發(fā)布時間：2017-09-20 01:36

  本文關(guān)鍵詞：基于無線供能的膠囊內(nèi)窺鏡圖像采集系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 膠囊內(nèi)窺鏡 OV7740 JPEG 圖像壓縮芯片CX93510 無線供能

【摘要】：近年來由于社會快速發(fā)展,飲食結(jié)構(gòu)變化導致患消化道系統(tǒng)疾病增長率加快,傳統(tǒng)機械式內(nèi)窺鏡檢查在給患者帶來難以忍受痛楚的同時還存在檢查創(chuàng)傷和交叉感染的風險。本文研制了一種基于微創(chuàng)/無創(chuàng)診斷的消化道疾病診斷設備-膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該膠囊系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集壓縮模塊、數(shù)據(jù)無線傳輸模塊以及體外數(shù)據(jù)接收模塊組成。工作流程為:病人吞服膠囊后,體內(nèi)的膠囊內(nèi)窺鏡在數(shù)據(jù)采集壓縮模塊部分得到消化道內(nèi)壁的圖像信息,并對圖像信息進行壓縮處理,壓縮后的圖像數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送至體外的數(shù)據(jù)接收模塊。在體外得到消化道圖像壓縮數(shù)據(jù)后,便可恢復成適于人眼觀察的JPEG格式圖像,供醫(yī)生診斷消化道病變。自2000年以色列的Given Imaging公司推出膠囊內(nèi)窺鏡以來,經(jīng)過二十幾年的發(fā)展,許多與膠囊內(nèi)窺鏡臨床應用相關(guān)的技術(shù)如:消化道圖像采集壓縮技術(shù)、無線傳輸技術(shù)和膠囊內(nèi)窺鏡功耗尺寸減小等方面的技術(shù)都得到了很大的發(fā)展。但是膠囊內(nèi)窺鏡臨床應用仍存在諸多實踐上的難題,主要包括:膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)姿態(tài)和位置的精確控制和定位,膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)連續(xù)長時間的工作以及消化道成像質(zhì)量差等問題。本文依托于國家自然科學基金面上項目(No.31271069)、國家自然科學基金青年基金(No.30800235)和上海交通大學醫(yī)工(理)交叉基金(No.YG2013MS24)。項目提出利用體外永磁體和膠囊內(nèi)置永磁體來控制膠囊在消化道內(nèi)的姿態(tài)和位置,解決膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)姿態(tài)和位置無法主動控制的問題,消除膠囊內(nèi)窺鏡存在漏檢區(qū)域和盲點的問題。另外還提出利用體外無線供能方式解決膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)連續(xù)工作時間過短的問題。通過本課題的研究,將膠囊內(nèi)窺鏡研制成為在消化道內(nèi)移動的可控診療平臺。在膠囊視頻導航功能的基礎(chǔ)上,由體外無線供能功能為膠囊內(nèi)窺鏡提供不間斷能源供給,將治療工具如熱療和施藥等模塊集成在膠囊內(nèi)窺鏡內(nèi)部,從而實現(xiàn)無創(chuàng)、可視穩(wěn)定的膠囊內(nèi)窺鏡診斷和治療平臺。論文重點研究基于高壓縮比的膠囊內(nèi)窺鏡的圖像采集模塊,主要研究了基于JPEG格式的膠囊內(nèi)窺鏡的工作原理并設計實現(xiàn)該系統(tǒng)功能,該模塊主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)壓縮兩個部分。數(shù)據(jù)采集部分該系統(tǒng)采用了數(shù)字輸出的CMOS圖像傳感器OV7740,后續(xù)采用專門的圖像數(shù)據(jù)壓縮芯片CX93510來對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮。圖像采集模塊得到的JPEG格式數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送至PC端,最后在PC端進行圖像恢復驗證。試驗結(jié)果表明,膠囊內(nèi)窺鏡直徑不超過11mm,實現(xiàn)微型化,適于人體吞服。在工作背景圖像較為簡單的環(huán)境下,數(shù)字圖像采集模塊采集到的圖像壓縮比在40:1左右。在保證成像質(zhì)量的基礎(chǔ)上能夠有效降低采集到的數(shù)據(jù)量,減輕后期對無線傳輸?shù)呢撦d壓力,提高無線傳輸?shù)乃俾省?br/> 【關(guān)鍵詞】：膠囊內(nèi)窺鏡 OV7740 JPEG 圖像壓縮芯片CX93510 無線供能
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH776.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景12-16
• 1.2 膠囊內(nèi)窺鏡的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 膠囊內(nèi)窺鏡的驅(qū)動和定位研究16-17
• 1.2.2 膠囊內(nèi)窺鏡的供能研究17-18
• 1.2.3 膠囊內(nèi)窺鏡成像質(zhì)量的研究18
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 系統(tǒng)設計方案20-38
• 2.1 總體系統(tǒng)設計20
• 2.2 圖像采集模塊方案20-22
• 2.3 數(shù)字圖像壓縮模塊方案22-34
• 2.3.1 JPEG簡介23-33
• 2.3.2 圖像壓縮方案33-34
• 2.4 無線通信模塊方案34-35
• 2.5 低功耗方案35-36
• 2.6 微型化方案36
• 2.7 圖像質(zhì)量評價方案36-37
• 2.8 本章小結(jié)37-38
• 第三章 系統(tǒng)硬件設計38-44
• 3.1 體內(nèi)圖像膠囊硬件設計38-43
• 3.1.1 MSP430核心控制模塊設計38-39
• 3.1.2 CMOS圖像采集模塊39-40
• 3.1.3 圖像壓縮模塊40-42
• 3.1.4 電源管理模塊42-43
• 3.2 本章小結(jié)43-44
• 第四章 系統(tǒng)軟件設計44-53
• 4.1 圖像膠囊軟件模塊44-52
• 4.1.1 CMOS圖像采集控制器45-47
• 4.1.2 圖像壓縮控制器47-52
• 4.2 本章小結(jié)52-53
• 第五章 無線供能簡介53-59
• 5.1 無線供能原理簡介53-56
• 5.2 無線供能電路圖56-58
• 5.2.1 體外能量發(fā)射部分56-58
• 5.2.2 體內(nèi)能量接收部分58
• 5.3 本章總結(jié)58-59
• 第六章 系統(tǒng)測試59-67
• 6.1 膠囊原型樣機59
• 6.2 圖像采集壓縮模塊測試59-63
• 6.2.1 SPI通道驗證59-60
• 6.2.2 IIC(SCCB)通道驗證60
• 6.2.3 圖像重建恢復60-63
• 6.3 圖像質(zhì)量評價63-65
• 6.4 無線能量傳輸試驗65-66
• 6.5 本章總結(jié)66-67
• 第七章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 主要工作總結(jié)與創(chuàng)新簡介67-68
• 7.2 后續(xù)工作展望68-69
• 參考 文獻69-76
• 致謝76-77
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文77-78
• 攻讀碩士學位期間申請國家發(fā)明專利78-79
• 附件79

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