CN105534596B - 一种用于双目光学探头与b超探头之间空间位置校准的方法及靶线体模 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法及靶线体模，包括下述步骤：(1)根据B超图像和靶线体模对B超探头的位置进行调整，使得B超探头与靶线体模的相对位置确定；(2)将标准校准模版放置在靶线体模的指定位置上，使得标准校准模版与靶线体模的相对位置固定；根据双目光学探头识别到的目标获得第一坐标系O中每一个点的坐标(x y z 1)^T；并根据标准校准模版与靶线体模的相对位置获得第二坐标系o’中每一个点的坐标(x′ y′ z′ 1)^T；并根据坐标(x y z 1)^T和坐标(x′ y′ z′ 1)^T获得第一坐标系O与第二坐标系o’之间的坐标变换矩阵M；(3)根据坐标变换矩阵M以及B超探头与靶线体模的相对位置计算双目光学探头与B超探头之间的位置关系。本发明可以精确定位二者的相对位置关系。

Description

一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法 及靶线体模

技术领域

本发明属于光学的双目光学技术领域，更具体地，涉及一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法及靶线体模。

背景技术

B超作为一种对人体软组织成像非常有效的医疗器械，被广泛使用。在B超图像的引导下进行穿刺，使用穿刺针、活检枪等器械刺入人体内部，进行注射或者活检，是一种微创且有效的手术方式。最早使用的穿刺引导装置为机械式的穿刺架，其原理是在B超探头上固定一个机械装置，该机械装置带有较细的通道，可以容纳穿刺器械的刺入部通过。通过限制穿刺器械只能沿通道前进的方式，机械式穿刺架在B超屏幕上可以预先标记出通道的位置，从而实现穿刺引导。

机械式穿刺架严格限制穿刺器械只能沿着预先设定好的通道来前进，大大限制了穿刺的自由度，同时穿刺器械一旦刺入人体后，B超探头与其作为一个整体，就无法移动，无法通过观察刺入部位周围的组织来评估刺入部位是否正确，以及对临近部位的风险程度。所以，在机械式穿刺架出现之后，随着电子技术的发展，又出现了非机械式的穿刺导航系统，有两大类技术，一类是基于电磁的导航，一类是基于光学的导航。

在基于光学的穿刺导航技术中，传统技术是在穿刺的操作空间内放置一组双目光学探头，同时在B超探头与穿刺器械上均安装反光标记小球，反光标记小球可以将入射光沿着入射方向反射，与入射角度无关。双目光学探头配有近红外补光装置，发出红外光，照亮反光标记小球，通过双目光学探头识别出反光标记小球的空间位置，并由此计算B超探头与穿刺器械的相对空间位置，从而在B超的图像中标记穿刺器械的位置，实现导航功能。

在上述传统的基于光学的穿刺导航技术中，双目光学探头需要分别计算出B超探头相对于光学探头的坐标和穿刺器械相对于光学探头的坐标，再得出二者的相对空间位置关系，实现导航功能。

对于B超探头与双目光学探头之间相对位置的计算，可以在产品生产时根据设计图纸确定下来，也可以在出厂后进行校准。在产品生产时根据设计图纸确定二者的相对位置存在以下几点问题：

(1)产品生产和装配存在误差，难以严格精确定位。

(2)B超探头与双目光学探头在大多数情况下是可拆卸的结构，因此反复拆装容易造成二者连接部位的磨损，使得定位发生偏差。

(3)二者在生产中确定相对位置，就需要进行协同设计，因此双目光学探头只能匹配与其对应的几款B超探头，无法实现普适性的应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法，旨在解决现有技术中难以精确定位的技术问题。

本发明提供了一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法，包括下述步骤：

(1)根据B超图像和靶线体模对B超探头的位置进行调整，使得所述B超探头与所述靶线体模的相对位置确定；

(2)将标准校准模版放置在靶线体模的正面固定位或侧面固定位上，使得所述标准校准模版与所述靶线体模的相对位置固定；根据双目光学探头识别到的目标获得第一坐标系O中每一个点的坐标(x y z 1)^T；并根据标准校准模版与靶线体模的相对位置获得第二坐标系o’中每一个点的坐标(x′ y′ z′ 1)^T；并根据坐标(x y z 1)^T和坐标（x′ y′ z′ 1)^T获得第一坐标系O与第二坐标系O’之间的坐标变换矩阵M；

