向。

本发明提供的实施例中给出的扫描方法及装置，可以克服现有医学传感技术存在的扫描自由度受限、探测点位置误差难以控制的缺点中的至少一种，可以实现多自由度扫描，可以提高探测器的位置精度和姿态精度，可以对特定待诊断部位进行准确灵活探测。

附图

图1为本发明提供的实施例给出的一种扫描方法流程图；

图2为本发明提供的实施例给出的一种扫描装置的组成示意图

图3为本发明提供的实施例给出的一种扫描装置的扫描结构示意图；

图4为本发明提供的实施例给出的一种扫描装所具有的扫描方式示意图；

图5为本发明提供的实施例给出的一种带有光学定位单元的扫描装置结构示意图。

实施例

本发明给出一种扫描方法及装置，用于克服现有医学传感技术存在的扫描自由度受限、探测点位置误差难以控制的缺点中的至少一种。

实施例1，一种扫描方法举例

参见图1所示，本发明提供的扫描方法实施例，包括如下步骤：

步骤S110，确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；

步骤S120，在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；

步骤S130，移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致；

其中，

所述使探测器经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，具体实现方法包括：所述探测器的辐射界面和/或感应界面的中心点或质心点与其经历的探测点间的距离小于预定的经历距离值；

所述使探测器的的辐射界面和/或感应界面的法线方向在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致，具体实现方法包括：在所述探测器经历所述探测点时，其辐射界面和/或感应界面的实际法线方向与其经历的探测点上设定的法线方向间的角度误差小于预定的法向误差值。

本实施例给出的方法举例，其中，

所述确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线的步骤，具体实现方法包括：

确定包含第一位置点和第二位置点的扫描曲线或扫描曲面的形状；

确定与所述扫描曲线对应的扫描中心点或扫描轴线的位置，或者确定与所述扫描曲面对应的扫描中心点或扫描轴线的位置；

相对于所述确定出的扫描中心点或扫描轴线的位置，确定所述扫描曲线上的点的位置，或者，相对于所述确定出的扫描中心点或扫描轴线的位置，确定所述扫描曲面上的点的位置；

将所述扫描曲线确定为探测器扫描路线，或者将所述扫描曲面包含的经过第一位置点和第二位置点的曲线作为探测器扫描路线。

本实施例给出的方法举例，其中，

所述在扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向的步骤，具体实现方法包括：

在第一位置点和第二位置点之间的扫描路线上以等间隔或不等间隔的方式确定两个或者两个以上的探测点；

将从所述探测点穿过所述扫描中心点的直线的所在方向设定为探测器的辐射界面和/或感应界面在该探测点的法线方向；或者

将从所述探测点以垂直方式穿过所述扫描轴线的直线的所在方向设定为探测器的辐射界面和/或感应界面在该探测点的法线方向。

本实施例给出的方法举例，其中，

所述移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致，具体实现步骤包括：

调整探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向使之与将要经历的探测点上设定的法线方向相一致；

调整探测器的辐射界面和/或感应界面的中心点或质心的坐标使之与将要经历的探测点的坐标相一致。

本实施例给出的方法举例，还包括对探测器进行光学定位的步骤，具体包括如下方法：

设置相对于光学成像传感器位置固定的光学标识，该固定光学标识的大小尺度和/或形状为已知，该光学标识相对于光学成像传感器的成像面的距离和/或方位为已知；

设置随探测器的移动而移动的光学标识，该移动光学标识的大小尺度和/或形状为已知；

根据光学几何成像中的尺度关系，将位置和尺度已知的光学标识作为参照基准，计算出移动光学标识的位置参数；

使用所述移动光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面之间的相对位置关系，计算出探测器的辐射界面和/或感应界面的位置参数；

优选地，根据两个或多个随探测器的移动而移动的光学标识的位置参数，以及所述光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面的位置关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向；或者，根据随探测器的移动而移动的光学标识在光学成像传感器中成像的投影形变参数，确定出该光学标识的法线方向，根据该光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面间的法线角度关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向。

本实施例给出的方法举例，还包括对伺服机构移动误差和/或转动误差进行光学标定的方法，其中，

所述对移动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定移动误差标定路线并在误差路线上设定一组标定点；

步骤二，根据所述设定的标定点的坐标值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定点移动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定点的移动之后，在向下一个标定点移动之前，使用光学定位确定探测器的位置坐标；

步骤四，将光学定位获得的探测器坐标与该标定点的设定坐标进行比较，计算出伺服机构在该标定点上的移动误差；

所述对转动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定用于转动误差标定的转动角度范围并在转动范围内设定一组标定角度；

