TWI780735B - 影像分析之方法 - Google Patents

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謝宗勳
陳志成
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長庚大學
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Abstract

本發明係為一種影像分析之方法，其係透過第一影像擷取裝置拍攝待測物之第一影像，利用電子裝置執行應用程式分別定位第一影像內之待測物之第一定位點，第二影像內之待測物之第二定位點及第三影像內之待測物之第三定位點，第一定位點與預設定位點形成第一直線，其與軸線重疊，第二定位點與預設定位點形成第二直線，其與軸線形成第一夾角，第三定位點與預設定位點形成第三直線，其與軸線形成第二夾角。

Description

影像分析之方法
本發明係關於一種方法，特別是一種分析待測物與軸線之角度之分析方法。
現代人常因生活壓力大、姿勢不良或先天性疾病等導致肌肉及骨骼疼痛，除了會影響生活品質，也可能進一步影響其工作能力。疼痛可分為急性疼痛及慢性疼痛，前者會隨著時間減緩，但後者可持續長時間且反覆發生。據美國疼痛醫學科學院統計，全球已逾15億人罹患慢性疼痛。為了協助診斷及評估疼痛相關疾病，臨床上經常利用各種理學檢查作為參考依據。
其中，關節活動度(Range of motion,ROM)為診斷疼痛疾病的理學項目之一，其定義為關節活動時可達到之最大運動範圍。藉由測量頸部、腰部、肩部等人體各處的ROM，即可協助判斷障礙程度、尋找阻礙關節活動的因素或是作為訓練及治療的評價手段等。
雖然，傳統之止痛藥或是舒展肌肉等物理治療法可緩解相關疼痛症狀，但慢性疼痛的成因多半時間悠長且錯綜複雜，難以就其根本原因給予治療，如肌纖維疼痛症(Fibromyalgia)等。
針對此類肇因不明的症狀，若利用疼痛動物模型進行相關研究，並搭配模擬用於人類之理學檢查方式，將可能有助於進一步研究疾病機轉和開發新療法。
然而，若是以一般人類理學檢查方式，由於受試者可隨檢測者之指令，調配全身各處關節之角度來進行測量獲得檢測參數，但，若將上述之方法應用於傳統測試之待測物(實驗動物，多為大小鼠)以取得此類較完整之數據，則需要具備下列條件：(1)全面之拍攝角度；(2)自由之活動空間。
但是，傳統測試之待測物於進行理學檢查時，並不具受試者之高配合度，因此，須採用較間接、被動之測量方式，而目前習知之測量待測物ROM之方式，多為讓待測物沿單向行經一個固定之步道，並且透過攝影機或是較昂貴之X-ray裝置來進行影像擷取，擷取待測物之側面或背腹部影像，再進行後續之影像分析處理，分析成本高昂且所費之時間較長。
為此，如何建立一種可運用於多種待測物上之影像擷取及分析方法，並降低分析費用及減少分析時間，為本領域技術人員所欲解決的問題
本發明之一目的，在於提供一種影像分析之方法，其係透過第一影像擷取裝置拍攝待測物之影像，並且利用電子裝置內之應用程式分析影像內待測物之位置及角度，獲得待測物之參數。
針對上述之目的，本發明提供一種影像分析之方法，其步驟包含：將一第一影像擷取裝置設置於一待測物之一第一方向，透過該第一影像擷取裝置依序擷取該待測物之一第一影像、一第二影像及一第三影像，並利用該第一影像擷取裝置內之一傳輸單元，將該第一影像、該第二影像及該第三影像傳輸至一電子裝置，其中該電子裝置係包含一應用程式，當該電子裝置接收該第一影像、該第二影像及該第三影像時，該電子裝置執行該應用程式分別定位該第一影像內之該待測物之一第一定位點，該第二影像內之該待測物之一第二定位點及該第三影像內之該待測物之一第三定位點，其中，該第一定位點與該預設定位點形成一第一直線，該第一直線與該軸線重疊，該第二定位點與該預設定位點形成該第二直線，該第二直線與該軸線形成一第一夾角，該第三定位點與該預設定位點形成一第三直線，該第三直線與該軸線形成一第二夾角。
