本技術(shù)涉及腦電監(jiān)測，特別涉及一種非接觸式腦電監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前腦電信號的采集主要依賴接觸式的濕電極和干電極。濕電極需要使用導(dǎo)電膏以確保信號質(zhì)量，不僅操作繁瑣，而且導(dǎo)電膏隨時間干涸后會導(dǎo)致電極阻抗升高，影響信號穩(wěn)定性；干電極則依賴于與頭皮的緊密貼合，同樣可能引起不適。這兩種方式在臨床應(yīng)用中均存在一定的局限性，尤其不適用于對早產(chǎn)兒或新生兒進(jìn)行長時間腦電監(jiān)測。由于新生兒皮膚嬌嫩，接觸式電極可能導(dǎo)致皮膚破損，進(jìn)而增加感染風(fēng)險。

2、相較于接觸式電極，非接觸式電極在信號采集過程中不直接附著于頭皮，因而在一定程度上避免了對新生兒皮膚的刺激和損傷。

3、然而，由于缺乏穩(wěn)定的物理固定，一旦新生兒頭部發(fā)生運(yùn)動，電極與頭皮之間的相對位置便可能發(fā)生偏移，導(dǎo)致采集信號的位置不穩(wěn)定。例如，原本用于采集fz位置腦電的電極，在頭部輕微偏轉(zhuǎn)后，可能轉(zhuǎn)而采集到鄰近如f4位置的信號，從而影響對特定腦區(qū)活動的精準(zhǔn)監(jiān)測和后續(xù)分析的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的一個目的在于提出一種非接觸式腦電監(jiān)測方法及系統(tǒng)，通過本技術(shù)提供的技術(shù)方案能夠根據(jù)目標(biāo)用戶的實(shí)時位姿動態(tài)調(diào)整腦電帽和腦電極的位姿，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)在非接觸系統(tǒng)下采集到有效腦電數(shù)據(jù)的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，提供了一種非接觸式腦電監(jiān)測方法，?所述方法包括：獲取目標(biāo)用戶在當(dāng)前時刻對應(yīng)的頭部圖像；基于所述當(dāng)前時刻對應(yīng)的所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶在所述當(dāng)前時刻對應(yīng)的頭部位姿；基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿與上一個時刻對應(yīng)的所述頭部位姿，確定腦電帽的位姿，其中所述腦電帽中包括多個腦電極，多個所述腦電極在所述腦電帽對應(yīng)的位姿下監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

3、在一些實(shí)施例中，所述基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿與上一個時刻對應(yīng)的所述頭部位姿，確定腦電帽的位姿，包括：

4、確定所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿與上一時刻的所述頭部位姿之間的距離；

5、響應(yīng)于所述距離大于預(yù)設(shè)閾值，基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿調(diào)整腦電帽的當(dāng)前位姿，所述腦電帽中的腦電極在調(diào)整后的位姿下繼續(xù)監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)；

6、響應(yīng)于所述距離不大于預(yù)設(shè)閾值，所述腦電帽中的腦電極在當(dāng)前位姿下繼續(xù)監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

7、在一些實(shí)施例中，所述基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿調(diào)整所述腦電帽的當(dāng)前位姿，包括：

8、以所述目標(biāo)用戶在當(dāng)前時刻下的所述頭部位姿為機(jī)械臂的控制目標(biāo)；

9、所述機(jī)械臂控制調(diào)整所述腦電帽的當(dāng)前位置和當(dāng)前方向，使得所述腦電帽運(yùn)動至與所述目標(biāo)用戶在當(dāng)前時刻下的頭部位置及頭部方向相匹配位姿處，所述腦電帽中的腦電極在調(diào)整后位姿處采集所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

10、在一些實(shí)施例中，所述目標(biāo)用戶的所述頭部位姿的確定步驟，包括：

11、基于所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶的頭部邊緣點(diǎn)坐標(biāo)集；

12、基于所述頭部邊緣點(diǎn)坐標(biāo)集確定所述目標(biāo)用戶的頭部位姿。

13、在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：

14、基于所述目標(biāo)用戶的所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸；

15、基于所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定所述腦電帽的縮放系數(shù)以及所述腦電帽中腦電極的排布縮放系數(shù)；