步骤二，根据所述设定的标定角度值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定标定角度值转动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定角度值的转之后，在向下一个标定角度值转动之前，使用光学定位确定探测器的特定参照面的角度；

步骤四，将光学定位获得的探测器的特定参照面的角度与该标定角度的设定角度进行比较，计算出伺服机构在该标定角度上的转动误差；

优选地，采用如下方法之一种对伺服误差进行校正：

校正方法一，将获得的所述移动误差或将从所述移动误差中得到的误差变化规律用于校正移动驱动算法中的参数设定；和/或，

将获得的所述转动误差或将从所述转动误差中得到的误差变化规律用于校正转动驱动算法中的参数设定；

校正方法二，使用光学定位获取的位置坐标作为探测器的辐射界面和/或感应界面的实际位置坐标；和/或

使用光学定位获取的法向角度作为探测器的辐射界面和/或感应界面的实际法线方向。

实施例2，一种扫描装置举例

参见图2所示，本发明提供的扫描装置施例，包括：

扫描控制单元210，探测器移动伺服单元221，探测器转动伺服单元222，探测器安装接口单元220；其中，

扫描控制单元210，包含扫描路线及探测点设定单元211，探测器移动控制单元212，探测器转动控制单元213；其中，

所述扫描路线及探测点设定单元211，用于确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；

所述探测器移动控制单元212，用于控制探测器移动伺服单元的移动方式及移动距离；

所述探测器转动控制单元213，用于控制探测器转动伺服单元的转动方式及转动角度；

探测器移动伺服单元221，向所述探测器在特定维度上的移动提供导向及驱动力，使该探测器经历一组探测点中的一个或多个探测点；

探测器转动伺服单元222，用于调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致；

探测器安装接口单元220，用于安装探测器单元230并带动该探测器单元230移动或转动。

本发明提供的扫描装置施例，还包含光学定位单元240，该单元包括，参见图5所示：

光学成像单元510，固定光学标识单元511、521、522、523、524，移动光学标识单元531、532、541、542，位置估计单元（附图中没有示出）；其中，

光学成像单元510，用于采集固定光学标识和移动光学标识的图像；具体方法是：采集固定光学标识单元511、521、522、523、524中的至少一个标识的图像，采集移动光学标识单元531、532、541、542中的至少一个光学标识的图像；

固定光学标识单元511、521、522、523、524，其中至少一个用于在对移动光学标识定位或对移动光学标识姿态估计时提供参照基准，包括大小尺度和/或形状为已知，并且相对于光学成像传感器的成像面的距离和/或方位为已知的一个或多个光学标识；

移动光学标识单元531、532、541、542，其中至少一个用于估计探测器的位置和姿态，包括随探测器的移动而移动的一个或多个光学标识，该移动光学标识的大小尺度和/或形状为已知；

位置估计单元，用于根据光学几何成像中的尺度关系，将位置和尺度已知的光学标识作为参照基准，计算出移动光学标识的位置参数；进一步地，位置估计单元使用所述移动光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面之间的相对位置关系，计算出探测器的辐射界面和/或感应界面的位置参数；

优选地，位置估计单元根据两个或多个随探测器的移动而移动的光学标识的位置参数，以及所述光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面的位置关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向；或者，根据随探测器的移动而移动的光学标识在光学成像传感器中成像的投影形变参数，确定出该光学标识的法线方向，根据该光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面间的法线角度关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向。

本发明提供的扫描装置施例，还包括误差标定单元241，用于对伺服机构移动误差和/或转动误差进行光学标定，其中，

对移动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定移动误差标定路线并在误差路线上设定一组标定点；

步骤二，根据所述设定的标定点的坐标值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定点移动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定点的移动之后，在向下一个标定点移动之前，使用光学定位确定探测器的位置坐标；

步骤四，将光学定位获得的探测器坐标与该标定点的设定坐标进行比较，计算出伺服机构在该标定点上的移动误差；

对转动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定用于转动误差标定的转动角度范围并在转动范围内设定一组标定角度；

步骤二，根据所述设定的标定角度值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定标定角度值转动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定角度值的转之后，在向下一个标定角度值转动之前，使用光学定位确定探测器的特定参照面的角度；