本發明提供一實施例，其中當該第一夾角等於該第二夾角時，該應用程式傳輸一第一訊息給予一伺服器。
本發明提供一實施例，其中當該第一夾角大於或小於該第二夾角時，該應用程式傳輸一第二訊息給予一伺服器。
發明提供一實施例，其中當該第一夾角與該第二夾角之總和與一預設訊息有差異時，如大於100度或小於70度，該應用程式傳輸一第三訊息給予一伺服器。
本發明提供一實施例，其中該第一影像擷取裝置係為數位攝影機、互補式金屬氧化物半導體、感光耦合元件或高速攝影機。
本發明提供一實施例，其中該傳輸單元係為WIFI、藍芽或傳輸線。
本發明提供一實施例，其中該第一方向係為X軸、Y軸或Z軸。
本發明提供一實施例，其中該電子裝置係為個人電腦、平板電腦或手機。
10:第一影像擷取裝置
12:傳輸單元
20:待測物
30:電子裝置
32:應用程式
42:第一訊息
44:第二訊息
46:預設訊息
48:第三訊息
50:伺服器
M1:第一影像
M2:第二影像
M3:第三影像
θ1:第一夾角
θ2:第二夾角
P:定位點
P1:第一定位點
P2:第二定位點
P3:第三定位點
L1:第一直線
L2:第二直線
L3:第三直線
S10~S50:步驟
第1圖：其為本發明之一實施例之步驟流程示意圖；第2圖：其為本發明之一實施例之系統方塊示意圖；第3圖：其為本發明之一實施例之待測物角度示意圖；第4圖：其為本發明之一實施例之待測物角度示意圖；以及第5圖：其為本發明之一實施例之待測物角度示意圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：傳統測試之待測物於進行理學檢查時，並不具受試者之高配合度，因此，須採用較間接、被動之測量方式，而目前習知之測量待測物ROM之方式，多為讓待測物沿單向行經一個固定之步道，並且透過攝影機或是較昂貴之X-ray裝置來進行影像擷取，擷取待測物之側面或背腹部影像，再進行後續之影像分析處理，分析成本高昂且所費之時間較長。
本發明係透過一種影像分析之方法，其係利用第一影像擷取裝置拍攝待測物之影像，並且利用電子裝置內之應用程式分析影像內待測物之位置及角度，獲得待測物之參數，降低分析成本以及減少分析所花費之時間。
在下文中，將藉由圖式來說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而本發明之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例式性實施例。
首先，請參閱第1圖，其為本發明之一實施例之步驟流程圖，以及第2圖，其為本發明之一實施例之系統方塊示意圖，如圖所示，其步驟包含：步驟S10：將第一影像擷取裝置設置於待測物之第一方向，其中，待測物係包含軸線，軸線包含預設定位點；步驟S20：透過第一影像擷取裝置依序擷取待測物之第一影像、第二影像及第三影像；步驟S30：利用第一影像擷取裝置內之傳輸單元，將第一影像、第二影像及第三影像傳輸至電子裝置，其中，電子裝置係包含應用程式；步驟S40：電子裝置接收第一影像、第二影像及第三影像，且電子裝置執行應用程式；以及步驟S50：透過應用程式分別定位第一影像內之待測物之第一定位點，第二影像內之待測物之第二定位點及第三影像內之待測物之第三定位點，其中，第一定位點與預設定位點形成第一直線，第一直線與軸線重疊，第二定位點與預設定位點形成第二直線，第二直線與軸線形成第一夾角，第三定位點與預設定位點形成第三直線，第三直線與軸線形成第二夾角。
其中，如步驟S10所述之，將一第一影像擷取裝置10裝設置一待測物20之一第一方向，其中，該待測物20係包含一軸線C，該軸線C設置於該待測物20之中央，該軸線C包含一預設定位點P。
如上所述之該第一影像擷取裝置10係可為數位攝影機、互補式金屬氧化物半導體(CMOS Active pixel sensor，COMS)、感光耦合元件(charge-coupled device，CCD)或高速攝影機，本實施例係使用高速攝影機，但不以此為限，進一步，該第一方向係為X軸、Y軸或Z軸，本實施例係以X軸為例，但不以此為限。