其中，指定位置指的是靶线体模的正面固定位或侧面固定位。

(3)根据所述坐标变换矩阵M以及所述B超探头与所述靶线体模的相对位置计算双目光学探头与B超探头之间的位置关系。

更进一步地，步骤(1)中，调整所述B超探头的位置需满足以下原则：(a)靶线体模内的多条靶线均位于B超扫描平面内，即位于X′Y′平面内；(b)靶线的图像与靶线的期望位置重合。

更进一步地，所述第一坐标系O是以光学探头为原点，以双目光学探头连线方向为X轴，垂直于连线方向为Y轴，光学探头探测方向为Z轴建立的空间坐标系；所述第二坐标系O’是以探头远端中心为坐标原点，沿B超扫描平面的水平方向为X’轴，沿B超扫描平面的垂直方向为Y’轴，垂直于B超扫描平面的方向为Z’轴建立的空间坐标系O’。

更进一步地，所述靶线体模为内部容纳有声速与人体组织的声速接近的声速匹配液体的容器，在所述容器内设置有至少3条位于同一平面的靶线，所述靶线对超声波具有较强的反射能力；使用时，B超探头远端需要完全浸入靶线体模的声速匹配液体中。

更进一步地，所述靶线体模上有正面固定位和侧面固定位，可分别将标准校准模版图像固定在靶线体模的正面或侧面。

更进一步地，所述声速匹配液体可采用凝胶代替。

更进一步地，采用改进的非线性最小二乘法获得第一坐标系O与第二坐标系O’之间的坐标变换矩阵M，具体为：

(2.1)将空间平移向量(a b c)^T，空间旋转向量合并为同一目标向量并初始化为k₀＝(0 0 0 0 0 0)^T；

(2.2)雅可比矩阵计算：

对于第i次迭代的目标向量k_i，若i＞Max，则迭代终止，计算失败；否则获得当前坐标变换矩阵M_i，并计算当前的一组变换后的坐标

针对每一组变换后的坐标(x′_ki y′_ki z′_ki 1)^T和实际坐标(x′_i y′_i z′i 1)^T，计算其欧式距离

所有特征点的d_ki值组成评价向量d_i＝(d_1i d_2i … d_ni)^T；

对于第i次迭代的目标向量k_i，对向量d_ki做微分，获得雅可比矩阵

(2.3)判断迭代条件及计算迭代方向：

对于当前目标向量k_i与雅可比矩阵J_i，计算二阶范数||J_ik_i||，如果||J_ik_i||＜ε，那么迭代中止，k_i即为目标向量的最终最小二乘解；否则计算迭代方向如果迭代方向d_i的六个分量，每一个的绝对值都小于最小迭代步长Step，那么迭代中止，k_i即为目标向量的最终最小二乘解；

(2.4)迭代循环：

计算步长补偿系数Mul，初始Mul＝1；当i＝Max/4时，令补偿系数Mul＝0.1并保持；当i＝Max/2时，令补偿系数Mul＝0.01并保持；当i＝Max*3/4时，令补偿系数Mul＝0.001并保持；

对目标向量进行迭代，令k_i+1＝k_i+d_i*Mul，并转到步骤(2.2)。

经过上述步骤(2.1)-(2.4)，可计算出满足精度要求的目标向量k，从而计算出坐标转换矩阵M；

其中，ε为设置的迭代精度，Max为最大迭代次数，Step为最小迭代步长。

更进一步地，所述标准校准模版为棋盘格模版、点阵模版或者其他类型的校准模版。

更进一步地，在步骤(3)之后，当双目光学探头识别到穿刺器械时，根据穿刺器械上的每一个特征点相对于双目光学探头的空间坐标(x y z 1)^T，获得特征点相对于B超探头的空间坐标(x′ y′ z′ 1)^T＝M*(x y z 1)^T，并根据此坐标在B超图像上对穿刺器械的位置进行标注，实现导航。