步骤四，将光学定位获得的探测器的特定参照面的角度与该标定角度的设定角度进行比较，计算出伺服机构在该标定角度上的转动误差；

本发明提供的扫描装置施例，还包括误差校正单元242，用于调整探测器移动控制单元和/或探测器转动控制单元的工作参数，具体实现步骤包括：

将获得的所述移动误差或将从所述移动误差中得到的误差变化规律用于校正移动驱动算法中的参数设定；和/或，

将获得的所述转动误差或将从所述转动误差中得到的误差变化规律用于校正转动驱动算法中的参数设定。

在本实施例提供的图5中，光学成像单元510的承载体512是位置固定的支撑部件或者是位置可变的支撑部件，当承载体512的位置可变时，保证光学成像单元510与固定光学标识单元之间的相对位置为已知；固定光学标识单元521、522、523、524的承载体520是扫描装置本身的构成部件或者是为了布设固定光学标识单元而引入的支撑部件。

图3为本发明提供的实施例给出的一种扫描装置的扫描结构示意图，图3中的探测器连接模块310即为探测器安装接口单元220的一种实现方式，图中的探测器模块350即为安装探测器单元230的一种实现方式，探测器模块350固定在探测器连接模块310的连接面上。

为了驱动探测器模块350实现多自由度转动，探测器连接模块310通过第一旋转轴311和第二旋转轴313与扫描臂321相连接，第一旋转轴311具有第一转动轴向312，第二旋转轴313具有第二转动轴向314；

为了驱动探测器模块350实现多自由度移动，扫描臂321自身是可以在第一维度上调整探测器连接模块310的位置的，导轨320用于实现在第一维度上调整探测器连接模块310的位置，导轨320安装在滑块322上，滑块322可以沿在第二维度上布设的导轨330所在方向移动，用于调整探测器连接模块310在第二维度上的位置，滑块341a和滑块341b带动导轨330沿导轨340a和340b所在第三维度移动，从而实现驱动探测器连接模块310在第一、第二和第三维度上的移动。模块342a和342b是导轨340a和340b的支撑体。

图3中，被探测体360具有轴线361，探测器350向被探测体360辐射探测波351或者从被探测体360接收探测波351。

实施例3，一种扫描方式举例

在本实施例中，使用探测器对被探测体进行部分球面扫描，以四分之一球面作为扫描曲面。为了构成球面形状的扫描轨迹，扫描点的迹线到球心的距离是变化的，这就要求扫描装置可以调整扫描半径的长度，实现半径可变扫描。

参见图1所示，为了实现四分之一球面的扫描曲面，

步骤S110所述的确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线的步骤，在本实施例中的实现方法是：

沿垂直方向将该“四分之一球面”分解为多个切面，第一个切面在垂直方向穿过球心“o”将半径为R的球体二等分，该切面与上半球面的交线为一个半径为R的第一半圆弧，第二个切面为与第一个切面平行的平面，其与球面的交线为半径小于R的第二半圆弧，直到第N个切面其半径为小于R大于或等于零的第N个半圆弧，N是自然数；

将上述半圆弧的两个端点作为第一位置点至第二位置点，将包含第一位置点和第二位置点的所述半径为R的半圆弧设置为探测器的扫描路线；将上述N个半圆弧分别作为N个扫描路线，即可以构成扫描出四分之一球面的扫描路线。

步骤S120所述的在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向的步骤，在本实施例中的具体实现方法是：

在所述N个半圆弧分别作为N个扫描路线时，在每个弧线上等间隔地确定一组探测点，并且，将该点与球心“o”间的连线方向作为该探测点的法线方向；

步骤S130所述的移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致的步骤，在本实施例中的具体实现方法是：

参见图4，根据步骤S120中在第K个半圆弧上设定的一组探测点中的第M个探测点的坐标，以及第M个探测点上设定的第M个法线方向（该探测点与球心“o”间的连线方向），将探测器从第二维度上的第一位置调整到第二维度上的第二位置，并且以轴线312a和轴线314a为轴调整辐射界面和/或感应界面的法线方向，使该法线方向与第M个探测点上设定的法线方向351a相一致；在完成第M个探测点上的探测之后，将探测器从第二维度上的第二位置调整到第二维度上的第三位置，并且以轴线312b和轴线314b为轴调整辐射界面和/或感应界面的法线方向，使该法线方向与第M+1个探测点上设定的法线方向351b相一致。

当半圆弧的半径为R的特殊情况下，第二旋转轴313不需要转动，在这种情况下，需要按照半圆弧在第二维度上不同位置上的高度变化，在第一维度上对扫描臂321的位置进行调整，参见图4所示，当扫描臂321处于第二维度上的第二位置时，扫描臂321调整位置至扫描臂321a,当扫描臂321处于第二维度上的第三位置时，扫描臂321调整位置至扫描臂321b。

当半圆弧的半径R’为小于球面半径时，调整移动第一维度与第二维度，使探测器运动在以被设定的探测轴轴向为旋转轴，半径为R’的半圆上。同时转动第一旋转轴与第二旋转轴，使得探测器的法线始终穿过被探测体。

