一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统，本发明专利技术技术方案通过提取波长为1000

【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和发展，人们对于自身健康的追求也越来越大。在需求增大和技术发展的双向推动下，越来越多的医疗器械被研发并投入使用；其中，针对头部脑部研究的医疗器械的需求越来越大。
[0003]脑电图(EEG)帽，一种用于EEG活动的EEG研究的医疗器械。通过将电极固定在头部，帽子设计可以包括头盔、框架、网格和柔软的弹性帽拥抱头部。在实际应用中，需要根据不同的研究类型和患者需求，设计出不同形状和尺寸的帽子，例如：成人、儿童和新生儿，由于其发育程度不同，都需要根据头骨发育情况首先采集头部数据，再设计出对应的头部模型，最后制作成合适的帽子。然而，目前现有技术在采集头部数据设计出对应头部模型的过程中，往往是通过摄像头或红外扫描器对头部数据进行采集，但局限于摄像头的像素和细节分辨能力，无法对细小的头骨变化差异进行精准采集；通过现有技术采集到的头部数据往往都是不可靠的，无法贴合用户的实际需求。
[0004]近红外光谱是 90年代以来发展最快、 最引人注目的光谱分析技术, 是光谱测量技术与化学计量学学科的有机结合。光谱成像技术可把物质光谱划分至几十至几百波段，实现对目标精细谱特征的辨识能力具有巨大提升。目前现有技术中没有利用近红外光谱成像技术设计头部模型，最后制作成精准的帽子的相关技术研究。因此，如何通过近红外光谱成像来构建精准的头部模型，是我们目前亟需解决的一道技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法及系统，能够获取精准的人物头部数据，从而构建精准的头部模型。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法，包括：获取目标人物头部的近红外光谱数据，在所述近红外光谱数据中对光谱波长为1000
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1100nm对应的近红外光谱数据进行提取，得到第一光谱数据，以及对光谱波长为1800
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2200nm对应的近红外光谱数据进行提取，得到第二光谱数据；分别根据所述第一光谱数据和所述第二光谱数据生成所述目标人物头部的第一头部立体图像和第二头部立体图像；对所述第一头部立体图像中的面颅骨区域进行提取，得到面颅骨光谱图像；以及对所述第二头部立体图像中的脑颅骨区域进行提取，得到脑颅骨光谱图像；根据所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域在目标人物头部的空间距离，确定所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域之间的位置基准数据；
根据所述位置基准数据，以所述面颅骨光谱图像为底层，以所述脑颅骨光谱图像为顶层，对所述面颅骨光谱图像和所述脑颅骨光谱图像进行融合，得到目标人物头部图像；根据所述目标人物头部图像，提取出所述目标人物头部的三维立体数据，并根据所述三维立体数据建立目标人物头部模型。
[0007]作为优选方案，所述分别根据所述第一光谱数据和所述第二光谱数据生成所述目标人物头部的第一头部立体图像和第二头部立体图像的步骤中，具体包括：根据所述第一光谱数据生成所述目标人物头部的第一初始图像，并对所述第一初始图像中目标人物头部的眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域进行识别并进行特征放大处理，得到第一头部立体图像；根据所述第二光谱数据生成所述目标人物头部的第二初始图像，并对所述第二初始图像中目标人物头部的后脑区域进行识别并进行特征增强处理，得到第二头部立体图像。
[0008]作为优选方案，所述进行特征放大处理的过程，具体为：对所述第一初始图像中的眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域进行网格化处理，并对每一个网格进行标记；通过双立方插值算法对所述第一初始图像中的眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域进行分辨率放大处理；设定亮度阈值，对所述第一初始图像中除眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域以外的其他区域进行降低亮度，得到第一头部立体图像。
[0009]作为优选方案，所述进行特征增强处理的过程，具体为：在所述第一初始图像进行分辨率放大处理后，根据原标记的网格在进行分辨率放大处理后生成的网格数量，确定放大倍数；根据所述放大倍数，通过最近邻插值算法对所述第二初始图像中的后脑区域进行分辨率放大处理；根据所述亮度阈值，增加所述后脑区域的亮度值，并将所述第二初始图像中除后脑区域以外的其他区域进行降低50%透明度处理，得到第二头部立体图像。
[0010]作为优选方案，对所述第一头部立体图像中的面颅骨区域进行提取，得到面颅骨光谱图像的步骤中，具体包括：对所述第一头部立体图像中的颅骨特征进行识别，提取上颌骨、鼻骨、泪骨、颧骨、下鼻甲骨、犁状骨和下颌骨区域；将所述上颌骨和下颌骨之间的区域进行二次提取，形成口腔区域；以及，将所述泪骨和颧骨之间的区域进行二次提取，形成眼眶区域；以及，将所述鼻骨、下鼻甲骨和犁状骨之间的区域进行二次提取，形成鼻腔区域；将所述口腔区域、眼眶区域和鼻腔区域所对应的区域图像进行提取，形成面颅骨光谱图像。
[0011]对所述第二头部立体图像中的脑颅骨区域进行提取，得到脑颅骨光谱图像的步骤中，具体包括：对所述第二头部立体图像中的颅骨特征进行识别，提取额骨、顶骨、颞骨、筛骨、蝶骨和枕骨区域；将所述额骨、顶骨和颞骨之间的区域进行二次提取，形成颅盖骨区域；以及，将所述筛骨、蝶骨和枕骨之间的区域进行二次提取，形成颅底骨区域；将所述颅盖骨区域和颅底骨区域所对应的区域图像进行提取，形成脑颅骨光谱图像。
