[發明專利]基于三維光學掃描的腦磁圖自動化定位配準方法及裝置

有效

• 申請號: 202110076677.3
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112669386B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 高家紅;古聞宇;盛經緯
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京昆邁醫療科技有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/33;G06T7/11;G06T17/00;G06V10/77
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 余長江

1.一種基于三維光學掃描的腦磁圖自動化定位配準方法，其步驟包括：

1）獲取包含腦磁帽的被試頭部三維圖像，提取包含腦磁帽的被試頭部三維圖像中點云的信息，并依據點云信息，將點云分割為若干小點云，其中每一小點云代表一基本形狀；其中，所述基本形狀包括：平面、球面、錐面和柱面；

2）基于小點云的包圍盒中一矩形平面的幾何特征，計算各小點云之間的幾何關系，獲取組成腦磁帽探頭的小點云，得到包含腦磁帽的被試頭部三維圖像中各探頭位置；

3）獲取被試頭部的解剖結構像，并將解剖結構像分別轉化為頭皮三維圖像與大腦皮層三維圖像；

4）分別計算包含腦磁帽的被試頭部三維圖像與頭皮三維圖像的全局特征，選取擁有相似全局特征的點對，計算得到最優空間變換；

5）根據儀器坐標系及頭皮三維圖像中被試頭皮的邊界，得到頭皮三維圖像中的面部圖像，并依據最優空間變換，得到包含腦磁帽的被試頭部三維圖像中的面部圖像；

6）分別計算上述兩個面部圖像的全局特征，選取擁有相似全局特征的點對，計算得到空間變換；

7）將該空間變換作用于一面部圖像，以初始化局部優化配準算法，輸出優化后的配準結果對應的空間變換矩陣；

8）通過空間變換矩陣，將各探頭位置與大腦皮層三維圖像排布在同一坐標系下，得到各探頭相對于被試大腦皮層的位置。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過以下步驟得到小點云的包圍盒：

1）計算小點云坐標的協方差矩陣；

2）以協方差矩陣的特征值作為邊長，特征向量方向作為邊的朝向，得到小點云的包圍盒。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述矩形平面包括：包圍盒的中心矩形平面；所述幾何特征包括：小點云中的各點與矩形平面的法向、矩形平面的坐標邊界和矩形平面的尺寸。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過以下步驟得到包含腦磁帽的被試頭部三維圖像中各探頭位置：

1）根據設定的上表面尺寸閾值及側表面尺寸閾值，對各矩形平面進行篩選，得到可能的探頭上表面與探頭側表面；

2）依據設定中心點距閾值，在若干可能的探頭側表面中，找到各可能的探頭上表面的相應可能的探頭側表面；

3）通過計算可能的探頭上表面與相應可能的探頭側表面的幾何特征，判斷可能的探頭上表面與相應可能的探頭側表面組成一無底面長方體；若能夠組成無底面長方體，則該可能的探頭上表面屬于一探頭，從而得到各探頭位置。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，可能的探頭上表面與相應可能的探頭側表面的幾何特征包括：邊界夾角、法向夾角和中心距離。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過圖像分割算法和三維重建算法對解剖結構像進行處理，將解剖結構像分別轉化為頭皮三維圖像與大腦皮層三維圖像。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過以下步驟得到最優空間變換：

1）通過快速點特征直方圖方法，獲取包含腦磁帽的被試頭部三維圖像與頭皮三維圖像的全局特征；

2）選取擁有相似全局特征的點對，根據最小二乘法，計算得到最優空間變換。

8.一種存儲介質，所述存儲介質中存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序被設置為運行時執行權利要求1-7中任一所述方法。

9.一種電子裝置，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器被設置為運行所述計算機程序以執行如權利要求1-7中任一所述方法。