# 臺灣博碩士論文加值系統

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 本文利用成本低、具可攜性且操作簡易之「Harris and Beath footprinting mat」擷取足底影像，藉由影像處理分析足底壓力分佈與尋找足底輪廓。在分析足底壓力分佈上，將取得的足底影像使用Kittler & Illingworth門檻值法和平滑處理後，得到具平滑效果的灰階影像，另外經實驗建立灰階值和壓力值的相關曲線，計算出足底壓力分佈與足底壓力重心位置，再將足底壓力分佈以彩色圖的方式呈現，以利於對足底壓力分佈進行分析，可作為改善足部問題的參考依據。在尋找足底輪廓上，以提高對比度及平滑處理之方法對足底影像進行影像處理，再利用目標吸引平均主動輪廓模型，將初始輪廓設於足印周圍，取得足底影像輪廓，藉此輪廓計算足弓指數、Chippaux-Smirak指數、足長與足寬。經實驗結果證實利用「Harris and Beath footprinting mat」所取得之足底影像，藉由影像處理之方法計算出足底壓力重心位置，再將足底壓力分佈以彩色圖的方式呈現，能快速且精確地分析足底壓力分佈情形，了解足部問題，節省人工分析的時間和人力。利用目標吸引平均主動輪廓模型能準確地分割足底輪廓，進一步可計算出足印參數、足長和足寬，提高效率以減少更多的人力與時間，並可藉由足印參數了解足部問題，也可將足長、足寬應用在鞋楦的比對上，以找到合適此腳形的鞋子。
 In this research the plantar image acquired by a low-cost, portable and easy handling "Harris and Beath footprinting mat" is applied for analysis of the plantar pressure distribution and tracing of the plantar contour using image processing. In analysis of the plantar pressure distribution, the Kittler & Illingworth threshold method and image smoothing are applied on the plantar image to obtain a smooth distribution of gray levels. Then the relationship between the gray levels and the pressure values is constructed through experiments, and the gray levels of the smoothed plantar image are transformed into pressure value pixel by pixel and the plantar center of pressure is located. In addition, those pressure values are expressed with colors on an image so as to show the plantar pressure distribution clearly. In tracing of the plantar contour the contrast of the plantar image is first increased and then smoothed. The snake with the attraction and even distance energy is applied for tracing of the plantar contour by setting the initial snake curve close to the edge of the plantar contour. Moreover, the arch index, the Chippaux-Smirak index, foot length and foot width are further calculated. The experimental results show that through the process mentioned above the plantar pressure distribution and the plantar center of pressure can be accurately obtained quickly. By using those information the foot problems can be analyzed fast and less manpower is required. On the other hand the plantar contour can be detected using the snake with the attraction and even distance energies accurately. With the plantar contour detected the footprint parameters including the arch index and the Chippaux-Smirak index, foot length and foot width can be evaluated. Those footprint parameters can be used to analyze the foot problems, and foot length and foot width can be applied on checking shoe last so as to find appropriate shoes.
 中文摘要 I英文摘要 II目錄 Ⅲ圖目錄 Ⅶ表目錄 Ⅹ第1章 前言1.1 引言 11.2 研究動機與目的 3第2章 原理2.1 分析足底壓力分佈與尋找足底輪廓的流程圖 52.2 分析足底壓力分佈 72.2.1 Kittler & Illingworth 門檻值法 82.2.2 平滑法 92.2.3 足底壓力重心位置C.O.P(Center Of Pressure) 122.2.4 以四象限區分析足底重心位置 132.3 尋找足底輪廓 152.3.1 目標吸引平均主動輪廓模型原理 162.3.1.1 邊緣特徵 162.3.1.2 梯度運算子（Gradient Operator） 192.3.1.3 主動輪廓模型原理 202.3.1.4 貪心法(Greedy method) 222.3.1.5 目標吸引能量(Attraction energy) 232.3.1.6 平均能能量(Even distance energy) 242.3.1.7 目標吸引平均主動輪廓模型(Attraction and even distance energy for snakes) 252.3.1.8 設定點數以及初始輪廓 262.3.2 足部結構 282.3.3 足印參數 302.3.3.1 足弓指數 (Arch Index) 312.3.3.2 Chippaux-Smirak指數 (Chippaux-Smirak) 33第3章 實驗3.1 實驗材料與設備 343.2 擷取足底影像 353.3 程式介面 363.4 灰階值與壓力值的相關曲線 38第4章 結果與討論U4.1 分析足底壓力分佈 414.1.1 壓力值以彩色圖呈現 414.1.2 分析足底壓力重心位置 444.2 尋找足底輪廓 484.2.1 各權重對尋找邊緣過程的影響 494.2.1.1 改變滑鼠設點點數 504.2.1.2 改變目標吸引能量之權重 524.2.1.3 改變平均能能量之權重 544.2.1.4 改變彎曲能量之權重 564.2.1.5 改變外能能量之權重 584.2.2 計算足長和足寬及誤差修正 604.2.2.1 計算足長 604.2.2.2 計算足寬 614.2.2.3 足長與足寬誤差修正 624.2.3 足弓型態 634.2.3.1 中足弓 644.2.3.2 扁平足 664.2.3.3 高足弓 67第5章 結論 69參考文獻 70