16、基于所述縮放系數(shù)調(diào)整腦電帽的尺寸，基于所述排布縮放系數(shù)調(diào)整所述腦電極在所述腦電帽中的坐標(biāo)位置布局。

17、在一些實(shí)施例中，所述基于所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定所述腦電帽的縮放系數(shù)以及所述腦電帽中腦電極的排布縮放系數(shù)，包括：

18、確定所述腦電帽的初始尺寸以及所述腦電帽中所述腦電極的初始排布坐標(biāo)；

19、基于所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸以及所述腦電帽的初始尺寸確定所述腦電帽的縮放系數(shù)，基于所述縮放系數(shù)調(diào)整所述腦電帽的尺寸，使得所述腦電帽的尺寸與所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸匹配；

20、基于所述腦電帽的縮放系數(shù)以及所述腦電帽中所述腦電極的初始排布坐標(biāo)，確定所述腦電帽中腦電極的排布縮放系數(shù)，基于所述排布縮放系數(shù)確定所述腦電極的目標(biāo)坐標(biāo)，使得所述腦電極在所述目標(biāo)坐標(biāo)下監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

21、在一些實(shí)施例中，所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸包括頭部橫向尺寸以及頭部縱向尺寸；

22、所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定步驟，包括：

23、基于所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶的耳部關(guān)鍵點(diǎn)、鼻部關(guān)鍵點(diǎn)、頭部關(guān)鍵點(diǎn)，其中所述耳部關(guān)鍵點(diǎn)包括左耳關(guān)鍵點(diǎn)以及右耳關(guān)鍵點(diǎn)；

24、基于所述耳部關(guān)鍵點(diǎn)以及所述頭部關(guān)鍵點(diǎn)確定所述目標(biāo)用戶的所述頭部橫向尺寸；

25、基于所述鼻部關(guān)鍵點(diǎn)以及所述頭部關(guān)鍵點(diǎn)確定所述目標(biāo)用戶的所述頭部縱向尺寸。

26、在一些實(shí)施例中，所述方法還包括基于深度傳感器獲取所述目標(biāo)用戶的頭部圖像；

27、所述深度傳感器的拍攝位姿確定步驟包括：

28、基于深度傳感器獲取工作平面對應(yīng)的工作平面圖像以及所述工作平面對應(yīng)的平面法向量，其中，所述工作平面包括用于監(jiān)測所述目標(biāo)用戶腦電數(shù)據(jù)的工作平臺對應(yīng)的平面；

29、基于現(xiàn)場觀測距離、所述深度傳感器的工作距離、所述平面法向量確定所述深度傳感器的拍攝位置以及拍攝方向。

30、在一些實(shí)施例中，所述獲取所述工作平面對應(yīng)的工作平面圖像之后，所述方法還包括：

31、基于預(yù)設(shè)的標(biāo)記模版，從所述工作平面圖像中提取多個內(nèi)部坐標(biāo)點(diǎn)集；

32、將多個所述內(nèi)部坐標(biāo)點(diǎn)集的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系，基于世界坐標(biāo)系下的內(nèi)部坐標(biāo)點(diǎn)集確定所述工作平面對應(yīng)的平面法向量。

33、本技術(shù)還提供一種非接觸式腦電監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：支架模塊、機(jī)械臂模塊、圖像采集模塊、工作平臺模塊、腦電帽模塊以及控制模塊；

34、所述圖像采集模塊安裝在所述支架模塊上，用于采集目標(biāo)用戶的頭部圖像，和/或，工作平臺模塊對應(yīng)的工作平臺圖像；

35、所述腦電帽模塊安裝在機(jī)械臂的末端，所述機(jī)械臂用于調(diào)整腦電帽的位姿，所述腦電帽中的腦電極用于監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)；

36、所述工作平臺模塊，所述工作平臺模塊用于承載目標(biāo)用戶；

37、所述控制模塊，所述控制模塊用于基于所述目標(biāo)用戶的頭部位姿控制機(jī)械臂調(diào)整所述腦電帽的位姿，所述腦電帽中的腦電極用于監(jiān)測目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

38、在一些實(shí)施例中，所述腦電極設(shè)置在腦電帽中，且所述腦電極在所述腦電帽中的位置布局與腦電帽的大小尺寸關(guān)聯(lián)，在所述腦電帽的大小尺寸發(fā)生變化時，所述腦電極的位置布局發(fā)生變化；所述控制模塊用于將所述腦電帽的尺寸信息發(fā)送至所述腦電帽，所述腦電帽基于接收到的所述尺寸信息調(diào)整所述腦電帽的大小尺寸以及所述腦電極在所述腦電帽中的位置布局。