[0012]作为优选方案，所述根据所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域在目标人物头部的空间距离，确定所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域之间的位置基准数据的步骤中，具体包括：
在所述第一头部立体图像和所述第二头部立体图像中分别建立三维空间坐标系；确定面颅骨区域的上颌骨、鼻骨、泪骨、颧骨、下鼻甲骨、犁状骨和下颌骨在三维空间坐标系中的坐标位置，并计算两两之间的空间距离，形成第一距离序列；确定脑颅骨区域的额骨、顶骨、颞骨、筛骨、蝶骨和枕骨在三维空间坐标系中的坐标位置，并计算两两之间的空间距离，形成第二距离序列；根据所述第一距离序列和所述第二距离序列，确定所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域在不同位置上的空间距离，得到位置基准数据。
[0013]作为优选方案，所述根据所述位置基准数据，以所述面颅骨光谱图像为底层，以所述脑颅骨光谱图像为顶层，对所述面颅骨光谱图像和所述脑颅骨光谱图像进行融合，得到目标人物头部图像的步骤中，具体包括：根据所述位置基准数据，确定基准位置区域；其中，所述基准位置区域包括上颌骨、鼻骨、泪骨、颧骨、下鼻甲骨、犁状骨或下颌骨中的任意一种或多种；以及包括额骨、顶骨、颞骨、筛骨、蝶骨或枕骨中的任意一种或多种；以所述面颅骨光谱图像为底层，以所述脑颅骨光谱图像为顶层，选择面颅骨光谱图像中的基准位置区域为第一对齐点，同时，选择脑颅骨光谱图像中的基准位置区域为第二对齐点；根据所述第一对齐点和所述第二对齐点，对所述面颅骨光谱图像和所述脑颅骨光谱图像进行对齐后合并，得到目标人物头部图像。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光谱成像的头部模型构建方法，其特征在于，包括：获取目标人物头部的近红外光谱数据，在所述近红外光谱数据中对光谱波长为1000
‑
1100nm对应的近红外光谱数据进行提取，得到第一光谱数据，以及对光谱波长为1800
‑
2200nm对应的近红外光谱数据进行提取，得到第二光谱数据；分别根据所述第一光谱数据和所述第二光谱数据生成所述目标人物头部的第一头部立体图像和第二头部立体图像；对所述第一头部立体图像中的面颅骨区域进行提取，得到面颅骨光谱图像；以及对所述第二头部立体图像中的脑颅骨区域进行提取，得到脑颅骨光谱图像；根据所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域在目标人物头部的空间距离，确定所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域之间的位置基准数据；根据所述位置基准数据，以所述面颅骨光谱图像为底层，以所述脑颅骨光谱图像为顶层，对所述面颅骨光谱图像和所述脑颅骨光谱图像进行融合，得到目标人物头部图像；根据所述目标人物头部图像，提取出所述目标人物头部的三维立体数据，并根据所述三维立体数据建立目标人物头部模型。2.如权利要求1所述的基于近红外光谱成像的头部模型构建方法，其特征在于，所述分别根据所述第一光谱数据和所述第二光谱数据生成所述目标人物头部的第一头部立体图像和第二头部立体图像的步骤中，具体包括：根据所述第一光谱数据生成所述目标人物头部的第一初始图像，并对所述第一初始图像中目标人物头部的眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域进行识别并进行特征放大处理，得到第一头部立体图像；根据所述第二光谱数据生成所述目标人物头部的第二初始图像，并对所述第二初始图像中目标人物头部的后脑区域进行识别并进行特征增强处理，得到第二头部立体图像。3.如权利要求2所述的基于近红外光谱成像的头部模型构建方法，其特征在于，所述进行特征放大处理的过程，具体为：对所述第一初始图像中的眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域进行网格化处理，并对每一个网格进行标记；通过双立方插值算法对所述第一初始图像中的眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域进行分辨率放大处理；设定亮度阈值，对所述第一初始图像中除眼眶区域、鼻腔区域和口腔区域以外的其他区域进行降低亮度，得到第一头部立体图像。4.如权利要求3所述的基于近红外光谱成像的头部模型构建方法，其特征在于，所述进行特征增强处理的过程，具体为：在所述第一初始图像进行分辨率放大处理后，根据原标记的网格在进行分辨率放大处理后生成的网格数量，确定放大倍数；根据所述放大倍数，通过最近邻插值算法对所述第二初始图像中的后脑区域进行分辨率放大处理；根据所述亮度阈值，增加所述后脑区域的亮度值，并将所述第二初始图像中除后脑区域以外的其他区域进行降低50%透明度处理，得到第二头部立体图像。5.如权利要求2所述的基于近红外光谱成像的头部模型构建方法，其特征在于，所述根
据所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域在目标人物头部的空间距离，确定所述面颅骨区域和所述脑颅骨区域之间的位置基准数据的步骤中，具体包括：在所述第一头部立体图像和所述第二头部立体图像中分别建立三维空间坐标系；确定面颅骨区域的上颌骨、鼻骨、泪骨、颧骨、下鼻甲骨、犁状骨和下颌骨在三维空间坐标系中的坐标位置，并计算两两之间的空间距离，形成第一距离序列；确定脑颅骨区域的额骨、顶骨、颞骨、筛骨、蝶骨和枕骨在三维空间坐标系中的坐标位置，并计算两两之间的空间距离，形成第二距离序列；根据所述第一距离序列和所述第二距离序列，确定所述面颅骨区...

【专利技术属性】
技术研发人员：林强，郑煜欣，
申请(专利权)人：广州市碳码科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：