專利名稱：用于增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)檢查和數(shù)據(jù)可視化的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—般來說，本發(fā)明涉及無損檢查技術(shù)，更具體來說，涉
及采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的檢查技術(shù)。 本申請(qǐng)按照35USC119要求2007年12月18日提交的 標(biāo)題為"用于增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)檢查和數(shù)據(jù)可視化的系統(tǒng)及方法"的印度專利 申請(qǐng)No.3014/CHE/2007的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容完整地結(jié)合于 此。
背景技術(shù)：
檢查技術(shù)常用于范圍從航空行業(yè)、保健行業(yè)到安全應(yīng)用 的各種應(yīng)用。復(fù)雜零件和結(jié)構(gòu)的檢查一般要求極高的檢查員的技術(shù)和 經(jīng)驗(yàn)。管道鏡檢查由于易于接近處于服務(wù)中的零件和減小的停機(jī)時(shí)間 而作為監(jiān)視工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施常用的信息來源之一。對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)及相關(guān) 系統(tǒng)的基于條件的維護(hù)策略極大地依靠從這種檢查得到的數(shù)據(jù)。 一般 來說，使用長(zhǎng)纜線并帶有懸掛顯示的探頭用于管道鏡檢查。但是，一 旦將探頭插入管道鏡;險(xiǎn)查孔，操作人員可得到極小與管道鏡端頭的位 置和姿勢(shì)有關(guān)的信息。跟蹤該位置和姿勢(shì)減小了測(cè)量的誤差，并且對(duì) 于準(zhǔn)確定位所看到的缺陷和損傷是極為重要的。此外，在端頭變化的 情況中，幾乎不可能把端頭帶到相同位置。 因此，許多檢查取決于操作人員的技術(shù)，并且是主觀的。 與管道鏡端頭和姿勢(shì)有關(guān)的準(zhǔn)確信息還實(shí)現(xiàn)從檢查計(jì)劃開始到指導(dǎo)報(bào) 告損傷的整個(gè)檢查過程的自動(dòng)化及控制。因此，需要解決上述問題的改進(jìn)檢查系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種3D跟蹤系統(tǒng)。3D跟蹤 系統(tǒng)包括至少兩個(gè)圍繞對(duì)象設(shè)置的聲發(fā)射傳感器。聲發(fā)射傳感器配置 成用于根據(jù)從探頭上或者附近的位置發(fā)出的聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來識(shí)別 探頭插入到對(duì)象中的位置。3D跟蹤系統(tǒng)還包括配置成用于檢測(cè)探頭高 度的第一傳感器。3D跟蹤系統(tǒng)還包括配置成用于檢測(cè)探頭方位的第二 傳感器。 根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，提供一種用于對(duì)象內(nèi)檢查 的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括配置成用于識(shí)別探頭插入到對(duì)象 中的3D位置的跟蹤系統(tǒng)。3D跟蹤系統(tǒng)包括至少一個(gè)圍繞對(duì)象設(shè)置的 聲發(fā)射傳感器。聲發(fā)射傳感器配置成用于根據(jù)從探頭上或者附近的某 個(gè)位置發(fā)出的聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來識(shí)別#1頭插入到對(duì)象中的位置。3D 跟蹤系統(tǒng)還包括配置成用于檢測(cè)探頭高度的第 一傳感器。3D跟蹤系統(tǒng) 還包括配置成用于檢測(cè)探頭方位的第二傳感器。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括 微處理器，它配置成用于生成圖形并根據(jù)跟蹤系統(tǒng)識(shí)別的3D位置將 圖形疊加在相機(jī)所捕捉的圖像上。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括配置成用于顯 示增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的顯示單元。 根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，提供一種對(duì)象內(nèi)3D跟蹤 的方法。該方法包括將探頭插入對(duì)象。該方法還包括圍繞對(duì)象設(shè)置至 少一個(gè)聲發(fā)射傳感器。該方法還包括將第一傳感器和第二傳感器與探 頭附連。 根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，提供一種用于形成增強(qiáng)現(xiàn) 實(shí)圖像以用于對(duì)象內(nèi)檢查的方法。該方法包括由相機(jī)捕捉圖像。該方 法還包括經(jīng)由多個(gè)聲發(fā)射傳感器來識(shí)別探頭在對(duì)象內(nèi)的位置。該方法 還包括經(jīng)由第 一傳感器來確定探頭高度。該方法還包括經(jīng)由第二傳感 器來確定探頭方位。該方法還包括生成對(duì)象的圖形。該方法還包括根 據(jù)所確定的位置、高度和方位將圖形配準(zhǔn)在捕捉的圖像上，以形成增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像。