39、在一些實(shí)施例中，所述腦電帽的大小尺寸可調(diào)節(jié)，所述腦電帽的大小尺寸與所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸匹配；所述控制模塊基于獲取到的所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定所述腦電帽的尺寸信息，且將所述尺寸信息發(fā)送至腦電帽以進(jìn)行所述腦電帽的大小尺寸調(diào)節(jié)。

40、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊基于所述目標(biāo)用戶的頭部位姿確定所述腦電帽的位姿，且將所述腦電帽的位姿發(fā)送至機(jī)械臂，所述機(jī)械臂基于接收到的位姿信息為控制目標(biāo)，控制所述機(jī)械臂末端的電極帽的位姿與所述目標(biāo)用戶的頭部位姿匹配。

41、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊基于獲取到的所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定所述腦電帽的尺寸信息，包括：所述控制模塊基于所述圖像采集模塊采集到的所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶的耳部關(guān)鍵點(diǎn)、鼻部關(guān)鍵點(diǎn)、頭部關(guān)鍵點(diǎn)，其中所述耳部關(guān)鍵點(diǎn)包括左耳關(guān)鍵點(diǎn)以及右耳關(guān)鍵點(diǎn)；

42、所述控制模塊基于所述耳部關(guān)鍵點(diǎn)以及所述頭部關(guān)鍵點(diǎn)確定所述目標(biāo)用戶的所述頭部橫向尺寸；

43、所述控制模塊基于所述鼻部關(guān)鍵點(diǎn)以及所述頭部關(guān)鍵點(diǎn)確定所述目標(biāo)用戶的所述頭部縱向尺寸；

44、所述控制模塊基于所述頭部橫向尺寸、所述頭部縱向尺寸確定目標(biāo)用戶的頭部尺寸，所述腦電帽的尺寸與所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸匹配。

45、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊基于所述目標(biāo)用戶的頭部位姿確定所述腦電帽的位姿，包括：

46、所述控制模塊獲取圖像采集模塊采集到的所述目標(biāo)用戶在當(dāng)前時刻對應(yīng)的頭部圖像；

47、所述控制模塊基于獲取到的所述當(dāng)前時刻對應(yīng)的所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶在所述當(dāng)前時刻對應(yīng)的頭部位姿；

48、所述控制模塊基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿與上一個時刻對應(yīng)的所述頭部位姿，確定腦電帽的位姿，其中所述腦電帽中包括多個腦電極，多個所述腦電極在所述腦電帽對應(yīng)的位姿下監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

49、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿與上一個時刻對應(yīng)的所述頭部位姿，確定腦電帽的位姿，包括：

50、所述控制模塊確定所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿與上一時刻的所述頭部位姿之間的距離；

51、所述控制模塊響應(yīng)于所述距離大于預(yù)設(shè)閾值，控制機(jī)械臂基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿調(diào)整腦電帽的當(dāng)前位姿，所述腦電帽中的腦電極在調(diào)整后的位姿下繼續(xù)監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)；

52、所述控制模塊響應(yīng)于所述距離不大于預(yù)設(shè)閾值，控制所述腦電帽中的腦電極在當(dāng)前位姿下繼續(xù)監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

53、在一些實(shí)施例中，所述控制機(jī)械臂基于所述當(dāng)前時刻的所述頭部位姿調(diào)整所述腦電帽的當(dāng)前位姿，包括：

54、以所述目標(biāo)用戶在當(dāng)前時刻下的所述頭部位姿為機(jī)械臂的控制目標(biāo)；

55、所述機(jī)械臂控制調(diào)整所述腦電帽的當(dāng)前位置和當(dāng)前方向，使得所述腦電帽運(yùn)動至與所述目標(biāo)用戶在當(dāng)前時刻下的頭部位置及頭部方向相匹配位姿處，所述腦電帽中的腦電極在調(diào)整后位姿處采集所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

56、在一些實(shí)施例中，所述目標(biāo)用戶的所述頭部位姿的確定步驟，包括：

57、所述控制模塊基于所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶的頭部邊緣點(diǎn)坐標(biāo)集；

