劉志文臺灣大學:電機工程學研究所黃彥閔Huang, Yan-MinYan-MinHuang2010-07-012018-07-062010-07-012018-07-062009U0001-2307200917534300http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/188120隨著科技的日新月異，尤其是光學感測元件和無線電子技術的進步，膠囊內視鏡已廣泛應用於小腸疾病的檢查。僅管如此，目前市面上的膠囊內視鏡仍受到許多的限制，例如:不具有控制性，無法做定點或是更深入的檢查，只能被動地跟著小腸蠕動前進，且僅適用於小腸疾病的檢查，並不適合胃部。 有鑒於此，本研究團隊已研製出一套遠端的磁控系統應用於胃部膠囊內視鏡，此系統成功整合永久磁鐵、光學影像模組和電源與信號傳輸線，經由簡單、方便與低成本的磁場導引控制，醫生可以在消化道中檢查各個部位，特別是胃部；此外透過後端的影像處理，能有效提升影像擷取卡所擷取到的影像品質，有助於醫生對於病情的診斷。 最後依據磁力控制與影像處理的試驗，其結果顯示膠囊內視鏡於人體胃部中，不論是運動控制或影像觀測，皆具有高度的潛力與可行性。With the advent of modern techniques, especially the advance in optical sensors and wireless electronic techniques, capsule endoscopes have been commercially available for the examination of small intestine disorders. However, the present devices still suffer from several limitations: the current capsules propagate passively by exploiting peristalsis through the digestive track and are, consequently, unable to be controlled to localize at an area of interest for a prolonged diagnosis. In addition, the usage of current capsules is restricted primarily to the small intestine and is inappropriate for the stomach. To overcome these limitations, our research team has designed and fabricated a remote magnetic control system targeted for capsule endoscopic operations in the stomach, which contains permanent magnets, optical image modules and power as well as signal transmission line. Utilizing the proposed magnetic guidance control that is convenient, highly efficient, and low in cost, doctors can investigate every portion of the irregular area in the gastrointestinal tract, especially in the stomach. Besides, through image post-processing techniques, the quality of consecutive images captured by image capture boards can be greatly improved, which offers doctors a reliable way in disease diagnosis. Finally, based on experiments of magnetic control and image processing, experimental results have demonstrated great potentials and feasibilities of visualizing capability and actively controlling the motion of the capsule endoscope in the stomach.誌 謝　要 ibstract ii 錄 iii 目 錄 vi 目 錄 ix一章 緒論 1.1研究背景 1.2 研究動機與方法 1.3 論文架構 2二章 胃部磁控式膠囊內視鏡系統分析建構 3.1現今學界對於膠囊內視鏡系統的構想及研究概況 3.1.1日本東北大學膠囊內視鏡磁場控制系統研究概況 4.1.2韓國科學技術研究院膠囊內視鏡磁控系統研究概況 10.1.3義大利比薩大學膠囊型內視鏡磁場控制系統研究概況 12.1.4臺灣大學膠囊內視鏡磁場控制系統研究概況 14.2胃部磁控式膠囊內視鏡系統構想 22.3膠囊內視鏡內部元件之設計 24.3.1光源照明模組原理與設計 25.3.2光學影像模組 26.3.3傳輸線路模組建構 29.4外部磁場控制器之設計 30三章 磁場導引控制理論和設計 32.1 永久磁鐵材料特性與選用 32.2 磁場導引控制機制建構及設計 35.2.1 磁場導引控制理論 35.2.2 磁場導引機制建立與其機構設計 37.3 電磁軟體模擬與驗證 41四章 影像處理理論與設計 47.1 消化道內胃部影像特徵 47.2 影像處理系統流程 48.3 即時影像處理 49.3.1 色彩空間轉換 49.3.2 色調轉換 51.3.3 中值濾波器 52.3.4 即時影像處理的實現 53.4 特徵影像處理 54.4.1 Haar離散小波轉換 54.4.2 影像二值化 57.4.3 面積與位置 57.4.4 特徵影像處理的實現 59五章 實驗系統架構與成果討論 60.1實驗系統控制架構 60.2實驗模組一 61.3實驗模組二 66.4實驗模組三 68.5實驗模組四 69.6實驗結果討論與比較 75六章 結論與未來研究方向 77.1結論 77.2未來研究方向 77考文獻 793768708 bytesapplication/pdfen-US膠囊內視鏡磁場導引控制後端影像處理Capsule EndoscopeMagnetic-Guidance ControlImage Post-Processingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/188120/1/ntu-98-R96921020-1.pdf