完成上述N个扫描路线上的探测点的扫描，即完成了“四分之一球面”扫描。

本实施例中，M,N,K均为自然数。

本发明提供的实施例给出的方法及装置，可以实现多自由度扫描，可以提高探测器的位置精度和姿态的调整精度，可用于对特定待诊断部位进行准确灵活探测。

本发明实施例提供的扫描装置可以全部或者部分地使用电子技术、光电技术及机械传动技术实现；本发明实施例提供的扫描方法，可以全部或者部分地通过软件指令和/或者硬件电路来实现。

以上所述，只是本发明的较佳实施方案而已，并非用来限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种扫描方法，包括如下步骤：

确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；

在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；

移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致；

其中，

所述使探测器经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，具体实现方法包括：所述探测器的辐射界面和/或感应界面的中心点或质心点与其经历的探测点间的距离小于预定的经历距离值；

所述使探测器的的辐射界面和/或感应界面的法线方向在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致，具体实现方法包括：在所述探测器经历所述探测点时，其辐射界面和/或感应界面的实际法线方向与其经历的探测点上设定的法线方向间的角度误差小于预定的法向误差值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线的步骤，具体实现方法包括：

确定包含第一位置点和第二位置点的扫描曲线或扫描曲面的形状；

确定与所述扫描曲线对应的扫描中心点或扫描轴线的位置，或者确定与所述扫描曲面对应的扫描中心点或扫描轴线的位置；

相对于所述确定出的扫描中心点或扫描轴线的位置，确定所述扫描曲线上的点的位置，或者，相对于所述确定出的扫描中心点或扫描轴线的位置，确定所述扫描曲面上的点的位置；

将所述扫描曲线确定为探测器扫描路线，或者将所述扫描曲面包含的经过第一位置点和第二位置点的曲线作为探测器扫描路线。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述在扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向的步骤，具体实现方法包括：

在第一位置点和第二位置点之间的扫描路线上以等间隔或不等间隔的方式确定两个或者两个以上的探测点；

将从所述探测点穿过所述扫描中心点的直线的所在方向设定为探测器的辐射界面和/或感应界面在该探测点的法线方向；或者

将从所述探测点以垂直方式穿过所述扫描轴线的直线的所在方向设定为探测器的辐射界面和/或感应界面在该探测点的法线方向。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述移动所述探测器使其经历所述一组探测点中的一个或多个探测点，并且调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致，具体实现步骤包括：

调整探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向使之与将要经历的探测点上设定的法线方向相一致；

调整探测器的辐射界面和/或感应界面的中心点或质心的坐标使之与将要经历的探测点的坐标相一致。

5.如权利要求1所述的方法，还包括对探测器进行光学定位的步骤，具体包括如下方法：

设置相对于光学成像传感器位置固定的光学标识，该固定光学标识的大小尺度和/或形状为已知，该光学标识相对于光学成像传感器的成像面的距离和/或方位为已知；

设置随探测器的移动而移动的光学标识，该移动光学标识的大小尺度和/或形状为已知；

根据光学几何成像中的尺度关系，将位置和尺度已知的光学标识作为参照基准，计算出移动光学标识的位置参数；

使用所述移动光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面之间的相对位置关系，计算出探测器的辐射界面和/或感应界面的位置参数；

优选地，根据两个或多个随探测器的移动而移动的光学标识的位置参数，以及所述光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面的位置关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向；或者，根据随探测器的移动而移动的光学标识在光学成像传感器中成像的投影形变参数，确定出该光学标识的法线方向，根据该光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面间的法线角度关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向。

6.如权利要求1、4、5中任一项所述的方法，还包括对伺服机构移动误差和/或转动误差进行光学标定的方法，其中，

所述对移动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定移动误差标定路线并在误差路线上设定一组标定点；

步骤二，根据所述设定的标定点的坐标值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定点移动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定点的移动之后，在向下一个标定点移动之前，使用光学定位确定探测器的位置坐标；

步骤四，将光学定位获得的探测器坐标与该标定点的设定坐标进行比较，计算出伺服机构在该标定点上的移动误差；

所述对转动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定用于转动误差标定的转动角度范围并在转动范围内设定一组标定角度；

步骤二，根据所述设定的标定角度值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定标定角度值转动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定角度值的转之后，在向下一个标定角度值转动之前，使用光学定位确定探测器的特定参照面的角度；