58、所述控制模塊基于所述頭部邊緣點(diǎn)坐標(biāo)集確定所述目標(biāo)用戶的頭部位姿。

59、在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括：

60、所述控制模塊基于所述目標(biāo)用戶的所述頭部圖像確定所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸；

61、所述控制模塊基于所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定所述腦電帽的縮放系數(shù)以及所述腦電帽中腦電極的排布縮放系數(shù)；

62、所述控制模塊將所述縮放系數(shù)發(fā)送至腦電帽進(jìn)行調(diào)整腦電帽的尺寸，基于所述排布縮放系數(shù)調(diào)整所述腦電極在所述腦電帽中的坐標(biāo)位置布局。

63、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊基于所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸確定所述腦電帽的縮放系數(shù)以及所述腦電帽中腦電極的排布縮放系數(shù)，包括：

64、所述控制模塊確定所述腦電帽的初始尺寸以及所述腦電帽中所述腦電極的初始排布坐標(biāo)；

65、所述控制模塊基于所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸以及所述腦電帽的初始尺寸確定所述腦電帽的縮放系數(shù)，所述控制模塊將所述縮放系數(shù)發(fā)送至腦電帽進(jìn)行調(diào)整腦電帽的尺寸，使得所述腦電帽的尺寸與所述目標(biāo)用戶的頭部尺寸匹配；

66、所述控制模塊基于所述腦電帽的縮放系數(shù)以及所述腦電帽中所述腦電極的初始排布坐標(biāo)，確定所述腦電帽中腦電極的排布縮放系數(shù)，所述控制模塊基于所述排布縮放系數(shù)確定所述腦電極的目標(biāo)坐標(biāo)，使得所述腦電極在所述目標(biāo)坐標(biāo)下監(jiān)測所述目標(biāo)用戶的腦電數(shù)據(jù)。

67、在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括：

68、基于深度傳感器獲取所述目標(biāo)用戶的頭部圖像；

69、所述深度傳感器的拍攝位姿確定步驟包括：

70、所述控制模塊基于深度傳感器獲取工作平面對應(yīng)的工作平面圖像以及所述工作平面對應(yīng)的平面法向量，其中，所述工作平面包括用于監(jiān)測所述目標(biāo)用戶腦電數(shù)據(jù)的工作平臺對應(yīng)的平面；

71、所述控制模塊基于現(xiàn)場觀測距離、所述深度傳感器的工作距離、所述平面法向量確定所述深度傳感器的拍攝位置以及拍攝方向。

72、在一些實(shí)施例中，所述圖像采集模塊獲取所述工作平面對應(yīng)的工作平面圖像之后，所述系統(tǒng)還包括：

73、所述控制模塊基于預(yù)設(shè)的標(biāo)記模版，從所述工作平面圖像中提取多個內(nèi)部坐標(biāo)點(diǎn)集；

74、所述控制模塊將多個所述內(nèi)部坐標(biāo)點(diǎn)集的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系，基于世界坐標(biāo)系下的內(nèi)部坐標(biāo)點(diǎn)集確定所述工作平面對應(yīng)的平面法向量。

75、本技術(shù)還提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述任一項實(shí)施例中提供的非接觸式腦電監(jiān)測方法的步驟。

76、一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)上述任一項實(shí)施例中提供的非接觸式腦電監(jiān)測方法的步驟。

77、一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其上存儲有程序或指令，所述程序或指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述任一項實(shí)施例中提供的非接觸式腦電監(jiān)測方法的步驟。

78、本技術(shù)提供的腦電監(jiān)測方法可以基于當(dāng)前時刻的頭部位姿與前n次歷史的頭部位姿，計算當(dāng)前位姿與前n次歷史位姿之間的相似性，以此確定是否需要調(diào)整腦電帽，以及如何調(diào)整腦電帽的位姿，確保腦電極能夠持續(xù)且準(zhǔn)確的對監(jiān)測腦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，從而持續(xù)穩(wěn)定地監(jiān)測目標(biāo)用戶的腦電信號。

79、本技術(shù)提供的非接觸腦電監(jiān)測方法能夠適用于新生兒腦電檢測，提供一種針對新生兒腦電監(jiān)測的穩(wěn)定定位非接觸式電極系統(tǒng)，能夠解決非接觸式腦電采集中過程中頭部運(yùn)動時采集位置偏移、信號不穩(wěn)定的問題。

80、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實(shí)踐了解到。