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dc.contributor.advisor Hong, Jae Sung -
dc.contributor.author Song, Chanho -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:53:40Z -
dc.date.available 2017-01-18T00:00:00Z -
dc.date.issued 2017 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002326913 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1502 -
dc.description.abstract Electroencephalography (EEG) has been frequently used to measure the neural activity in brain researches. In EEG based longitudinal study, repeatability of electrode positioning is important for the consistent EEG assessment over a long period of time. Conventional methods including the international 10-20 or its expanded systems have been adopted to provide a standardized electrode positioning. The methods use four principal anatomical landmarks including nasion, inion, left and right pre-auricular points as fiducial locations for electrode placement. However, the landmarks are manually identified via visual inspection or palpation, involving variations in locations of affixed electrodes and in turn alterations in measured EEG signals. In this study, we proposed an electrode guidance navigation based on markerless augmented reality visualization, which aims to enable the precise electrode placement in a cost-effective way. The presented system uses a RGB-D camera for scanning and registration of facial surface or electrodes and thereby visualizes reference and current electrode position in real time. The experimental results from the phantom study confirmed that the positioning precision of the proposed system was improved in comparison with that of the conventional 10-20 positioning system. We believe that the presented system would be a possible alternative to the conventional systems for precise electrode placement in longitudinal EEG studies. ⓒ 2017 DGIST -
dc.description.tableofcontents Ⅰ. INTRODUCTION 1 --
1.1 Introduction of augmented reality-based surgical navigation 1 --
1.2 Electroencephalography and electrode positioning system 2 --
1.3 Conventional methods 3 --
1.4 Proposed method 6 --
Ⅱ. METHODS 8 --
2.1 Configuration of the system 8 --
2.1.1 System overview 8 --
2.1.2 Development environment 9 --
2.2 Procedure for electrode guidance 10 --
2.2.1 Preparation step 10 --
2.2.2 Navigation step 11 --
2.3 Real-time surface registration 13 --
2.3.1 Iterative closest point algorithm 13 --
2.3.2 Image-to-patient registration 16 --
2.3.3 Adaptive initial alignment 18 --
2.3.4 Parallel process for real-time visualization 18 --
2.4 Experiment methods 19 --
Ⅲ. RESULTS 23 --
3.1 Evaluation of electrode positioning accuracy 23 --
3.2 Evaluation of real-time surface registration performance 26 --
Ⅳ. DISCUSSION AND CONCLUSION 28 --
Ⅴ. REFERENCE 30 --
-
dc.format.extent 34 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject Electrode positioning -
dc.subject The international 10-20 system -
dc.subject Markerless augmented reality -
dc.subject Surface registration -
dc.subject 전극배치 시스템 -
dc.subject 10-20 시스템 -
dc.subject 마커리스 증강현실 -
dc.subject 표면 정합 -
dc.title A Real-time Surface Registration-based Electrode Guidance System -
dc.title.alternative 실시간 표면 정합 기반 전극배치 유도 시스템 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2326913 -
dc.description.alternativeAbstract 뇌전도(Electroencephalography, EEG)는 대표적인 비침습적 뇌 활동 측정 방법으로, 전기적 신호를 바탕으로 뇌 활동을 측정한다. EEG를 사용하는 중•장기적 연구에서는 반복 측정의 신뢰성(Test-retest reliability)을 보장하기 위해서 재현성 있는 전극 배치가 중요하다. 10-20 시스템은 재현성 있는 전극 배치를 위해 개발된 대표적인 전극 배치 시스템이다. 기존의 10-20 시스템은 비근점, 뒤통수점, 좌-우 이개전방점과 같은 인체의 해부학적 특징점을 바탕으로 전극을 배치하게 된다. 하지만 해부학적 특징점은 환자에 따라 변동이 크고 불분명하며, 시각과 촉각에 의존하여 특징점을 인식하고 위치를 측정해야 하므로 오차의 발생 가능성이 크다. 상기 문제점을 해결하기 위해서 본 연구에서는 마커리스 증강현실 기술을 활용하여 보다 정확한 전극배치가 가능한 시스템을 제안하였다. 제안하는 시스템은 RGB-D 카메라만으로 구성되어 비용 효율이 높고, 증강현실의 영상 정보를 바탕으로 간편하고 정확한 전극의 배치를 돕는다. EEG 전극배치를 위한 영상정보를 제공하기 위해서, RGB-D 카메라의 실시간 스캔 정보와 저장된 기준 정보간의 실시간 표면을 진행한다. 실시간 표면 정합 결과, 얼굴 표면 정보를 기준으로 저장된 기준 전극위치와 실시간 전극위치가 함께 시각화 되고, 영상 정보를 바탕으로 실시간 전극 위치를 기준 전극 위치에 중첩하여 위치시킴으로써 재현성 있는 전극 배치가 가능하다. 제안하는 시스템은 전극배치 과정에서 별도의 해부학적 특징점 인식이 필요하지 않으므로 간편하고 정확한 전극배치를 보장할 수 있다. 제안하는 시스템의 평가를 위하여, 기존의 10-20 시스템과 전극 배치오차 비교 실험을 진행하였다. 해부학적 특징점이 표현된 두상모형을 사용하여 실험을 진행하였으며, 제안하는 시스템과 기존의 10-20 시스템을 사용하여 각각 20회 전극 배치오차를 측정하였다. 실험결과, 제안하는 시스템의 평균 배치오차가 기존의 시스템에 비해 크게 감소함을 확인하였다. 따라서, 제안하는 시스템은 EEG를 사용하는 중•장기적 연구에서 간편하고 재현성 있는 전극배치를 제공할 것으로 기대한다. ⓒ 2017 DGIST -
dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Robotics Engineering -
dc.contributor.coadvisor Lee, Sung Bae -
dc.date.awarded 2017. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2017-01-18 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 로봇공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Song, Chanho -
dc.contributor.affiliatedAuthor Hong, Jae Sung -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Sung Bae -
dc.contributor.alternativeName 송찬호 -
dc.contributor.alternativeName 홍재성 -
dc.contributor.alternativeName 이성배 -
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Department of Robotics and Mechatronics Engineering Theses Master

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