通過參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述，會(huì)更好地理解本發(fā)明
的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中，同樣符號(hào)在整個(gè)附圖中表
示同樣的部件，附圖包括圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、包括跟蹤系統(tǒng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)
圖像系統(tǒng)的框圖表示；圖2是圖1的跟蹤系統(tǒng)中的單元的框圖表示；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范管道鏡的圖解示圖；圖4是使用圖3的管道鏡用于燃?xì)廨啓C(jī)的檢查而形成的
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像的示意圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范顯示單元的示意示
圖； 圖6是表示用于對(duì)象內(nèi)3D跟蹤的示范方法的步驟的流 程圖；以及 圖7是表示用于形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像以用于對(duì)象內(nèi)檢查的 示范方法的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)地進(jìn)行論述，本發(fā)明的實(shí)施例包括用于無損檢 查對(duì)象的系統(tǒng)和方法。本文公開的系統(tǒng)和方法使用改進(jìn)跟蹤系統(tǒng)來生 成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像以用于檢查。本文所使用的"增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像"指的是 包括與計(jì)算機(jī)生成數(shù)據(jù)疊加的現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的圖像。對(duì)象的非限制性
示例包括飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)和活體(living organism)。 來看附圖，圖1是用于檢查對(duì)象12的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)10 的高級(jí)框圖表示。跟蹤系統(tǒng)14用于識(shí)別插入到對(duì)象12中的探頭13 的3D位置和坐標(biāo)位置(position)。在具體實(shí)施例中，探頭13包括管 道鏡或內(nèi)視鏡。相機(jī)18捕捉對(duì)象12實(shí)像的視圖。在具體實(shí)施例中，相機(jī)18捕捉單目視圖。在另一個(gè)實(shí)施例中，相機(jī)18捕捉立體視圖。 相機(jī)18的非限制性示例包括網(wǎng)用攝像頭、攝像機(jī)或CCD相機(jī)。在另 一個(gè)實(shí)施例中，可使用一個(gè)以上相機(jī)，例如可設(shè)置兩個(gè)相機(jī)以便提供 立體圖像。實(shí)像的非限制性示例包括視頻圖像和靜止圖像。 所捕捉的實(shí)像由微處理器20用作參考，微處理器20配 置成用于生成與實(shí)像對(duì)應(yīng)的圖形。在示例中，圖形包括對(duì)象12的計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖。微處理器20還根據(jù)跟蹤系統(tǒng)14所識(shí)別的3D位置將 圖形疊加在實(shí)像上，以生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像。因此，從相機(jī)18所得到的 立體視圖采用附加信息來增強(qiáng)，并實(shí)時(shí)地提供給用戶。附加信息可包 括例如文本、音頻、；現(xiàn)頻和靜止圖^f象。例如，在外科工作空間中，可 向外科醫(yī)生提供患者的視圖，其中還包括患者的視圖以及微處理器20 生成的覆蓋圖。覆蓋圖可包括例如在計(jì)算機(jī)化軸向?qū)用?CAT)掃描期 間或者通過磁共振成像(MRI)所確定的患者內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的視圖。 在另一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋圖包括患者的醫(yī)療和家族病史 的組織視圖?？