本发明专利技术涉及一种脑磁测量装置以及脑磁测量装置与MRI配准的方法，属于脑磁研究领域。方法包括：获取戴有脑磁测量装置的被试者头部图像；将被试者头部图像进行点云化，得到场景点云；对场景点云和标识模块模型点云进行对应点聚类处理，识别标识模块并确定标识模块的位置坐标；根据位置坐标以及标识模块与传感器阵列的相对位置关系，确定传感器探头位置；获取被试者头部三维MRI图像，并分离为头皮三维图像和大脑皮层解剖结构；根据头皮三维图像提取MRI面部图像；基于传感器探头位置，将MRI面部图像与被试者头部图像进行配准，使传感器阵列与大脑皮层解剖结构在统一坐标系下。本发明专利技术方法提高了配准的准确度。法提高了配准的准确度。法提高了配准的准确度。
【技术实现步骤摘要】
一种脑磁测量装置以及脑磁测量装置与MRI配准的方法
[0001]本专利技术涉及脑磁研究领域，特别是涉及一种脑磁测量装置以及脑磁测量装置与MRI配准的方法。
技术介绍
[0002]脑磁图(Magnetoencephalography，MEG)是一种强大的功能性神经成像技术，该技术通过检测大脑神经元中电流产生的微小颅外磁场反应大脑活动的变化，实现对大脑功能的检测。脑磁图能为研究大脑活动和诊断脑内疾病提供一个非侵入性的窗口。由于脑磁图是一种对脑内生理现象的直接推断方式，其时间精度良好。此外，由于磁场相对不受头部不均匀电导率的影响，脑磁图比脑电图(EEG)拥有更高的空间分辨率。这些优点使脑磁图成为了一种研究大脑活动及功能的强大手段，对前沿神经科学、临床应用等方面都有重要意义。目前，脑磁图技术已被应用于语言、视觉、听觉、体感诱发等脑波信号研究、神经外科术前脑功能区定位、脑内疾病诊断等方面。
[0003]近年来，以原子磁强计为代表的弱磁传感器的成熟极大推动了新一代脑磁图的发展，与传统基于超导量子干涉装置(SQUIDs)实现的脑磁测量系统相比，新一代脑磁图系统不再需要庞大的头部装置，只需要被试者在磁屏蔽环境中佩戴小型脑磁头盔就可测量，拥有体积小，重量轻，测量方便等诸多优点。但在新一代脑磁系统中，存在传感器阵列不固定、插入头盔深度不固定、传感器线路遮挡、扫描传感器阵列耗时长等问题，对扫描探头位置造成一定困难，此外，头盔上大量传感器探头和线缆使得脑磁系统难以对受试者卧式实验场景进行测量。
[0004]在脑磁研究中，正确定位传感器阵列位置是必不可少的一步，但传统配准方法费时费力，难以支撑实际应用，例如使用颜色标记传感器位置，使用线圈测量传感器位置等传统配准方法，不但步骤繁琐，耗时长，在操作过程中还会引入大量人为误差，不适用于实际使用场景。如何快速精确扫描定位脑磁头盔上的传感器阵列，成为新型脑磁图系统的重要问题。
[0005]此外，如何精确的使扫描图像与大脑皮层配准于同一坐标系下，对脑磁图后续信号溯源的准确性至关重要，传统方法使用最近点迭代算法(ICP)对三维扫描图像与MRI面部图像进行配准，但最近点迭代算法(ICP)对待配点云初始位置要求较高，若所选初始位置不合理，则会导致算法陷入局部最优，导致配准不准确。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种脑磁测量装置以及脑磁测量装置与MRI配准的方法，以解决传统配准方法配准结果不准确的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种脑磁测量装置，包括脑磁头盔主体、标识模块和传感器阵列；所述传感器阵列和所述标识模块均设置于所述脑磁头盔主体的上表面；
[0009]所述脑磁头盔主体用于佩戴于被试者头部；
[0010]所述传感器阵列用于检测大脑神经元中电流产生的颅外磁场；
[0011]所述标识模块用于定位所述传感器阵列。
[0012]可选地，所述标识模块为十字交叉的圆柱体、T字形的长方体或者锥体。
[0013]一种脑磁测量装置与MRI配准的方法，包括：
[0014]获取戴有上述的脑磁测量装置的被试者头部图像；
[0015]将所述被试者头部图像进行点云化，得到场景点云；
[0016]对所述场景点云和构建的标识模块模型的模型点云进行对应点聚类处理，识别脑磁测量装置的标识模块并确定所述标识模块的位置坐标；
[0017]根据所述标识模块的位置坐标以及所述标识模块与传感器阵列的相对位置关系，确定传感器阵列探头位置坐标；
[0018]获取被试者头部三维MRI图像，并将所述被试者头部三维MRI图像分离为头皮三维图像和大脑皮层解剖结构；
[0019]根据所述头皮三维图像提取MRI面部图像；
[0020]基于所述传感器阵列探头位置坐标，将所述MRI面部图像与所述被试者头部图像进行配准，使传感器阵列与所述大脑皮层解剖结构在统一坐标系下。
[0021]可选地，所述对所述场景点云和构建的标识模块模型的模型点云进行对应点聚类处理，识别脑磁测量装置的标识模块并确定所述标识模块的位置坐标，具体包括：
[0022]对所述场景点云和所述模型点云分别进行下采样处理，提取场景点云关键点和模型点云关键点；