步骤四，将光学定位获得的探测器的特定参照面的角度与该标定角度的设定角度进行比较，计算出伺服机构在该标定角度上的转动误差；

优选地，采用如下方法之一种对伺服误差进行校正：

校正方法一，将获得的所述移动误差或将从所述移动误差中得到的误差变化规律用于校正移动驱动算法中的参数设定；和/或，

将获得的所述转动误差或将从所述转动误差中得到的误差变化规律用于校正转动驱动算法中的参数设定；

校正方法二，使用光学定位获取的位置坐标作为探测器的辐射界面和/或感应界面的实际位置坐标；和/或

使用光学定位获取的法向角度作为探测器的辐射界面和/或感应界面的实际法线方向。

7.一种扫描装置，包括：

扫描控制单元，探测器移动伺服单元，探测器转动伺服单元，探测器安装接口单元；其中，

扫描控制单元，包含扫描路线及探测点设定单元，探测器移动控制单元，探测器转动控制单元；其中，

所述扫描路线及探测点设定单元，用于确定探测器从第一位置点至第二位置点的扫描路线；在所述扫描路线上确定一组探测点，并且设定探测器的辐射界面和/或感应界面在所述一组探测点中的一个或多个探测点上的法线方向；

所述探测器移动控制单元，用于控制探测器移动伺服单元的移动方式及移动距离；

所述探测器转动控制单元，用于控制探测器转动伺服单元的转动方式及转动角度；

探测器移动伺服单元，向所述探测器在特定维度上的移动提供导向及驱动力，使该探测器经历一组探测点中的一个或多个探测点；

探测器转动伺服单元，用于调整所述探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向，使之在探测器经历所述探测点时与该探测点上设定的法线方向一致；

探测器安装接口单元，用于安装探测器并带动该探测器移动或转动。

8.根据权利要求7所述的装置，还包含光学定位单元，该单元包括：

光学成像单元，固定光学标识单元，移动光学标识单元，位置估计单元；其中，

光学成像单元，用于采集固定光学标识和移动光学标识的图像；

固定光学标识单元，用于在对移动光学标识定位或对移动光学标识姿态估计时提供参照基准，包括大小尺度和/或形状为已知，并且相对于光学成像传感器的成像面的距离和/或方位为已知的一个或多个光学标识；

移动光学标识单元，用于估计探测器的位置和姿态，包括随探测器的移动而移动的一个或多个光学标识，该移动光学标识的大小尺度和/或形状为已知；

位置估计单元，用于根据光学几何成像中的尺度关系，将位置和尺度已知的光学标识作为参照基准，计算出移动光学标识的位置参数；进一步地，位置估计单元使用所述移动光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面之间的相对位置关系，计算出探测器的辐射界面和/或感应界面的位置参数；

优选地，位置估计单元根据两个或多个随探测器的移动而移动的光学标识的位置参数，以及所述光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面的位置关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向；或者，根据随探测器的移动而移动的光学标识在光学成像传感器中成像的投影形变参数，确定出该光学标识的法线方向，根据该光学标识与探测器的辐射界面和/或感应界面间的法线角度关系，确定出探测器的辐射界面和/或感应界面的法线方向。

9.根据权利要求7和8任一项所述的装置，还包括误差标定单元，用于对伺服机构移动误差和/或转动误差进行光学标定，其中，

对移动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定移动误差标定路线并在误差路线上设定一组标定点；

步骤二，根据所述设定的标定点的坐标值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定点移动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定点的移动之后，在向下一个标定点移动之前，使用光学定位确定探测器的位置坐标；

步骤四，将光学定位获得的探测器坐标与该标定点的设定坐标进行比较，计算出伺服机构在该标定点上的移动误差；

对转动误差进行光学标定的具体实现步骤包括：

步骤一，设定用于转动误差标定的转动角度范围并在转动范围内设定一组标定角度；

步骤二，根据所述设定的标定角度值，驱动带有光学标识的探测器向所述标定标定角度值转动；

步骤三，在使用伺服机构的驱动算法完成向特定标定角度值的转之后，在向下一个标定角度值转动之前，使用光学定位确定探测器的特定参照面的角度；

步骤四，将光学定位获得的探测器的特定参照面的角度与该标定角度的设定角度进行比较，计算出伺服机构在该标定角度上的转动误差。

10.根据权利要求7至9任一项所述的装置，还包括误差校正单元，用于调整探测器移动控制单元和/或探测器转动控制单元的工作参数，具体实现步骤包括：

将获得的所述移动误差或将从所述移动误差中得到的误差变化规律用于校正移动驱动算法中的参数设定；和/或，

将获得的所述转动误差或将从所述转动误差中得到的误差变化规律用于校正转动驱动算法中的参数设定。