蓪?shí)時(shí)顯示覆蓋圖。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像包括相機(jī)18所捕捉的、 覆蓋有附加虛擬視圖的實(shí)像。虛擬視圖從微處理器20和存儲(chǔ)信息、如 圖像得出。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像還實(shí)現(xiàn)對(duì)象12中的缺陷或裂紋的檢測(cè)。在示 范實(shí)施例中，微處理器20包括可佩戴計(jì)算機(jī)。微處理器20在例如但 不限于個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、懸掛件、外部計(jì)算機(jī)和半透明護(hù)目鏡等 的顯示單元22上顯示增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像。 應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于執(zhí)行本發(fā)明的處 理任務(wù)的任何特定微處理器。本文中用作那個(gè)術(shù)語的術(shù)語"微處理器" 意在表示能夠進(jìn)行執(zhí)行本發(fā)明的任務(wù)所需的計(jì)算、估算等的任何機(jī)器。 術(shù)語"微處理器"意在表示能夠接受結(jié)構(gòu)化輸入并且根據(jù)預(yù)定規(guī)則來處 理該輸入以產(chǎn)生輸出的任何機(jī)器。圖2是圖1的跟蹤系統(tǒng)l4中的單元30的框圖表示。跟 蹤系統(tǒng)14包括至少一個(gè)圍繞對(duì)象12設(shè)置的聲發(fā)射傳感器32(圖1)。 聲發(fā)射傳感器32配置成用于識(shí)別插入對(duì)象12以便進(jìn)行檢查的探頭13(圖1)的位置。在具體實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器包括范圍在大約6mm 與大約12 mm之間的直徑。根據(jù)從對(duì)象12中發(fā)出的聲信號(hào)的到達(dá)時(shí) 間的計(jì)算來確定該位置。在具體實(shí)施例中，聲信號(hào)經(jīng)由設(shè)置在探頭13 端頭的單個(gè)揚(yáng)聲器或多個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)出。第一傳感器34檢測(cè)探頭的高 度。在一個(gè)實(shí)施例中，第一傳感器34包括以集成微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS) 技術(shù)所實(shí)現(xiàn)并且配置成用于根據(jù)因重力引起的加速度來檢測(cè)高度的重 力傳感器。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一傳感器34包括以集成微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)并且配置成用于根據(jù)角動(dòng)量守恒來檢測(cè)高度的陀 螺儀。在又一個(gè)實(shí)施例中，第一傳感器34的輸出對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，以 確定探頭13的端頭的坐標(biāo)位置。在一個(gè)非限制性示例中，對(duì)加速度進(jìn) 行對(duì)時(shí)間積分兩次以確定該坐標(biāo)位置。 跟蹤系統(tǒng)14還包括配置成用于檢測(cè)探頭13的方位的第 二傳感器36。在示范實(shí)施例中，第二傳感器36包括配置成用于在存 在磁場(chǎng)時(shí)檢測(cè)方位的磁傳感器，例如但不限于磁羅盤。在示例中，螺 線管用于向磁傳感器施加磁場(chǎng)。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二傳感器36 是檢測(cè)沿三個(gè)正交軸的角旋轉(zhuǎn)速率的陀螺儀。在又一個(gè)實(shí)施例中，對(duì) 第二傳感器36的輸出進(jìn)行對(duì)時(shí)間的積分，以確定探頭13的端頭的坐 標(biāo)位置。在一個(gè)非限制性示例中，對(duì)加速度進(jìn)行對(duì)時(shí)間積分兩次以確 定該坐標(biāo)位置。 圖3是例如用于檢查例如但不限于燃?xì)廨啓C(jī)等對(duì)象的管 道鏡50等的示范探頭13(圖l)的示意圖示。管道鏡50包括設(shè)置在管 道鏡50的端頭56附近的第一傳感器52和第二傳感器54。多個(gè)'小， 揚(yáng)聲器58也設(shè)置在端頭56的附近。大家會(huì)理解，雖然圖3中示出多 個(gè)揚(yáng)聲器58，但是也可使用單個(gè)揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器58在對(duì)象內(nèi)的各個(gè) 位置發(fā)出聲信號(hào)，它們由聲發(fā)射傳感器32(圖2)捕捉。在所示實(shí)施例 中，第一傳感器52是MEMS重力傳感器。MEMS重力傳感器52測(cè) 量沿具有方向60的感測(cè)軸線的加速度/重力。