本发明还提供了一种靶线体模，靶线体模为内部容纳有声速与人体组织的声速接近的声速匹配液体的容器，在所述容器内设置有至少3条位于同一平面的靶线，所述靶线对超声波具有较强的反射能力；所述靶线体模上有正面固定位和侧面固定位，可分别将标准校准模版图像固定在靶线体模的正面或侧面。

本发明将双目光学探头与B超探头固定在一起；双目光学探头与B超探头之间的相对位置需要严格配准，用于对双目光学探头与B超探头之间的相对位置进行精确校准。

附图说明

图1是放置在靶线体模中的B超探头示意图；

图2是B超图像上的标注示意图；

图3是靶线体模上标准校准模版图像的两种放置位置示意图；图3(a)是B超扫描平面内穿刺导航时标准校准模版的放置位置示意图，图3(b)是B超扫描平面外穿刺导航时标准校准模版的放置位置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过将双目光学探头与B超探头固定在一起，并对双目光学探头与B超探头之间的相对位置进行校准。由于B超引导下的穿刺通常只发生在B超探头附近20cm距离以内，因此在本发明中，将双目光学探头固定在B超探头上时，由于双目光学探头与B超探头的位置相对固定，那么只需要通过双目光学探头来检测到穿刺器械的位置，就可以计算出B超探头与穿刺器械的相对空间位置。

本发明提出一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法，用在双目光学探头与B超探头固定在一起，进行B超引导下穿刺导航的使用场景中，用于精确定位二者的相对位置关系。

本发明提出的用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法所基于的前提条件是：双目光学探头自身已完成校准，双目之间的相对位置完全确定，同时探头自身的畸变已经得到修正。

本发明实施例提供的用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法，具体包括以下3个步骤：

步骤S1：对双目光学探头与B超探头之间的空间位置进行调整；

具体地，可以借助B超图像和靶线体模将固定在一起的双目光学探头和B超探头放置在靶线体模中，调整位置，使得靶线体模中的靶线在B超图像上显示的位置与B超图像上标记出的靶线期望位置重合；其中，靶线体模的结构如图1所示，靶线体模03是一个较深的容器，内部可以放入声速匹配液体(或者凝胶)，例如55摄氏度左右的水，使得靶线体模03内部容纳的声速匹配液体中的声速与人体组织的声速(1540m/s)接近。

步骤S2：将标准校准模版图像放置在靶线体模正面固定位或侧面固定位上，与靶线体模刚性固定，拍摄校准图像；

步骤S3：根据双目光学探头拍摄到的图像，计算出双目光学探头与B超探头之间的相对空间位置。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法，下面结合附图对本发明的具体实施方案进行详细描述。

首先，步骤S1具体为：

图1是放置在靶线体模中的B超探头示意图。图1中，01为B超探头，02为固定在B超探头上的双目光学探头，03为靶线体模，靶线体模03是一个较深的容器，内部可以放入声速匹配液体(或者凝胶)，例如55摄氏度左右的水，使得靶线体模03内部容纳的声速匹配液体中的声速与人体组织的声速(1540m/s)接近。使用时，B超探头01远端需要完全浸入靶线体模03的声速匹配液体中，图中04表示声速匹配液体的液面位置。在靶线体模03内部有多条固定的靶线(不少于3条)，所有靶线位于同一平面内，靶线对超声波具有较强的反射能力，图1中画出了3条靶线的示意图，分别为051，052，053。靶线在靶线体模03中的空间位置已知。靶线体模03上有正面固定位和侧面固定位，可分别将标准校准模版图像固定在靶线体模的正面或侧面。

当双目光学探头自身完成校准后，以其中一侧的光学探头为原点，建立空间坐标系O，以双目光学探头连线方向为X轴，垂直方向为Y轴，光学探头探测方向为Z轴。双目光学探头识别到的任意目标，其坐标都是空间坐标系O中的坐标。

