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研究生： 簡健哲
Jian-Zhe Jian
論文名稱： 頭部CT與MR影像之融合
指導教授： 曾清秀
Ching-Shiow Teseng
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： 88
語文別： 中文
論文頁數： 68
中文關鍵詞： 影像融合 、影像校準 、形態學 、體積表現法 、三角網格法
外文關鍵詞： image fusion, image registration, morphology, volume rendering, marching cube
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    • 本研究是針對腦部兩種不同特性的醫學影像: 電腦斷層掃描（CT）與磁振造影（MRI），藉由對準影像上的雙眼中心位置，再對準垂直眼球中心連線中點的剖面上的頭部輪廓之後，將兩種影像融合在一起，保留了CT清晰的骨骼影像和MRI灰階分明的腦組織影像，並利用物件導向視覺化發展工具VTK重建成三維的頭部立體影像，配合融合後的二維平面影像，提供醫生在術前能更精確地知道病灶的空間位置和大小，手術中亦可配合本實驗室發展的無框式手術導引系統作病灶精密的手術定位，因此此一研究有其實用上的價值。

    目錄 摘要……………………………………………………………………Ⅰ 目錄……………………………………………………………………Ⅱ 圖索引…………………………………………………………………Ⅳ 表索引…………………………………………………………………Ⅵ 第一章 緒論………………………………………………………1 1-1 研究動機…………………………………………………1 1-2 文獻回顧…………………………………………………2 1-3 研究方法…………………………………………………4 1-4 論文介紹…………………………………………………5 第二章 系統架構…………………………………………………6 2-1 系統流程…………………………………………………6 2-2 軟硬體需求………………………………………………8 第三章 程式理論與架構…………………………………………10 3-1 影像檔案格式……………………………………………10 3-2 醫學影像介紹……………………………………………11 3-2-1 電腦斷層掃描………………………………11 3-2-2 磁振造影…………………………………………………12 3-3 影像融合系統的方法與步驟……………………………15 3-3-1 影像前期處理………………………………15 3-3-2 影像校準…………………………………………………16 3-3-3 校準方法與步驟…………………………………………19 3-3-4 影像融合與三維重建……………………………………37 第四章 結果與討論………………………………………………41 4-1 執行結果…………………………………………………41 4-2 誤差計算與討論…………………………………………46 第五章 結論………………………………………………………57 參考文獻………………………………………………………………59 圖索引 圖2-1 系統流程…………………………………………………7 圖2-2 ImgFusion程式畫面……………………………………9 圖2-3 FusionViewer程式畫面…………………………………9 圖3-1 電腦斷層掃描影像………………………………………13 圖3-2 磁振造影影像……………………………………………14 圖3-3 有頭罩的CT影像…………………………………………17 圖3-4 消除頭罩後的CT影像……………………………………17 圖3-5 含有雜訊的影像…………………………………………18 圖3-6 消除雜訊後的影像………………………………………18 圖3-7 區域成長法長出眼球外的情況…………………………23 圖3-8 形態學的基本定義………………………………………24 圖3-9 膨脹………………………………………………………26 圖3-10 侵蝕………………………………………………………26 圖3-11 斷開………………………………………………………27 圖3-12 閉合………………………………………………………28 圖3-13 斷開後的眼球部份………………………………………30 圖3-14 再一次區域成長法獲得眼球部份………………………30 圖3-15 再利用VTK的切面功能找到的剖面……………………35 圖3-16 用邊界追蹤法找到的頭部輪廓曲線……………………35 圖3-17 計算相對應等分點間的RMS error……………………36 圖3-18 以三角網格法重建出的腦溝……………………………39 圖3-19 以實體描影法重建的腦溝………………………………40 圖4-1 剖開的頭骨與腦部融合顯示……………………………42 圖4-2 皮膚、頭骨、腦融合後，將皮膚與頭骨透明化顯示…42 圖4-3 以灰階顯示切三個垂直剖面的腦組織…………………43 圖4-4 在對應RGB彩色後切三個垂直剖面的腦組織…………43 圖4-5 融合前原始影像…………………………………………44 圖4-6 2Ｄ融合分裂、合併顯示………………………………44 圖4-7 2D與3D融合視窗及頭部開顱功能………………………45 圖4-8 誤差計算流程圖…………………………………………48 圖4-9 在不同的TE與TR下掃描的MRI…………………………54 圖4-10 CT灰度統計圖表…………………………………………55 圖4-11 MRI灰度統計圖表………………………………………55 表索引 表4-1 MRI誤差列表……………………………………………49 表4-2 CT誤差列表………………………………………………50 表4-3 較合理的結果……………………………………………52 表4-2 不夠多組結果的數據……………………………………52

    1] L.G. Brown, “A survey of image registration techniques,” ACM Computing Surveys, vol. 24, no. 4, pp. 325-376, Dec, 1992.
    [1] L.G. Brown, “A survey of image registration techniques,” ACM Computing Surveys, vol. 24, no. 4, pp. 325-376, Dec, 1992.
    [3] P. A. van den Elsen, E-J. D. Pol, and M. A. Viergever, “Medical image matching - A review with classification,” IEEE Eng. Med. Biol., pp. 26-38, Mar, 1993.
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    [13] P. A. Van den Elsen, J. B. A. Maintz, and M. A. Viergever, “Geometry driven multimodality image matching,” Brain Topogr, vol. 5, no. 2, pp. 153-158, 1992.
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    [19] C. Lee, “Fuzzy logic in control systems: fuzzy logic controller-part 1, part 2,” IEEE Trans. Syst. Man. Cybernetics, vol. 20, no. 2, pp. 404-435, 1990.
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    [26] Rafael C.Gonzalez, Richard E. Woods, Digital Image Processing, Addison-Wesley, 1993.
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