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)管 道鏡50在方向62垂直向下朝地面對(duì)準(zhǔn)時(shí)，感測(cè)軸線60垂直向下指向，產(chǎn)生等于1的加速度/重力的值。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)管道鏡50相 對(duì)于該垂直線傾斜時(shí)MEMS重力傳感器52的感測(cè)軸線相對(duì)于該垂直 線傾斜，沿該感測(cè)軸線來測(cè)量加速度/重力，并且MEMS重力傳感器 52測(cè)量到小于1的加速度/重力的值。因此，MEMS重力傳感器的輸 出檢測(cè)到管道鏡50的高度。在具體實(shí)施例中，MEMS重力傳感器包 括范圍在大約1至大約4mm之間的直徑。第二傳感器54可以是通過 集成MEMS技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的角速率陀螺儀。陀螺儀感測(cè)管道鏡50的旋 轉(zhuǎn)的變化，并且相應(yīng)地檢測(cè)管道鏡50的方位。在一個(gè)實(shí)施例中，第二 傳感器54包括范圍在大約2至大約8 mm之間的直徑。 圖4是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像70的示意圖示，其中包括如關(guān)于燃 氣輪機(jī)72的真實(shí)世界數(shù)據(jù)以及計(jì)算機(jī)生成的如關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)72內(nèi)部 的葉片74的數(shù)據(jù)。通過將所生成的葉片74的圖形疊加在相機(jī)18(圖 l)所捕捉的包括殼體的燃?xì)廨啓C(jī)的圖像上，來獲得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像70。 在具體實(shí)施例中，圖像包括2D圖像。微處理器20(圖l)存儲(chǔ)和記錄來 自所捕捉的燃?xì)廨啓C(jī)的圖像的信息，并根據(jù)從跟蹤系統(tǒng)14(圖l)所得 到的3D位置生成圖形。微處理器20包含必要的軟件，以便生成圖形 表示并根據(jù)來自相機(jī)18的圖像和所生成的圖形表示來生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 圖像。此外，微處理器20包含存儲(chǔ)介質(zhì)，以便保存和恢復(fù)先前保存的 信息。 為了重疊圖像，需要確定相機(jī)18相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)72的 坐標(biāo)位置和取向以及燃?xì)廨啓C(jī)的取向。因此，希望知道兩個(gè)坐標(biāo)系、 即附于相機(jī)18的相機(jī)坐標(biāo)系(未示出)與附于燃?xì)廨啓C(jī)72的坐標(biāo)系78 之間的關(guān)系。跟蹤指示出監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系的過程。微處理器 20(圖l)將從跟蹤系統(tǒng)14所得到的3D位置配準(zhǔn)到具有燃?xì)廨啓C(jī)72的 坐標(biāo)系78的參考系中。 圖5是示范顯示單元IOO的示意圖示。顯示單元100包 4舌可向General Electric Inspection Technologies購(gòu)買6々名4爾為Everest XLG3⑧的手持顯示器。顯示單元100顯示燃?xì)廨啓C(jī)72(圖4)內(nèi)部的葉片102的并與微處理器20生成的信息104疊加的圖像。信息的一些示 例包括葉片的序列號(hào)、操作時(shí)間和裂縫標(biāo)識(shí)。顯示單元100還包括用 于選擇和編輯顯示器的導(dǎo)航按鈕106。 如圖所示，混合了真實(shí)視圖和虛擬視圖。例如，將虛擬 視圖以透明方式提供在燃?xì)廨啓C(jī)72的真實(shí)視圖上。真實(shí)視圖和虛擬視 圖之間的配準(zhǔn)使真實(shí)和虛擬視圖對(duì)準(zhǔn)。虛擬視圖的配準(zhǔn)其中還包括各 相機(jī)的坐標(biāo)位置、取向、比例尺、視角(perspective )和內(nèi)部相機(jī)參數(shù)。 優(yōu)選地，例如但不限于放大倍率等內(nèi)部相機(jī)參數(shù)在先前相機(jī)校準(zhǔn)過程 中確定。配準(zhǔn)的虛擬視圖實(shí)時(shí)地與燃?xì)廨啓C(jī)72的真實(shí)圖像對(duì)準(zhǔn)。在具 體實(shí)施例中，操作人員攜帶顯示單元100,它將為他/她提供燃?xì)廨啓C(jī) 72的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)一見圖。在示范實(shí)施例中，顯示單元100屬于4見頻透朝L (vedio see through)，，類型。"視頻透視"生成并在手持顯示裝置、如顯示單元100上 呈現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)世界。與顯示裝置集成的相機(jī)用于捕捉現(xiàn)實(shí)世界的現(xiàn)場(chǎng) 視頻流。相機(jī)18(圖l)相對(duì)于顯示單元IOO設(shè)置，其方式是提供就像 用戶經(jīng)由"通過"顯示裝置查看所得到的那樣的相同視圖。