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新型光學式三角量測系統之應用 Application of new optical triangular measurement system 吳杰倫 林冠宇 張榮森 國立中央大學光電研究所 中文摘要 本研究的主要目的在於建構一套新型且非侵入性的光學式三角 測量系統應用於脈搏量測 。新型光學式三角測量系統包含紅光雷射 、 CMOS影像感測器 、步進馬達以及個人電腦 。光源使用紅光雷射並架 設在步進馬達上 ，將紅光雷射投射在手腕脈搏跳動處 ，利用步進馬達 平移光源達到二維的掃瞄效果並由 CMOS影像感測器紀錄其過程存 成影片 ，最後將影片利用程式運算即可得知脈搏的 3D 振幅圖以及自 動定位出寸 、關 、尺三個脈位的位置 。 本研究利用 光學質心法以及快速傅利業轉換 （FFT ）為原理來運 算 ，其中 CMOS影像感測器解析度為 640*480 ，每秒 1200 frame 。 將 CMOS影像感測器拍攝好的影片經由光學質心法計算每個 frame 的質心變化量再經由快速傅利葉轉換將時域變為頻域 ，並利用影像變 化自動定位出寸 、關 、尺三個最大振幅位置 ，並取得 28 脈象之變化 。 關鍵字 ：雷射三角測量法 、光學質心法 、快速傅利葉轉換 、CMOS 影像感測器 2 原理 本實驗中光學式三角量測系統採用非接觸式雷射測距方法 ，其基 本原理為光學的三角量測法 ，將雷射點經過柱狀透鏡形成雷射線 。將 雷射線投射在待測物 ，並利用步進馬達原理平移光源 達到二維掃瞄效 果 。在步進馬達平移光源過程中利用 CMOS影像感測器紀錄光源在手 腕變化之過程 。藉由程式先將所有影像進行影像二值化再運算質心位 置 即可得知經由光源掃瞄之脈搏波的時域關係， ，再經過快速傅利葉 轉換 (FFT)將脈搏波的時域關係轉換為頻域關係 ，並利用影像變化自 動定位出寸 、關 、尺三個最大振幅位置 ，並取得28脈象之變化 。以下 將介紹實驗中所運用到的原理 。 脈搏量測簡介 中醫脈搏量測簡介 中醫把脈以 難經 中的寸口脈法 ，認為寸 、關 、尺三脈為經絡之 初始 ，所以藉由寸 、關 、尺感覺三個脈點的脈搏波 ，再由 ＜脈經 ＞中 脈點與其各別對應其五臟六腑的關係配合脈搏波， 28種脈象的變化 ， 加上醫師自身對把脈的經驗分析出人體各個臟腑器官的運作狀況 。 3 脈象的定義 心室射血會引起動脈管內的血流 、血容積 、壓力等不同狀態造成 不同的脈搏波變化情形 ，可以在寸脈 、關脈 、尺脈等三個脈點位置把 脈得知 。傳統中醫師利用不同的指法與壓力取代在沒有儀器分析的基 礎下 ，以其自身經驗與