腦部手術用導引系統之方位校準及腦瘤影像分割

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研究生：	林俊杰 Chun-Chieh Lin
論文名稱：	腦部手術用導引系統之方位校準及腦瘤影像分割 The Regisrtration and Brain Tumor Segmentation of Sugical Navigation System for Head
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：	89
語文別：	中文
論文頁數：	62
中文關鍵詞：	方位校準、影像處理、影像分割
外文關鍵詞：	registration, image process, image segmentation
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本研究承續該系統，主要可分為兩大重點：方位校準(registration)及腦瘤影像分割(brain tumor segmentation)。在方位校準方面，修正了方位校準中轉換矩陣的求解方式，以正交向量對應法取代以數據來配湊函數的最小平方法，求解出更具代表性的轉換矩陣，提供最佳化更好的初始參數，收斂更快，精確度更高。在腦瘤影像分割方面，利用數位影像處理的分割技術，將二維影像中的腦瘤組織分割出來，並以行進方塊法進行腦瘤三維重建，與原系統中重建的皮膚影像做結合，使醫師在手術前能從三維畫面中獲得更多病灶資訊，以及與其他組織的相對位置，藉由更精確的光學式定位裝置，在手術進行中可導引醫師至目標位置，安全且有效地對病患進行治療。
本研究以台大醫院所提供之電腦斷層影像進行腦瘤分割功能的測試，分割效果相當良好，所採用的演算方式若經適當修改，亦可適用於其他影像，如磁振造影、超音波影像等。

目錄
摘要……………………………………………………………………I
目錄……………………………………………………………………II
圖索引…………………………………………………………………IV
表索引…………………………………………………………………VII
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…………………………………………………3
1-4 論文介紹…………………………………………………4
第二章 系統介紹及方位校準……………………………………5
2-1 系統作業流程及軟硬體架構……………………………5
2-1-1 系統作業流程…………………………………………5
2-1-2 系統軟體架構…………………………………………7
2-1-2-1 影像資料來源……………………………………7
2-1-2-2 軟體功能…………………………………………7
2-1-3 系統硬體架構…………………………………………9
2-2 方位校準…………………………………………………12
2-2-1 方位校準的理論與方法………………………………12
2-2-2 附加標記及其影像座標………………………………12
2-2-3 附加標記的裝置座標及誤差修正……………………15
2-2-4 求解轉換矩陣…………………………………………16
2-2-5 差異函數及最佳化……………………………………21
2-3 動態參考座標框架移位時之定位校正…………………22
第三章 腦瘤影像分割……………………………………………24
3-1 數位影像之概念簡介……………………………………25
3-2 像素間的基本關係………………………………………26
3-3 影像前級處理……………………………………………28
3-3-1 消除雜訊………………………………………………28
3-3-2 影像增強………………………………………………30
3-4 以直方圖選取臨界值……………………………………31
3-5 區域成長法………………………………………………32
3-6 腦瘤之三維重建與體積計算……………………………34
第四章 實測結果與討論…………………………………………35
4-1 腦瘤分割的軟體功能介紹………………………………35
4-2 案例 1……………………………………………………36
4-3 案例 2……………………………………………………43
4-4 案例 3……………………………………………………52
4-5 誤差分析…………………………………………………56
4-6 結語………………………………………………………60
第五章 結論………………………………………………………61
參考文獻………………………………………………………………62

                                

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