在顯示單元 100實(shí)時(shí)呈現(xiàn)與計(jì)算機(jī)生成圖形結(jié)合的現(xiàn)場(chǎng)視頻流。附加功能性包括 相機(jī)變焦同時(shí)輸出實(shí)際相機(jī)焦距。這將實(shí)現(xiàn)在變焦的同時(shí)正確地準(zhǔn)確 顯示計(jì)算機(jī)生成圖形。 圖6是表示對(duì)象內(nèi)的3D跟蹤的示范方法120的步驟的 流程圖。在步驟122，方法120包括將^:頭插入對(duì)象。在步驟124, — 個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射傳感器圍繞對(duì)象設(shè)置。在步驟126,第一傳感器和第 二傳感器還與探頭附連。在具體實(shí)施例中，第一傳感器和第二傳感器 附連在探頭端頭。在另一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)揚(yáng)聲器或多個(gè)揚(yáng)聲器設(shè)置 在探頭端頭。 圖7是表示用于形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像以用于對(duì)象內(nèi)檢查的 示范方法140的步驟的流程圖。在步驟142,方法140包括經(jīng)由相機(jī) 捕捉圖像。在步驟144,經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)聲發(fā)射傳感器來識(shí)別對(duì)象內(nèi)的探頭的位置。在具體實(shí)施例中，通過計(jì)算從探頭端頭向聲傳感器發(fā)
出的聲信號(hào)的行程時(shí)間來識(shí)別位置。在步驟146，經(jīng)由第一傳感器來 確定探頭的高度。在步驟148,經(jīng)由第二傳感器進(jìn)一步確定探頭的方 位。在示范實(shí)施例中，通過向第二傳感器施加磁場(chǎng)來確定探頭的方位。 在步驟150,生成對(duì)象的圖形。在步驟152，根據(jù)所確定的位置、高度 和方位將圖形配準(zhǔn)在捕捉的圖像上，以形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像。 因此，以上所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和方法的各個(gè)實(shí)施例提 供實(shí)現(xiàn)檢查的便捷有效手段的方式。系統(tǒng)和方法還提供可指導(dǎo)的、增 強(qiáng)的原位檢查和修復(fù)以及外來殘留去除。此外還因改進(jìn)損傷報(bào)告而提 供更低的強(qiáng)迫停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)。 大家要理解，并非按照任何具體實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)以上所述 的所有這類目的或優(yōu)點(diǎn)。因此，例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，本 文所述的系統(tǒng)和技術(shù)可通過下列方式來體現(xiàn)或執(zhí)行實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化本文 教導(dǎo)的 一個(gè)或一組優(yōu)點(diǎn)，而不 一定要實(shí)現(xiàn)本文可能教導(dǎo)或建議的其它 目的或優(yōu)點(diǎn)。 此外，技術(shù)人員會(huì)知道來自不同實(shí)施例的各種特征的可 交換性。例如，網(wǎng)絡(luò)攝像頭相對(duì)于一個(gè)實(shí)施例的使用可適合與相對(duì)另 一個(gè)實(shí)施例所述的作為顯示單元的懸掛件配合使用。類似地，所述的 各種特征以及各特征的其它已知等同物可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行混 合和匹配，以便構(gòu)建根據(jù)本公開的原理的其它系統(tǒng)和技術(shù)。 雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于這類公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可修 改以結(jié)合前面沒有描述的任何數(shù)量的變化、改變、替換或等效配置， 但它們與本發(fā)明的精神和范圍一致。另外，雖然已經(jīng)描述本發(fā)明的各 種實(shí)施例，但是要理解，本發(fā)明的方面可以僅包含所述實(shí)施例的一部 分。因此，本發(fā)明不能被看作受以上描述限制，而僅由所附權(quán)利要求 書的范圍來限制。
ii
權(quán)利要求
1. 一種3D跟蹤系統(tǒng)(14)，包括至少一個(gè)聲發(fā)射傳感器(32)，其圍繞對(duì)象(12)設(shè)置，所述至少一個(gè)聲發(fā)射傳感器(32)配置成用于根據(jù)從所述探頭(13)上或者附近的位置發(fā)出的聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來識(shí)別插入所述對(duì)象(12)的探頭(13)的位置；第一傳感器(34)，其配置成用于檢測(cè)所述探頭(13)的高度；以及第二傳感器(36)，其配置成用于檢測(cè)所述探頭(13)的方位。