B超探头自身以探头远端中心为坐标原点，建立空间坐标系O’，沿B超扫描平面的水平方向为X’轴，垂直方向为Y’轴，垂直于B超扫描平面的方向为Z’轴。B超图像中识别到的任意目标，其坐标都是空间坐标系O’中X’Y’平面的坐标。

B超探头放入靶线体模03的声速匹配液体中以后，可以在B超图像上看到靶线的图像。穿刺导航系统主机需要采集B超图像，在B超图像上标记出靶线的期望位置，该期望位置根据靶线体模中各条靶线的位置以及B超图像的显示放大倍数决定，在B超图像上做出标记。图2是B超图像上的标注示意图，图中显示穿刺导航系统主机采集到的B超图像，并在图像上标记靶线的期望位置。图2中06为B超的扇形扫描区域；实线061，062，063为三条靶线(051，052，053)在B超下呈现的图像；虚线071，072，073则为三条靶线的期望位置。然后调整B超探头的位置，直到满足以下两点：

(1)靶线体模03内的多条靶线均位于B超扫描平面内，即位于X’Y’平面内；

(2)靶线的图像与靶线的期望位置重合。

至此，B超探头与靶线体模的相对位置确定，因此任意一个与靶线体模相对位置固定的目标，其在空间坐标系O’中的坐标同时确定。

在本发明实施例中，期望位置指的是，预先在B超图像上画出的几条线(虚线071等)，虚线保持不动；同时几条靶线会在图像中成像，显示出几条线(实线061等)，实线会跟随靶线相对于B超探头的移动而移动。另外，校准操作需要移动B超探头，使得实线与虚线重合，两者重合时，称为达到“期望位置”。

其次，步骤S2具体为：

将标准校准模版图像放置在靶线体模的指定位置上，与靶线体模的相对位置刚性固定。标准校准模版可以为棋盘格模版、点阵模版或者其他类型的校准模版。

对于标准校准模版上的任意一点，其在第一坐标系O中有坐标(x y z)^T，在坐标系O’中有坐标(x′ y′ z′)^T，计算双目光学探头与B超探头之间的位置关系，就是需要得到这两者之间的坐标变换矩阵M。两坐标分别写成齐次坐标形式(x y z 1)T与(x′ y′ z′ 1)^T后，有如下公式：

……(公式1)

标准校准模版上有n个黑白相交的特征点，对于这n个点在两个坐标系中的齐次坐标，可以写成如下形式：

……(公式2)

其中由于坐标系O和O’都是正交坐标系，且其单位长度相同，因此矩阵M是由3维平移加上3维旋转组成，没有其他的特殊仿射变换。设空间平移向量为(a b c)^T，空间旋转向量为那么M为如下形式的4阶方阵：

…(公式3)

公式2中，每一个点的(x y z 1)^T坐标可以由双目光学探头通过光学方法获得；每一个点的(X′ y′ z′ 1)^T坐标可以通过标准校准模版与靶线体模的相对位置获得。因此对于空间平移向量(a b c)^T，空间旋转向量的求解问题就成为一个超定方程组求解的问题。本发明中使用改进的非线性最小二乘的方法来求解，也可以使用其他迭代方法求解。本发明使用的改进的非线性最小二乘法步骤有4步，如下所示：

步骤S21：初始化。将空间平移向量(a b c）^T，空间旋转向量合并写为同一目标向量初始化为k₀＝(0 0 0 0 0 0)^T。设置迭代的精度要求ε，以及最大迭代次数Max，最小迭代步长Step。

步骤S22：雅可比矩阵计算。对于第i次迭代的目标向量k_i，如果i＞Max，那么超出了最大迭代次数，迭代终止，计算失败；否则可得到当前坐标变换矩阵M_i，然后计算出当前的一组变换后的坐标，有如下公式：

……(公式4)

针对每一组变换后的坐标(x′k_i y′_ki z′_ki 1)^T和实际坐标(x′_i y′_i z′_i 1)^T，计算其欧式距离d_ki：

……(公式5)

