基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法技术

一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法，包括：获取脑磁采集环境的空间磁场分布数据及被测试者在脑磁采集环境中的肢体运动数据集、原始脑磁数据集；以所述空间磁场分布数据、所述原始脑磁数据集及所述肢体运动数据集作为输入量，输入所述脑磁噪声模型，得到脑磁噪声数据集；通过所述脑磁噪声数据集去除所述原始脑磁数据集中包含的噪声数据，获得去噪脑磁数据；通过对脑磁噪声信号进行分析过滤，解决了采用穿戴式脑磁设备进行脑磁探测时，由于运动产生磁场噪声干扰脑磁探测结果的问题；基于肢体运动分析进行脑磁噪声计算过滤，提升了脑磁探测的便捷性和可操作性；为实现灵敏、准确的动态脑磁图提供了基础。确的动态脑磁图提供了基础。确的动态脑磁图提供了基础。

【技术实现步骤摘要】
基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法


[0001]本专利技术涉及计算机技术
，具体涉及一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法。

技术介绍

[0002]脑磁图（以下简称MEG）是一种通过测量神经电流在头外产生的磁场来推断头内脑活动的无损脑功能，脑成像和脑疾病诊断的技术。近年来逐渐成熟的原子磁强计（以下简称OPM）因其高灵敏度，小体积，被开发作为脑磁图的探测单元。
[0003]脑磁信号强度是100fT量级，OPM的噪声本底为10
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20fT量级，脑磁信号探测的环境本底一般要求在1nT数量级。在传统的脑磁图采集中，头部以及探测器阵列处于一个静态的位置，通过对该区域进行磁屏蔽与磁补偿来创造相对低的磁场环境进行脑磁探测。
[0004]使用OPM为穿戴式脑磁探测提供了可能，但即使在一个商用双层磁屏蔽室内，屏蔽区域空间磁场的梯度也达到1
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10nT/m，即头部及探测器1cm量级的移动都会带来10000fT的磁场干扰，远大于脑磁信号强度，进而将空间磁场梯度的信息转移到了信号时间序列上，淹没掉有效的脑磁活动信号。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的拘束局限性，本专利技术提出了一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法，通过对人体肢体运动分析所产生噪声进行建模，并通过噪声模型进行噪声消除，实现了对因探测器移动而对脑磁信号所产生的磁场噪声的消除。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、获取脑磁采集环境的空间磁场分布数据及被测试者在脑磁采集环境中的肢体运动数据集、原始脑磁数据集；步骤2、以所述空间磁场分布数据、所述原始脑磁数据集及所述肢体运动数据集作为输入量，输入所述脑磁噪声模型，得到脑磁噪声数据集；步骤3、通过所述脑磁噪声数据集去除所述原始脑磁数据集中包含的噪声数据，获得去噪脑磁数据。
[0007]其中，所述脑磁噪声模型通过以下方式构建：所述脑磁噪声模型通过以下方式构建：获取空间磁场分布数据集，所述空间磁场分布数据集包含若干磁场环境下的空间磁场分布数据；获取肢体运动样本数据集，所述肢体运动样本数据集包含若干肢体运动状态下的肢体运动数据；获取若干所述肢体运动状态对应的脑磁噪声样本数据集，所述脑磁噪声样本数据集为不包含脑原始脑磁信号的磁场噪声数据集合；
基于回归算法利用所述空间磁场分布数据集、所述肢体运动样本数据集及所述脑磁噪声样本数据集训练回归模型并优化参数，得到脑磁噪声模型。
[0008]本专利技术与现有技术相对比，本专利技术具有以下优点：（1）通过对脑磁噪声信号进行分析过滤，解决了采用穿戴式脑磁设备进行脑磁探测时，由于运动产生磁场噪声干扰脑磁探测结果的问题；（2）基于肢体运动分析进行脑磁噪声计算过滤，提升了脑磁探测的便捷性和可操作性；（3）采用脑磁噪声模型对运动产生的脑磁噪声进行分析过滤，为实现灵敏、准确的动态脑磁图提供了基础。
[0009]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例涉及的一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法的流程图。
[0011]图2为本专利技术实施例涉及的一种脑磁仪的结构示意图。
[0012]图3为本专利技术实施例涉及的一种磁场噪声消除装置的结构示意图。
具体实施方式
[0013]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了进一步了解本专利技术，下面结合最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0014]如下为本专利技术实施例中涉及名词术语的解释：OPM：即光泵原子磁强计，利用圆偏振光激发待测磁场中的气体原子系统产生其塞曼子能级之间粒子数差，从而观测磁共振效应的原理制成的磁强计；OPM主要用于测量弱磁场。