接著，如步驟S20及步驟S30所述之，利用該第一影像擷取裝置10依序擷取該待測物20之該第一方向之一第一影像M1、一第二影像M2及一第三影像M3，進一步，利用該第一影像擷取裝置10內之一傳輸單元12，將該第一影像M1、該第二影像M2及該第三影像M3傳輸至一電子裝置30，其中，該電子裝置30係包含一應用程式32。
其中，該電子裝置30係為個人電腦、平板電腦或手機，進一步，該傳輸單元12係為WIFI、藍芽或傳輸線來傳輸該第一影像M1、該第二影像M2及該第三影像M3，更進一步，WIFI及藍芽傳輸方式係為無線傳輸方式，以傳輸線傳輸之方式係為有線傳輸方式，本實施例係以傳輸線方式為例，但不以此為限。
最後，如步驟S40及步驟S50所述之，該電子裝置10接收該第一影像M1、該第二影像M2及該第三影像M3，且該電子裝置10執行該應用程式32進行該第一影像M1、該第二影像M2及該第三影像M3之分析。
請參考第3圖，其為本發明之一實施例之待測物角度示意圖、第4圖，其為本發明之一實施例之待測物角度示意圖，以及第5圖，其為本發明之一實施例之待測物角度示意圖，如圖所示，透過該應用程式32分別定位該第一影像M1內之該待測物20之一第一定位點P1，該第二影像M2內之該待測物20之一第二定位點P2，以及該第三影像M3內之該待測物20之一第三定位點P3，其中，該第一定位點P1與該預設定位點形P成一第一直線L1，該第一直線L1與該軸線C重疊，該第二定位點P2與該預設定位點P形成一第二直線，該第二直線L2與該軸線C形成一第一夾角θ1，該第三定位點P3與該預設定位點P形成一第三直線L3，該第三直線L3與該軸線C形成第二夾角θ2。
其中，當該第一夾角θ1等於該第二夾角θ2時，該應用程式32傳輸一第一訊息42給予一伺服器50，進一步，當該第一夾角θ1大於或小於該第二夾角θ2時，該應用程式32傳輸一第二訊息44給予該伺服器50。
進一步，當該第一夾角與該第二夾角之總和大於或小於該應用程式32內之一預設訊息46時(如大於100度或小於70度)，該應用程式會傳遞一第三訊息48於該伺服器50。
上述之該伺服器50係為接收該第一訊息42、該第二訊息44、該第三訊息48之資料庫、智慧型手機、平板電腦或個人電腦，當該伺服器50之使用者接收到該第一訊息42、該第二訊息44或該第三訊息48時，將針對該第一訊息42、該第二訊息44或第三訊息48做進一步之訊息管理。
具上所述，本發明係改良一種影像分析之方法，透過該第一影像擷取裝置10拍攝該待測物20之該第一影像M1、該第二影像M2及該第三影像M3，並且利用該電子裝置30內之該應用程式32分析該第一影像M1、該第二影 像M2及該第三影像M3內之該待測物20於一空間內之位置，獲得待測物之參數該待測物所產生之該第一夾角θ1及該第二夾角θ2，本發明之方法可以降低分析成本以及減少分析所花費之時間。
為使本實施例可更進一步說明，在此列舉一例子，以使本發明可據以實施，本實施例之該待測物20為一實驗鼠，本實施例之該第一影像擷取裝置10係為高速攝影機，將該待測物20設置在一個封閉空間內，使該待測物20在封閉空間內移動，透過該第一影像擷取裝置10設置於封閉空間內之該第一方向，該第一方向可為X軸，拍攝該待測物20之左側或右側之影像，亦可為Y方向，拍攝該待測物20前側或後側之影像，更進一步亦可為Z方向，拍攝該待測物20上方或下方之影像。
亦可同時設置多個該第一影像擷取裝置10於該待測物20之X軸、Y軸以及Z軸上，以360度環狀方式擷取該待測物20之影像。
當從該第一影像擷取裝置10取得該待測物20之該第一影像M1、該第二影像M2及該第三影像M3後，透過該電子裝置30內之該應用程式32進行關節活動度(Range of motion,ROM)分析來分析上述之影像，透過第二影像M2產生之該第一夾角θ1比對該第三影像M3產生之該第二夾角θ2，得知該待測物20之狀態(如：實驗鼠之痠覺、或是肌筋膜痛或是肌纖維痛)。