所有特征点的d_ki值组成评价向量d_i＝(d_1i d_2i … d_ni)^T。

在当前k_i点，对向量d_ki做微分，得到以下雅可比矩阵：

步骤S23：判断迭代条件及计算迭代方向。

对于当前目标向量k_i与雅可比矩阵J_i，判断迭代终止条件：

条件T1：计算二阶范数||J_ik_i||，如果||J_ik_i||＜ε，那么迭代中止，k_i即为目标向量的最终最小二乘解；

否则计算迭代方向

条件T2：如果迭代方向d_i的六个分量，每一个的绝对值都小于最小迭代步长Step，那么迭代中止，k_i即为目标向量的最终最小二乘解；

标准最小二乘没有这一步，迭代需要更长时间，较慢；本发明与标准的最小二乘法相比，迭代时间段。

步骤S24：迭代循环。

首先根据迭代循环次数的增加，追加补偿系数，用来减少计算过程的振荡。计算步长补偿系数Mul，初始Mul＝1；当i＝Max/4时，令补偿系数Mul＝0.1并保持；当i＝Max/2时，令补偿系数Mul＝0.01并保持；当i＝Max*3/4时，令补偿系数Mul＝0.001并保持。

标准最小二乘没有这个系数，容易在迭代中产生较大的振荡。本发明与标准的最小二乘法相比，不容易在迭代中产生较大的振荡，迭代精度高。

对目标向量进行迭代，令：k_i+1＝k_i+d_i*Mul，并转到步骤S22。

经过上述S21-S24步骤，可计算出满足精度要求的目标向量k，从而计算出坐标转换矩阵M。此坐标转换矩阵M在一次校准后可存储在穿刺导航系统主机上。只要双目光学探头与B超探头的相对固定位置不发生变化，那么这个坐标转换矩阵M便可以使用；而一旦两者的相对固定位置发生了变化，那么只需要重新执行步骤S1和步骤S2，并重新计算坐标转换矩阵M即可。

最后，步骤S3具体为：

第三个步骤S3比较简单，当双目光学探头识别到穿刺器械时，穿刺器械上的每一个特征点具有相对于双目光学探头的空间坐标(x y z 1)^T，简单的乘法运算可得到特征点相对于B超探头的空间坐标(x′ y′ z′ 1)^T＝M*(x y z 1)^T。然后可根据此坐标在B超图像上对穿刺器械的位置进行标注，实现导航。

穿刺导航可以有B超扫描平面内穿刺导航和B超扫描平面外穿刺导航。与之对应，双目光学探头可以固定在B超探头的正面和侧面，校准时的标准校准模版图像也可以固定在靶线体模的正面和侧面。

图3是靶线体模上标准校准模版图像的两种放置位置示意图。其中图3(a)是B超扫描平面内穿刺导航时标准校准模版的放置位置示意图，08是放置在B超探头侧面的标准校准模版；图3(b)是B超扫描平面外穿刺导航时标准校准模版的放置位置示意图，09是放置在B超探头正面的标准校准模版

在本发明实施例中，有多条固定靶线的靶线体模，可以将标准校准模版固定在靶线体模上，同时体模内部放入声速匹配液体。同时，标准校准模版可以有两种固定方式，一种为B超扫描平面内穿刺导航时，固定在B超探头侧面，另一种是B超扫描平面外穿刺导航时，固定在B超探头正面。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于双目光学探头与B超探头之间空间位置校准的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)根据B超图像和靶线体模对B超探头的位置进行调整，使得所述B超探头与所述靶线体模的相对位置确定；

(2)将标准校准模版放置在靶线体模的指定位置上，使得所述标准校准模版与所述靶线体模的相对位置固定；根据双目光学探头识别到的目标获得第一坐标系O中每一个点的坐标(x y z 1)^T；并根据标准校准模版与靶线体模的相对位置获得第二坐标系O′中每一个点的坐标(x′ y′ z′ 1)^T；并根据坐标(x y z 1)^T和坐标(x′ y′ z′ 1)^T获得第一坐标系O与第二坐标系O’之间的坐标变换矩阵M；