[0015]下面结合前述名词术语具体介绍本专利技术的实现方式：本专利技术的专利技术点是提供一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法，用于分析和消除脑磁探测过程中由于肢体运动产生的脑磁噪声；参考图1，所述方法包括以下步骤：步骤1、获取脑磁采集环境的空间磁场数据；每隔预设采集时间间隔T0获取一次被测试者在脑磁采集环境中的肢体运动数据及脑磁数据，剔除无效数据后分别组成肢体运动数据集及原始脑磁数据集；所述空间磁场数据为由空间各位置的磁场强度值组成的磁场矩阵；所述肢体运动数据集由若干采集时间对应的若干动作记录点的运动数据组成；所述运动数据为位移向量；
所述脑磁数据集由若干采集时间对应的若干脑磁探测点的脑磁数据组成；所述脑磁数据为脑磁探测点处的磁场强度；步骤2、以所述空间磁场数据、所述原始脑磁数据集及所述肢体运动数据集作为输入量，输入所述脑磁噪声模型，得到脑磁噪声数据集；所述脑磁噪声数据集由若干采集时间对应的若干脑磁探测点的脑磁噪声数据组成；所述脑磁噪声数据为脑磁探测点处的噪声磁场强度；步骤3、通过所述脑磁噪声数据集去除所述原始脑磁数据集中包含的噪声数据，获得去噪脑磁数据；所述脑磁噪声数据集包括与所述原始脑磁数据相匹配的若干采集时间及每个采集时间对应的若干脑磁探测点的噪声磁场强度值。
[0016]所述脑磁噪声模型通过以下方式构建：获取空间磁场分布数据集，所述空间磁场分布数据集包含若干磁场环境下的空间磁场分布数据；获取肢体运动样本数据集，所述肢体运动样本数据集包含若干肢体运动状态下的肢体运动数据；所述肢体运动数据由若干样本采集时间及样本采集时间对应的肢体位移数据组成；所述肢体位移数据为若干部位数据采集点的位移向量；获取若干所述肢体运动状态对应的脑磁噪声样本数据集，所述脑磁噪声样本数据集为不包含脑原始脑磁信号的磁场噪声数据的集合；脑磁噪声样本数据集由若干样本采集时间及样本采集时间对应的磁场噪声数据集组成；所述磁场噪声数据集为若干脑磁探测点的噪声磁场强度值。
[0017]基于回归算法利用所述空间磁场分布数据集、所述肢体运动样本数据集及脑磁噪声数据集训练回归模型并优化参数，得到脑磁噪声模型。
[0018]作为一种实施例，所述肢体运动样本数据集通过以下方式获得：选择若干体型测试人员在磁屏蔽室中执行若干预设动作；按照预设记录间隔时间记录执行若干预设动作时的各动作记录点的运动位置数据，得到原始运动位置样本数据集；计算若干记录时间点相较前一记录时间点的位置移动量矩阵，经筛选、组合得到肢体运动样本数据集。
[0019]所述位置数据为各动作记录点的空间坐标；所述原始运动位置样本数据集包括若干原始运动位置样本数据子集P；一个原始运动位置样本数据子集用于记录一次某一测试人员执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于肢体运动分析的磁场噪声消除方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、获取脑磁采集环境的空间磁场分布数据及被测试者在脑磁采集环境中的肢体运动数据集、原始脑磁数据集；步骤2、以所述空间磁场分布数据、所述原始脑磁数据集及所述肢体运动数据集作为输入量，输入所述脑磁噪声模型，得到脑磁噪声数据集；步骤3、通过所述脑磁噪声数据集去除所述原始脑磁数据集中包含的噪声数据，获得去噪脑磁数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脑磁噪声模型通过以下方式构建：获取空间磁场分布数据集，所述空间磁场分布数据集包含若干磁场环境下的空间磁场分布数据；获取肢体运动样本数据集，所述肢体运动样本数据集包含若干肢体运动状态下的肢体运动数据；获取若干所述肢体运动状态对应的脑磁噪声样本数据集，所述脑磁噪声样本数据集为不包含脑原始脑磁信号的磁场噪声数据集合；基于回归算法利用所述空间磁场分布数据集、所述肢体运动样本数据集及所述脑磁噪声样本数据集训练回归模型并优化参数，得到脑磁噪声模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述肢体运动样本数据集通过以下方式获得：选择若干体型人员在磁屏蔽室中执行若干预设动作；按照预设记录间隔时间记录执行若干预设动作时的各动作记录点的运动位置数据，得到原始运动位置样本数据集；所述位置数据为各动作记录点的空间坐标；所述原始运动位置样本数据集由若干记录时间点的及各记录时间点对应的位置矩阵组成；所述位置矩阵是由所述位置数据组成的矩阵；计算若干记录时间点相较前一记录时间点的位置移动量矩阵，经筛选、组合得到肢体运动样本数据集。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脑磁噪声样本数据集的通过以下方式获得：在所述人员执行若干预设动作时，按照预设记录时间间隔记录各脑磁记录点的噪声磁场数据，得到原始脑磁噪声样本数据集；对原始脑磁噪声样本数据进行筛选得到脑磁噪声样本数据；所述原始脑磁噪声样本数据集由若干记录时间点及各记录时间点对应的脑磁噪声矩阵组成；所述脑磁噪声矩阵由所述噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛经纬，
申请(专利权)人：北京昆迈医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：