[發(fā)明專利]一種腦電電極空間定位系統(tǒng)和定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210135728.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN102727194A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于利偉;王文鋒;李小俚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/0478
• 分類號(hào): A61B5/0478;A61B19/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 崔鳳英

1.一種腦電電極空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個(gè)輔助定位標(biāo)志、一個(gè)圖像采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，每個(gè)輔助定位標(biāo)志安裝在一個(gè)腦電電極上，所述圖像采集裝置用于采集所述輔助定位標(biāo)志的圖像數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述圖像采集裝置采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到腦電電極的空間坐標(biāo)；

所述輔助定位標(biāo)志包括標(biāo)識(shí)部和安裝部；

所述標(biāo)識(shí)部包括一頂面含有特征標(biāo)志的圓柱；所述特征標(biāo)志用于區(qū)分不同的輔助定位標(biāo)志，并含有電極空間定位所需要的幾何約束關(guān)系；所述特征標(biāo)志包括互相平行、且中心與所述標(biāo)識(shí)部的圓心重合的多個(gè)大小、顏色各不相同的嵌套的矩形；

所述安裝部連接到所述標(biāo)識(shí)部的底面上，用于將所述輔助定位標(biāo)志固定在所述腦電電極上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦電電極空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)部的圓柱為白色，嵌套矩形的顏色各不相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦電電極空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述矩形為四個(gè)，從外到內(nèi)分別為第一矩形、第二矩形、第三矩形和第四矩形；所述四個(gè)矩形的邊彼此平行且相鄰兩邊之間的距離大于1mm，第四矩形的長(zhǎng)大于或等于3mm，寬大于或等于2mm；所述第一矩形、第二矩形、第三矩形和第四矩形的中心與所述標(biāo)識(shí)部圓心重合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的腦電電極空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝部為與所述標(biāo)識(shí)部的圓柱同軸線的圓柱形定位銷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的腦電電極空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置為相機(jī)，所述數(shù)據(jù)處理裝置為計(jì)算機(jī)或DSP圖像處理系統(tǒng)。

6.一種腦電電極空間定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

A、將多個(gè)帶有輔助定位標(biāo)志的腦電電極安置在測(cè)試者頭部；

B、圖像采集裝置采集一幅包含多個(gè)輔助定位標(biāo)志的圖像；

C、數(shù)據(jù)處理裝置通過顏色聚類、區(qū)域形狀約束提取所述輔助定位標(biāo)志的邊緣圖像；

D、所述數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)具有8鄰域連接關(guān)系的邊緣輪廓進(jìn)行局部主元分析，獲取每個(gè)像素局部范圍的主方向和特征值，根據(jù)最小特征值閾值識(shí)別所述輔助定位標(biāo)志中的直線結(jié)構(gòu)，進(jìn)而檢測(cè)出矩形，并采用直線相交獲取矩形頂點(diǎn)坐標(biāo)；

E、所述數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)已知矩形的尺寸、矩形頂點(diǎn)坐標(biāo)、所述圖像采集裝置的內(nèi)部參數(shù)和所述輔助定位標(biāo)志與腦電電極測(cè)量點(diǎn)之間的位置關(guān)系，建立共面四點(diǎn)在圖像采集裝置模型下的約束方程，依次獲取每個(gè)腦電電極測(cè)量點(diǎn)在圖像采集裝置坐標(biāo)系下的三維空間坐標(biāo)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的腦電電極空間定位方法，其特征在于，在所述步驟A之前，還包括：輸入不同角度的棋盤格圖像完成所述圖像采集裝置的內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的腦電電極空間定位方法，其特征在于，在所述步驟D中，具體包括：利用最小特征值分析識(shí)別矩形中的直線結(jié)構(gòu)，根據(jù)抗干擾能力較強(qiáng)的直線特征獲取矩形頂點(diǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的腦電電極空間定位方法，其特征在于，在所述步驟E之后，還包括以下步驟：

F、所述測(cè)試者以自身為中心旋轉(zhuǎn)一定角度，并重復(fù)步驟B~E；

G、多次重復(fù)步驟F，獲取多個(gè)視角下的每一固定視角內(nèi)腦電電極在圖像采集裝置坐標(biāo)系下的三維空間坐標(biāo)；

H、利用兩幅圖像中出現(xiàn)的顏色分布相同的輔助定位標(biāo)志，通過坐標(biāo)變換獲取所述測(cè)試者頭部所有區(qū)域內(nèi)腦電電極在世界坐標(biāo)系下的三維空間坐標(biāo)。