(3)根据所述坐标变换矩阵M以及所述B超探头与所述靶线体模的相对位置计算双目光学探头与B超探头之间的位置关系；

采用改进的非线性最小二乘法获得第一坐标系O与第二坐标系O’之间的坐标变换矩阵M，具体为：

(2.1)将空间平移向量(a b c)^T，空间旋转向量合并为同一目标向量并初始化为k₀＝(0 0 0 0 0 0)^T；

(2.2)雅可比矩阵计算：

对于第i次迭代的目标向量k_i，若i＞Max，则迭代终止，计算失败；否则获得当前坐标变换矩阵M_i，并计算当前的一组变换后的坐标

针对每一组变换后的坐标(x′_ki y′_ki z′_ki 1)^T和实际坐标(x′_i y′_i z′_i 1)^T，计算其欧式距离

所有特征点的d_ki值组成评价向量d_i＝(d_1i d_2i ... d_ni)^T；

对于第i次迭代的目标向量k_i，对向量d_ki做微分，获得雅可比矩阵

(2.3)判断迭代条件及计算迭代方向：

对于当前目标向量k_i与雅可比矩阵J_i，计算二阶范数||J_ik_i||，如果||J_ik_i||＜ε，那么迭代中止，k_i即为目标向量的最终最小二乘解；否则计算迭代方向如果迭代方向d_i的六个分量，每一个的绝对值都小于最小迭代步长Step，那么迭代中止，k_i即为目标向量的最终最小二乘解；

(2.4)迭代循环：

计算步长补偿系数Mul，初始Mul＝1；当i＝Max/4时，令补偿系数Mul＝0.1并保持；当i＝Max/2时，令补偿系数Mul＝0.01并保持；当i＝Max*3/4时，令补偿系数Mul＝0.001并保持；

对目标向量进行迭代，令k_i+1＝k_i+d_i*Mul，并转到步骤(2.2)；

经过上述步骤(2.1)—(2.4)，可计算出满足精度要求的目标向量k，从而计算出坐标转换矩阵M；

其中，ε为设置的迭代精度，Max为最大迭代次数，Step为最小迭代步长。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，调整所述B超探头的位置需满足以下原则：(a)靶线体模内的多条靶线均位于B超扫描平面内，即位于X'Y'平面内；(b)靶线的图像与靶线的期望位置重合。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一坐标系O是以光学探头为原点，以双目光学探头连线方向为X轴，垂直于连线方向为Y轴，光学探头探测方向为Z轴建立的空间坐标系；所述第二坐标系O’是以探头远端中心为坐标原点，沿B超扫描平面的水平方向为X’轴，沿B超扫描平面的垂直方向为Y’轴，垂直于B超扫描平面的方向为Z’轴建立的空间坐标系O’。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述靶线体模为内部容纳有声速与人体组织的声速接近的声速匹配液体的容器，在所述容器内设置有至少3条位于同一平面的靶线，所述靶线对超声波具有较强的反射能力；使用时，B超探头远端需要完全浸入靶线体模的声速匹配液体中。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述靶线体模上有正面固定位和侧面固定位，可分别将标准校准模版图像固定在靶线体模的正面或侧面。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述声速匹配液体采用凝胶代替。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准校准模版为棋盘格模版、点阵模版或者其他类型的校准模版。

8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)之后，当双目光学探头识别到穿刺器械时，根据穿刺器械上的每一个特征点相对于双目光学探头的空间坐标(x y z1)^T，获得特征点相对于B超探头的空间坐标(x′ y′ z′ 1)^T＝M*(x y z 1)^T，并根据此坐标在B超图像上对穿刺器械的位置进行标注，实现导航。

9.一种用于权利要求1所述的方法中的靶线体模，其特征在于，所述靶线体模为内部容纳有声速与人体组织的声速接近的声速匹配液体的容器，在所述容器内设置有至少3条位于同一平面的靶线，所述靶线对超声波具有较强的反射能力；所述靶线体模上有正面固定位和侧面固定位，可分别将标准校准模版图像固定在靶线体模的正面或侧面。