2. 如權(quán)利要求1所述的3D跟蹤系統(tǒng)(14)，其中，所述聲信號(hào)包 括經(jīng)由設(shè)置在所述探頭(13)的端頭的單個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲信 號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的3D跟蹤系統(tǒng)(14)，其中，所述第一傳感 器(34)包括至少微機(jī)電系統(tǒng)重力傳感器或陀螺儀中之一，所述微機(jī)電 系統(tǒng)重力傳感器配置成用于根據(jù)因重力引起的加速度來檢測(cè)所述高 度。
4. 如權(quán)利要求1所述的3D跟蹤系統(tǒng)(14),其中，所述第二傳感 器(36)包括配置成用于在存在磁場(chǎng)時(shí)檢測(cè)所述方位的微機(jī)電系統(tǒng)磁 傳感器。
5. —種用于對(duì)象(12)內(nèi)檢查的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(10)，其包括 跟蹤系統(tǒng)(14),其配置成用于識(shí)別插入所述對(duì)象(12)的探頭(13)的3D位置，所述跟蹤系統(tǒng)(14)包括至少一個(gè)聲發(fā)射傳感器(32)，其圍繞所述對(duì)象(12)設(shè)置，所 述聲發(fā)射傳感器(32)配置成用于根據(jù)從所述探頭(13)上或者附近的位 置發(fā)出的聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來識(shí)別插入所述對(duì)象(12)的探頭(13)的位置；第一傳感器(34),其配置成用于檢測(cè)所述探頭(13)的高度；以及第二傳感器(36)，其配置成用于檢測(cè)所述探頭(13)的方位； 相機(jī)(18),其配置成用于捕捉所述對(duì)象(12)的圖像； 微處理器(20),其配置成用于生成圖形并根據(jù)所述跟蹤系統(tǒng)(14)識(shí)別的所述3D位置將所述圖形疊加在所述相機(jī)(18)所捕捉的所述圖寸象上；以及顯示單元(22),其配置成用于顯示增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像。
6. 如權(quán)利要求5所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(10)，其中，所述顯示單元 (22)包括手持顯示器。
7. 如權(quán)利要求5所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(10)，其中，所捕捉的所述 圖像包括2D或3D圖像。
8. —種對(duì)象內(nèi)3D跟蹤的方法(120)，包括 將探頭插入(122)所述對(duì)象；圍繞所述對(duì)象設(shè)置(124)至少一個(gè)聲發(fā)射傳感器；以及 將第一傳感器和第二傳感器與所述探頭附連(126)。
9. 一種用于形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像以用于對(duì)象內(nèi)檢查的方法(140)， 包括經(jīng)由相機(jī)捕捉(142)圖像；經(jīng)由多個(gè)聲發(fā)射傳感器來識(shí)別(144)所述對(duì)象內(nèi)的探頭的位置； 經(jīng)由第 一傳感器來確定(146)所述探頭的高度； 經(jīng)由第二傳感器來確定(148)所述^:頭的方位； 生成(150)所述對(duì)象的圖形；以及根據(jù)所確定的所述位置、高度和方位將所述圖形配準(zhǔn)(152)在所 捕捉的圖像上，以形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法(140)，其中，所述識(shí)別包括計(jì)算從 所述探頭的端頭向所述聲傳感器發(fā)出的所述聲信號(hào)的行程時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明用于增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)檢查和數(shù)據(jù)可視化的系統(tǒng)及方法。提供一種3D跟蹤系統(tǒng)(14)。3D跟蹤系統(tǒng)(14)包括圍繞對(duì)象(12)設(shè)置的至少一個(gè)聲發(fā)射傳感器(32)。聲發(fā)射傳感器(32)配置成用于根據(jù)從探頭(13)上或者附近的位置發(fā)出的聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來識(shí)別插入對(duì)象(12)的探頭(13)的位置。3D跟蹤系統(tǒng)(14)還包括配置成用于檢測(cè)探頭(13)的高度的第一傳感器(34)。3D跟蹤系統(tǒng)(14)還包括配置成用于檢測(cè)探頭(13)的方位的第二傳感器(36)。
文檔編號(hào)G01N29/04GK101470102SQ200810184990
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者A·森古普塔, S·N·戈拉瓦, V·P·庫(kù)馬 申請(qǐng)人:通用電氣公司