臺灣地區位處歐亞大陸板塊及菲律賓海板塊之縫合帶上,自1897年日治時期於臺北測候所裝設地震儀以來,迄於2009年發生10次重大地震,921集集大地震更是臺灣百年以來損失最大的地震,地震後為了紀念、反省及防災教育,而興建921地震教育園區,以保存地震原址、記錄地震史實,並提供社會大眾及學校有關地震教育之活教材,以建立正確的防災觀念。從而建立車籠埔斷層保存館、地震工程館、影像館、防災教育館及重建館,並同時逐步進行文物物件徵集充實館藏,以活潑化方式推廣科學及防災教育,配合期程進行特展展品更新,以期防災救災觀念落實於生活中,增進社會對於地震之反應能力。
本研究的重點在於將一張張二維斷層影像,以三角網格的方式來達到重建的目標,並且輸出快速成型機器能夠讀取的STL檔。 程式中是以3D矩陣資料型式來建立所有的斷層影像,有了這些灰階資料後,必須還要先經過一些簡單的影像處理,此時除了可以去除掉影像的雜訊,還可以擷取或加強影像中重要的部份,研究中是以3維影像處理的概念,來對灰階資料做處理的動作,爾後,則是再把這些灰階資料,以三角網格的方式來達到三維重建的目標,本文中開發出三角錐網格重建法,以及兩個網格重建的演算法則,分別為數學模式尋邊法和右手定則尋邊法,在最終的程式裡頭,三角錐網格重建法的部份,是以1個cube切割為6個三角錐後,再將每個三角錐配合右手定則尋邊法,成功的建立出所有的三角網格。本研究證明所開發的3維建模法,相較於文獻中所得知的Marching Cube網格重建法,的確達到有效簡化Marching Cube網格重建法過於繁雜而且不規律的缺點。
醫學放射影像成為現在醫師對於術前的規劃及治療評估時不可或缺之重要工具,放射線治療已經成為醫師治療惡性腫瘤時常備之工具,而電腦斷層影像具有影像解析度佳的特性,現今的醫師皆是利用電腦斷層影像來找出腫瘤,並進行治療規劃。超音波能提供即時資訊,成本與風險也低於其它醫學成像技術。將其電腦斷層影像與超音波進行影像對位,能提供醫師即時與精確的影像資訊,輔助判斷理想治療範圍的一個工具,對提升放射線治療有相當的助益。 本文進行超音波影像與電腦斷層影像定位研究。本研究所涵蓋的內容可概分為:1.影像前處理、2.特徵擷取、3.影像對位。由於超音波影像具有破碎、多雜訊的特性,利用中值濾波和非等向性擴散當做影像前處理,改善器官內部灰階值不均與破碎的情況。對於電腦斷層影像則透過區域成長法做影像切割,切割出目標器官的三維資訊,再依超音波探頭之方位重建出對應的電腦斷層影像切片。在特徵擷取的部分,超音波影像和斷層影像分別使用Sobel 和 Canny進行邊緣提取及邊緣梯度運算。影像定位部分,利用梯度向量積將兩張影像邊緣的梯度資訊加以進行比對,找出最相似之位置。最後使用CUDA平行化處理技術加速需即時運算的演算法執行速度。本實驗所用的標的物是由CIRS公司所提供的腹部假體以及透過馬偕醫院提供的超音波探頭和電腦斷層掃描影像做為測試資料。
由於醫療儀器技術的進步,帶動醫學影像解析度也越來越高。將使得醫學影像檔案在傳輸與儲存時,需要大量傳輸時間與硬碟儲存空間。基於網路最高頻寬的限制,根據文獻[17]作者所提的TCP/IP網路最高頻寬約92%,一般用戶無法達到此頻寬。所以,傳輸大量資料是醫界待解決重要問題之一。因此,本研究提出一個雲端醫學影像存取平台,讓醫護人員可於網頁上直接瀏覽醫學影像。透過平行傳輸機制,可解決高解析度之連續影像檔案的傳輸、儲存與醫療資源分享問題。我們驗證本系統的網路使用率可達92%。更進一步,我們也用理論模型與實驗證明,在TCP/IP區域網路環境下,單一傳輸通道使用平行傳輸機制(多個虛擬連線同時間各別傳送一個檔案)的方式較單一FTP傳輸(單條虛擬連線,同時間傳送一個檔案)方式的傳輸效率高出1.3倍。最後,我們提出一個基於雲端架構,具多通道傳輸之硬體實體通道加上平行傳輸方式,我們用理論與實作證明我們所提出的雲端架構其傳輸效能可以達到傳統FTP單線傳輸方式的n*c=6.5倍(n是實體通道數5,c為單一通道平行使用平行傳輸的增速1.3)。
