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研究生: 劉景隆
Ching-Lung Liu
論文名稱: 斷層影像之B-Spline 參數曲線與曲面重
指導教授: 莊漢東
Han-tung Chuang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 型態內插雲形曲線最小平方法
外文關鍵詞: Morphology-based Interpolation, Marching-cube, least-square, B-Spline
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  • 本篇主要是研究如何將斷層掃瞄的斷面影像轉換為以B-Spline Surface為基礎的立體參數曲面。
    在過去的研究中,是運用Marching Cube演算法來將二維序列影像轉換成三維的曲面資料。但轉換出來的曲面,不但會佔用大量的儲存空間,且亦會因為插層的影像不夠密而致使曲面產生階梯化的情形。運用型態幾何法內插出虛構的影像雖然可以降低階梯化的情形,但仍無法完全解決曲面不連續的問題。
    以數學函數為基礎的B-Spline Surface不但能節省儲存空間,且因B-Spline的連續性特質而使得所建構出來的曲面不會有階梯化的問題,若配合以型態幾何的膨脹收縮法,將能更正確、平順的重建骨骼曲面。
    在重建的過程中本研究使用了兩種方法建立基礎曲線,第一種是找出輪廓曲線的特徵點,藉由影像中的特徵點來還原出原始的輪廓。第二種方法則是運用最小平方法來找出最符合輪廓的B-Spline曲線。在傳統的曲面重建法中,各輪廓之間的對應點關係深深地影響到重建曲面的正確性,錯誤的對應關係將會產生不正確的結果。但以最小平方法重建B-Spline曲面之技術亦能減少因對應錯誤而產生的錯誤。


    This thesis is a research about construction of medical series images into 3D model by using B-Spline surface.
    In the past research, “Marching-Cube Technique” is usually used to construct the 3D model. But the model consumes lots of storage space and it occurs unsmooth appearance in some cases. Though using “Morphology-based Interpolation” method to calculate fictitious images can improve the result, but it still not smooth enough for medical use. Since B-Spline is a continuous mathematical function, using B-Spline surface to construct 3D model can save lots of storage space and avoid unsmooth problem.
    We use two different methods to rebuild B-Spline surface. One is detecting characteristic points in the image, and using these points to build the contour. The other method is using least-square method to build the contour, and merge them to a B-Spline surface.
    In the process of merge B-Spline surface, the match points of each contour is very important, irrational match method will bring wrong result. The least-square method can solve this problem very easy.

    摘要 III ABSTRACT IV 誌謝 V 目錄 VI 圖表目錄 IX 第1章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 3 1-3 研究方法 4 1-4 文獻回顧 7 1-5 論文結構 10 第2章 三維曲面架構 11 2-1 Marching Cube 12 2-1.1 Marching Cubes 演算法 12 2-1.2 Marching Cubes 函式應用測試 15 2-1.3 結論 20 2-2 B-Spline Surface 21 2-2.1 B-Spline曲線演算法 21 2-2.2 B-Spline曲線的特殊性質 24 2-2.3 B-Spline曲面 25 2-2.4 結論 26 第3章 特徵點擷取法之輪廓曲線重建 27 3-1 曲線重建之概念 27 3-2 前置處理及輪廓擷取 29 3-3 特徵點擷取方式 33 3-4 B-Spline Curve 建立方式 38 3-5 誤差評量及修正 40 第4章 最小平方法之曲線重建 46 4-1 曲線重建之概念 46 4-2 最小平方法應用在B-Spline曲線之原理 48 4-3 最小平方法之曲線重建 50 第5章 曲面重建 54 5-1 曲面建立之流程 54 5-2 實例分析一 56 5-3 實例分析二 58 第6章 總結 67 6-1 問題討論 67 6-2 未來展望 68 參考文獻 69

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