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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李峯銘
研究生(外文):Fong-Ming Lee
論文名稱:結石影像追蹤自動定位系統
論文名稱(外文):Automatic Localization For Stone Image Tracking System
指導教授:莊智清莊智清引用關係
指導教授(外文):Jyh-Ching Juang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電機工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:影像追蹤定位
外文關鍵詞:Image TrackingLocalization
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體外震波碎石應用於醫療領域上已有二十八年歷史,震波碎石機由震波產生器、定位系統、三軸治療床等構成,其中震波產生器、聚焦系統和耦合機制用以擊碎結石,定位系統用以透視結石位置與深度,治療床用以調整對位、瞄準結石,影像中看得見結石、準確對位才能將結石擊碎。
目前手動結石定位程序煩瑣、費時,技術人員培訓養成時間長。結石3D立體定位無法如一般三軸平台採用外加電阻尺、電位計或位置編碼器等方式加以定位,原因是結石在患者體內位置、深度、形狀、大小、均不相同,當治療床Z軸高度改變時,影像出現非線性變化關係,導致定位修正量無法確定,此時最佳定位方式為影像追蹤,結石定位大多採用X光透視,如何自動準確迅速定位,減少患者照射X光時間、輻射劑量為本論文研究目標。本論文採用兩種影像追蹤方式,正化灰階關聯辨識法和幾何圖形比對辨識法完成結石影像自動追蹤定位系統。其中定位功能完全由軟體程式操控安裝容易,毋需加裝任何感測元件,影像追蹤定位功能速度快、準確率高。
Extracorporeal shockwave lithotripsy has been used for medical application over 28 years. An extracorporeal shockwave lithotripter is composed of a shock wave generator, a localization system, and a three-axis treatment table. Shock wave generator, focus system and coupling mechanism are used for stone fragmentation; localization system is used to find stone position and depth; treatment table is used for aligning the stone to the focus point . Stone must be seen and localized precisely to be fragmented.
Manual stone localization needs many procedures and a long time; it also takes a long period of time to train a technician. Stone localization belongs to a kind of 3D localization method, but it can’t be achieved by putting position sensor to determine stone position and depth just like traditional 3D table, because each patient’s stone position、depth、shape and size are different. Especially when treatment table height is changing, there is a nonlinear change relation with the image size on the monitor, which causes uncertain factors to modify table movement distance. To make up for this problem, the best solution is image tracking. Most hospitals use X-ray for stone localization. How to automatically localize stone precisely and reduce X-ray exposure time are the research purposes of this thesis. This thesis investigates two image tracking methods, Normalize gray scale correlation pattern match and Geometric pattern match, to accomplish automatic localization for stone image tracking. Such a localization system is controlled solely by software programs; it is easy to set up or to upgrade old system. There is no need to put any sensor in the original system. Image tracking localization can offer high speed and precise stone localization function.
目錄
摘  要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究目的與動機 1
1.2 體外震波碎石機文獻回顧 3
1.3 研究目標 10
第二章 結石立體定位原理與影像追蹤自動定位系統架構 11
2.1震波反射焦點F2 11
2.2 震波焦點與X光系統對焦校正 13
2.3結石立體定位原理 17
2.4 影像追蹤自動定位系統架構 19
2.5影像擷取卡 20
2.6 CCD camera 21
2.7 影像增強器 21
2.8 X光產生器 23
2.9治療床三軸平台Inventor 3D機構設計 25
第三章 數位影像處理簡介 28
3.1 數位影像處理的基礎 28
3.2 改善畫質的技巧 29
3.3 低通濾波處理 31
3.4 梯度濾波 32
3.5 影像灰階值統計圖 33
3.6 影像二值化處理 34
3.7 邊緣強化處理 36
3.8 影像轉換 38
3.9 邊界影像 40
3.10 細化(Thinning)與加粗(Thickening)處理 42
第四章 影像追蹤 44
4.1目標物檢測方法 44
4.2影像搜尋原理 45
4.3影像辨識 48
4.4 MIL尋邊器控制元件 54
4.5幾何圖形比對 66
第五章 人機介面程式規劃 71
5.1 MATROX MIL 7.5影像開發軟體簡介 71
5.2 結石定位系統流程圖 75
5.3 影像追蹤人機介面程式 76
5.4 影像追蹤部分 77
5.5 X光及治療床運動控制部分 80
第六章 實驗結果與分析 81
6.1 Z軸高度和影像畫素變化關係 81
6.2 X-Y平面定位測試 86
6.3 Z軸定位測試 94
6.4實驗結果分析 98
第七章 結論與未來展望 101
7.1 結論 101
7.2 未來展望 102
參考文獻 103
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[2] M. Delius, “Medical Applications and Bio Effects of Extracorporeal Shock Waves”, pp. 55-72, 1994.
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[9] http://www.alacron.com/software/SWPATTERN.htm#
[10] http://www.cee.hw.ac.uk/hipr/html/sobel.html
[11] http://www.gehealthcare.com/usen/xr/edu/index.html
[12] http://www.ismst.com/start.htm
[13] http://www.matrox.com/imaging/products/mil/home.cfm
[14] http://www.unc.edu/%7Eslzhu/research/research.html
[15]http://www.urologiena.com/subspecialisaties/niersteenverbrijzeling-eng.htm#Non-Stone
[16]柳忠文,應用區塊比對法於雙軸平台之穩定行性控制,逢甲大學自動控制工程研究所碩士學位論文,民國93年。
[17]陳昭介,門禁監控系統之影像追蹤,國立中央大學電機工程研究所碩士學位論文,民國93年。
[18]黃芸妮,螢光蛋白質自動辨識及追蹤系統,中原大學醫學工程學系碩士學位論文,民國93年。
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