 1. MacWilliams, B.A.; Armstrong, P.F., “Clinical applications of pressuremeasurement in pediatric orthopedics,” Pediatric Gait, 2000 pp.143-150.2. 蔣至傑，"足弓型態判別在選購運動鞋之運用"，實踐大學體育室助理教授，pp.1-4。3. 華春和，"影像邊緣偵測之參數化FPGA架構設計"，國立台灣師範大學工業教育學系碩士論文，2003，pp.6-8。4. 黃世良，"循邊式影像測量之研究"，國立台北科技大學電機整合研究所碩士論文，2004，pp.1-11。5. 葉正昌，"二值化圖形之輪廓找尋及其應用"，機械工業雜誌，1998，9月號，pp.216-226。6. 張憲銘，"HTT動態輪廓線模型T的參數自動修正程序之研究與應用H"，T國立成功大學電機工程學系碩士論文，民國89年，pp.1-2。7. 李林滄，"蒲松梯度向量流之主動輪廓線模型"在國立中興大學應用數學系所，民國92年，pp.1-2。8. J. Perttunen,“Foot Loading in Normal and Pathological Walking＂, STUDIES IN SPORT, PHYSICAL EDUCATION AND HEALTH 83,2002.9. E. A. Welton, “The Harris and Beath footprint: interpretation and clinical value. ＂Foot Ankle, vol. 13, 1992, pp. 462-468.10. M. Kass. A Witkin, and D. Terzopoulos, “Snake: Active Contour Models,”International Journal of Computer Vision, 1988, pp.321-331.11. 白乃夙，"目標吸引平均主動輪廓模型"，逢甲大學紡織工程研究所碩士論文，2007，pp.14-17。12. Kittler, J. N. and J. Illingworth, “Threshold Selection Based On A Simple Image Statistic,” Comput. Vis. Graph. Image Process 30, 1985, pp. 125-147.13. Y. M. Y. Hasan, L. J. Karam, “Morphological text extraction from images ”, IEEE Transactions on Image Processing, vol. 9 Issue: 11 , 2000, pp. 1978 –1983.14. 繆紹綱編譯，"數位影像處理"，第二版，台灣培生教育出版， 2004，pp.120-127。15. 王志元，"以個人數位助理為基礎之腳底壓力量測系統設計"，中原大學醫學工程研究所碩士論文，pp.44。16.Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, “Digital Image Processing,”Addison-Wesley, 1992, pp. 431-422.17.Milan Sonka, Vaclav Hlavac, “Image Processing, and Roger Boyle,Analysis and Machine Vision,” Chapman & Hall, 1993, pp. 76-82.18. 繆紹綱編譯，"數位影像處理"，第二版，台灣培生教育出版，2004，pp.130-147。19. 蔡明錦，"利用影像處理尋找直接擷取法之織物懸垂輪廓"，逢甲大學紡織工程研究所碩士論文，2006，pp.6-8。20. M. Kass. A Witkin, and D. Terzopoulos, “Snake: Active Contour Models,”International Journal of Computer Vision, 1988, pp.321-331.21. 林松柏，"傳統、小波理論與動態輪廓模式之波浪影像邊緣偵測處理"，國立成功大學電機工程學系碩士論文，2005，pp.10-11。22. Donna.J.Willams and Mubarak Shah “A fast algorithm for active contours”, 1990.23. 李文森，"解剖生理學"，華信出版社，1991。24. 林桓正，"矯正鞋墊對高低足弓運動員傷害及表現的影響"，國立體育學院教練研究所碩士論文，1999，pp.2-4。25. 林麗芬，"舞蹈介入對舞者拇指外翻及足弓之影響"，台北市立體育學院，運動科學研究所碩士論文，2004，pp.7-10。26. Cavanagh PR, Rodgers MM. “The arch index: a useful measure fromfootprints.” J Biomechanics , 1987, 20(5):547-551.27. RSscan, Inc. http:// www.rsscan.com/, 1998.28. Panagiotis stavlas, MD, Theodoros B.” The Evolution of Morphology in Children Between 6 and 17 Years of Age: A Cross-Sectional Study Based on Footprints in a Mediterranean Population.” The Journal of Foot & Ankle Surgery, 2005, 44(6): 424-428.
 國圖紙本論文
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 1 以個人數位助理為基礎之腳底壓力量測系統設計 2 傳統、小波理論與動態輪廓模式之波浪影像邊緣偵測處理 3 循邊式影像量測之研究 4 影像邊緣偵測之參數化FPGA架構設計 5 利用影像處理尋找直接擷取法之織物懸垂輪廓 6 舞蹈介入對舞者拇趾外翻及足弓之影響 7 目標吸引平均主動輪廓模型 8 利用改良的足弓指標來分類足弓的型態

 1 5. 葉正昌，"二值化圖形之輪廓找尋及其應用"，機械工業雜誌，1998，

 1 數位影像腳形、腳壓量測系統之開發 2 以足壓分佈與加速規資訊分析人體行走時的動態平衡 3 乳癌免疫組織化學染色細胞分割與判讀 4 RFID於服務業之運用–以養生文化村為例 5 以護理人員職業特性探討護士鞋設計與研究 6 射頻無線辨識系統應用於醫療作業之研究 7 使用學習向量量化類神經網路於電腦斷層影像之甲狀腺區域切割與體積估測 8 弦波圖空間之獨立成份分析法於微正子電腦斷層造影定量分析之研究 9 非接觸式單CCD義齒鑲製關鍵邊緣線掃描量測系統 10 輕量化高分子微載體對細胞貼附及細胞產物生產之影響 11 以PLGA/Liposomes微粒包覆去氧核醣核酸水解酶之研究 12 即時回饋氣壓靶訓練系統之研製 13 音樂與一般平衡訓練活動對中度智能障礙兒童靜態平衡能力訓練成效之比較研究 14 U化健康照護中心設計與應用 15 以Meldola’sBlue修飾碳糊電極之反應參數對偵測過氧化氫的應答電流之影響

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