本研究利用電腦立體視覺建立環場的虛擬場景,並配合前人的研究,建立一個虛擬實境地理資訊系統。在傳統的電腦立體視覺中,大多僅針對某一特定目標進行重建,本研究將此方法加以延伸,藉由前人架設好的儀器,以旋轉CCD攝影機的方式拍攝目標地點四周的多組立體視覺影像,依此計算出數個三維模型。我們主要採用的比對方法是改良的Graph Cut方法,再藉由Rank演算法做輔助,並利用像差影像做檢視和操作的媒介,提供即時回饋的後處理方式,能夠簡單並快速地修正比對錯誤的部分。得到所需的三維模型後,我們使用自行發展的演算法將模型轉換成圓柱座標,然後依據其真實地理位置計算相重疊的部分,依據重疊位置之角度給予兩個模型不同的權重並疊加起來,組成一個環場的三維虛擬場景。由於計算得到的資料量相當龐大,因此必須進行資料減量,刪除不必要的稜邊,減少多邊形數目,以增進顯示效率,節省儲存空間。這個部份則是利用Memoryless Simplification演算法,藉由GTS函式庫實做完成,在減量至80%的情況下,與原始模型的誤差為13.01%。經過上述程序處理後的資料,將配合前人的研究,存入地理資訊系統資料庫中,使用者能夠藉由我們自行開發的程式查詢電子地圖上各點的地理資訊,並且同時在虛擬場景中遊覽。我們藉由事前手動設定資料與執行時自動偵測,可以順暢地切換場景,並阻止使用者移動到場景以外的地方,讓使用者在數個場景中遊走時能夠平順自然。
阿茲罕默症俗稱老人痴呆,是六十五歲以上老年人罹患率最高的失智症,心智功能會逐漸的喪失且無法復原,病因至今仍是個謎,而在這個社會結構老化的年代,老年人口的增加勢必導致患有此疾病的人數增加,除了不易檢查出是否罹患疾病外,由阿茲罕默症所導致的精神症狀也會帶給病患家屬莫大的負擔。因此,若能及早的檢測出是否罹患阿茲罕默症,便能及早預防,延緩退化的速度。近年來有相當多的研究探討大腦皮質厚度異常變化與疾病之間的關係,也證實其之間的關聯性,如阿茲罕默症、自閉症等等。因此,本研究針對大腦皮質與阿茲罕默症之關聯性,使用由哈佛大學所開發的Freesurfer軟體,將正常人與阿茲罕默症病患之腦部核磁共振影像進行分析,畫分出大腦中白質、灰質、基底核及丘腦等部位,並重建出立體之腦模型,最後將皮質厚度資訊截取出來,先進行熱和平滑化篩選厚度特徵,接著計算出皮質厚度同源性之拓樸圖,再將拓樸結果進行模糊分群,最後依皮質厚度拓樸之特徵點建立出模糊推論系統。由實驗結果顯示正常人之關聯性平均為32%,阿茲罕默症患者之關聯性平均為73%,驗證本研究所提出之阿茲罕默症關聯性判斷系統的可行性。
隨著電子產業的微小化,光學量測技術紛紛朝向微小尺寸表面量測發展。本研究之目的在開發研究微機械元件三維輪廓尺寸量測系統-立體顯微術(Stereo Microscopy),在現有基礎上提出了一種微三維逆向工程測試理論及系統設計方法。 系統主要架構以數位條紋投影技術(Digital Fringe Projection, DFP)搭配相位移量測原理(Phase-Shifting Principle),發展三維光學量測系統。在理論上以多條紋投射法(面結構光)可節省單條紋掃描所耗費的時間,並以相位移法提高條紋量測精度;在技術上將整合數位微鏡晶片(Digital Micro-mirror Device, DMD)提供物體三維量測的結構光源,由程式來控制輸出所需的條紋週期和條紋數,可提高系統量測的彈性。 本論文使用投射範圍為5mm×3.75mm的面結構光來進行物體外型輪廓的重建及微工件尺寸的量測,此時系統的準確度(Accuracy)為5.4μm,標準差σ為3.18μm,可對於mm ~μm級的工件進行三維輪廓的重建,並可對於白光干涉儀所無法量測的傾斜表面進行量測。
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