當該第一夾角θ1等於該第二夾角θ2時，該應用程式32確認該待測物為無異常狀態，此時該應用程式32會發出該第一訊息42至該伺服器50，進一步，當該第一夾角θ1大於或小於該第二夾角θ2時，該應用程式32確認該待測物20為異常狀態，此時該應用程式32會發出該第二訊息44至該伺服器50，更進 一步，當該第一夾角θ1與該第二夾角θ2之總和大於或小於一預設訊息46時，該應用程式傳輸一第三訊息48給予該伺服器50。
如上所述，本發明之方法，透過該第一夾角θ1及該第二夾角θ2來確認該待測物20之關節活動度(Range of motion,ROM)，以判斷ROM與該待測物20內肌肉痠痛的關聯性。
亦即，本實施例提供一讓實驗鼠自由活動的空間，並搭配環狀360度及正上方之攝影系統，使ROM之測試方式更完整，測得之複數個影像搭配自行撰寫之影像分析程式(例如於MATLAB環境下)進行三軸向自動化ROM分析，將可獲取較全面的角度資訊，增加動物模型及人類測定結果間之相關性，也就是說，可以透過系統取得之角度可與正常之關節活動角度相比較，確定是否角度相異。
以上所述之實施例，本發明一種影像分析之方法，其係利用第一影像擷取裝置拍攝待測物之影像，並且利用電子裝置內之應用程式分析影像內待測物之位置及角度，獲得待測物之參數，降低分析成本以及減少分析所花費之時間。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
S10~S50:步驟

Claims (8)

  1. 一種影像分析之方法，其步驟包含：將一第一影像擷取裝置設置於一待測物之一第一方向，其中，該待測物係包含一軸線，該軸線包含一預設定位點；透過該第一影像擷取裝置依序擷取該待測物之一第一影像、一第二影像及一第三影像；利用該第一影像擷取裝置內之一傳輸單元，將該第一影像、該第二影像及該第三影像傳輸至一電子裝置，其中，該電子裝置係包含一應用程式；該電子裝置接收該第一影像、該第二影像及該第三影像，且該電子裝置執行該應用程式；以及透過該應用程式分別定位該第一影像內之該待測物之一第一定位點，該第二影像內之該待測物之一第二定位點及該第三影像內之該待測物之一第三定位點，其中，該第一定位點與該預設定位點形成一第一直線，該第一直線與該軸線重疊，該第二定位點與該預設定位點形成一第二直線，該第二直線與該軸線形成一第一夾角，該第三定位點與該預設定位點形成一第三直線，該第三直線與該軸線形成一第二夾角。
  2. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中當該第一夾角等於該第二夾角時，該應用程式傳輸一第一訊息給予一伺服器。
  3. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中當該第一夾角大於或小於該第二夾角時，該應用程式傳輸一第二訊息給予一伺服器。
  4. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中當該第一夾角與該第二夾角之總和大於或小於一預設訊息時，如大於100度或小於70度，該應用程式傳輸一第三訊息給予一伺服器。
  5. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中該第一影像擷取裝置係為數位攝影機、互補式金屬氧化物半導體、感光耦合元件或高速攝影機。
  6. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中該傳輸單元係為WIFI、藍芽或傳輸線。
  7. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中該第一方向係為X軸、Y軸或Z軸。
  8. 如請求項第1項所述之影像分析之方法，其中該電子裝置係為個人電腦、平板電腦或手機。
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