[0023]根据所述场景点云关键点和所述模型点云关键点，计算场景关键点特征描述子和模型点云关键点特征描述子；
[0024]根据所述场景关键点特征描述子和所述模型点云关键点特征描述子，计算标识模块模型在场景中的对应点，确定场景描述子点云和模型描述子点云之间的对应点对集合；所述场景描述子点云包括场景关键点特征描述子；所述模型描述子点云包括模型点云关键点特征描述子；
[0025]对所述对应点对集合进行对应点聚类处理，识别出所述场景点云中与所述模型点云匹配的对应点聚类，得到可穿戴式脑磁测量装置的标识模块，并确定所述标识模块的位置坐标。
[0026]可选地，所述基于所述传感器阵列探头位置坐标，将所述MRI面部图像与所述被试者头部图像进行配准，使传感器阵列与所述大脑皮层解剖结构在统一坐标系下，具体包括：
[0027]分别计算所述被试者头部图像与所述MRI面部图像的特征描述子，得到头部图像特征描述子和面部图像特征描述子；
[0028]根据所述头部图像特征描述子和所述面部图像特征描述子，采用采样一致性配准算法对所述被试者头部图像与所述MRI面部图像进行粗配准，得到第一坐标变换矩阵；
[0029]对所述第一坐标变换矩阵进行正态分布变换，得到第二坐标变换矩阵；
[0030]将所述第一坐标变换矩阵和所述第二坐标变换矩阵，应用于所述传感器阵列探头位置坐标，完成所述MRI面部图像与所述被试者头部图像的配准，使传感器阵列与大脑皮层解剖结构对准于同一坐标系下。
[0031]可选地，所述对应点聚类处理的方法为霍夫投票算法或者几何一致性聚类算法。
[0032]可选地，根据所述场景点云关键点和所述模型点云关键点，基于方向直方图特征、点直方图特征、角度直方图特征、法线对准径向特征、惯性矩特征或者偏心率特征计算场景关键点特征描述子和模型点云关键点特征描述子。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]本专利技术提供了一种脑磁测量装置以及脑磁测量装置与MRI图像配准的方法，所述脑磁测量装置包括标识模块，通过获取佩戴有该脑磁测量装置的被试者头部图像，识别出图像中的标识模块，利用标识模块的位置以及所述标识模块与传感器阵列的相对位置关系，确定出传感器阵列探头位置的坐标，本专利技术中使用标识模块定位传感器阵列，不需要扫描所有传感器探头，大大节省扫描所需时间，提升整体效率。且利用采样一致性配准与正态分布变换，将被试者头部图像与MRI图像进行配准，使传感器阵列与大脑皮层解剖结构置于同一坐标系下，避免了采用最近点迭代算法(ICP)进行配准，对待配点云初始位置要求较高，若所选初始位置不合理，则会使最近点迭代本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种脑磁测量装置，其特征在于，包括脑磁头盔主体、标识模块和传感器阵列；所述传感器阵列和所述标识模块均设置于所述脑磁头盔主体的上表面；所述脑磁头盔主体用于佩戴于被试者头部；所述传感器阵列用于检测大脑神经元中电流产生的颅外磁场；所述标识模块用于定位所述传感器阵列。2.根据权利要求1所述的脑磁测量装置，其特征在于，所述标识模块为十字交叉的圆柱体、T字形的长方体或者锥体。3.一种脑磁测量装置与MRI配准的方法，其特征在于，包括：获取戴有所述权利要求1
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2任一项所述的脑磁测量装置的被试者头部图像；将所述被试者头部图像进行点云化，得到场景点云；对所述场景点云和构建的标识模块模型的模型点云进行对应点聚类处理，识别脑磁测量装置的标识模块并确定所述标识模块的位置坐标；根据所述标识模块的位置坐标以及所述标识模块与传感器阵列的相对位置关系，确定传感器阵列探头位置坐标；获取被试者头部三维MRI图像，并将所述被试者头部三维MRI图像分离为头皮三维图像和大脑皮层解剖结构；根据所述头皮三维图像提取MRI面部图像；基于所述传感器阵列探头位置坐标，将所述MRI面部图像与所述被试者头部图像进行配准，使传感器阵列与所述大脑皮层解剖结构在统一坐标系下。4.根据权利要求3所述的脑磁测量装置与MRI配准的方法，其特征在于，所述对所述场景点云和构建的标识模块模型的模型点云进行对应点聚类处理，识别脑磁测量装置的标识模块并确定所述标识模块的位置坐标，具体包括：对所述场景点云和所述模型点云分别进行下采样处理，提取场景点云关键点和模型点云关键点；根据所述场景点云关键点和所述模型点云关键点，计算场景关键点特征描述子和模型点云关键点特征描述子；根据所述场景关键点特征描述子和所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽爽，陈柯宇，何君怀，梁爽，
申请(专利权)人：南京景瑞康分子医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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