近年來,胃腸道疾病的發(fā)病率和死亡率逐年增加,嚴重危害人們的生命健康安全,而早期胃腸道癌變的診斷和治療能大大降低死亡率,因此早期發(fā)現(xiàn)癌變,并采取相應(yīng)的治療措施至關(guān)重要。胃腸道疾病檢測的常用手段是內(nèi)窺鏡,但它屬于有創(chuàng)檢測,會對病人的身心造成較大傷害,膠囊內(nèi)窺鏡克服了傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡的缺陷,但是難以發(fā)現(xiàn)微小病變,會出現(xiàn)漏診或誤診。為了提高組織病變的檢測成功率,一些新型檢測技術(shù)被研制出來,自體熒光成像技術(shù)由于能有效診斷出其它方法診斷不出的早期癌變,因而成為研究熱點�，F(xiàn)有的自體熒光檢測系統(tǒng)大多是短腔道檢測系統(tǒng),用于檢測短腔道病變,如口腔、宮頸等,胃腸道自體熒光檢測系統(tǒng)由于是長腔道檢測系統(tǒng),對信號傳輸質(zhì)量以及進入人體胃腸道的檢測設(shè)備的尺寸要求較高,因而研制難度大、技術(shù)難點多;現(xiàn)有的自體熒光檢測系統(tǒng)存在體積龐大、結(jié)構(gòu)復雜等缺陷,從而制約了自體熒光檢測技術(shù)的發(fā)展和推廣;此外,圖像質(zhì)量直接影響著診斷結(jié)果,而在獲取自體熒光圖像時,圖像的插值恢復直接影響了圖像質(zhì)量,而現(xiàn)有的大多插值算法難以兼顧圖像恢復效率和恢復效果,導致算法過于復雜而實現(xiàn)困難或者圖像失真。為了解決這些問題,本文針對胃腸道癌前病變檢測,開展了自體熒光檢測系統(tǒng)的設(shè)計研究,實現(xiàn)了軟硬件優(yōu)化,有效縮小了系統(tǒng)尺寸、簡化了硬件結(jié)構(gòu)、改進了插值算法。系統(tǒng)選用新型醫(yī)學專用CMOS圖像傳感器采集圖像數(shù)據(jù),采用大功率專用紫外LED作激發(fā)光源,使用FPGA進行圖像傳感器配置和圖像增強,相比其它系統(tǒng)可以減少硬件搭建,有效簡化結(jié)構(gòu);系統(tǒng)僅將圖像傳感器和光源置于檢測前端,其余部件全部被置于后端,可以有效縮小進入人體胃腸道的檢測設(shè)備的尺寸;Bayer格式圖像的插值算法的改進基于雙線性插值算法和邊緣導向插值算法,運用梯度法和色差定律,對R、G、B三通道均使用了邊緣導向插值恢復。本文針對現(xiàn)有胃腸道癌前病變自體熒光檢測系統(tǒng)存在的問題,在檢測前端的尺寸、圖像質(zhì)量增強、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和插值算法上進行了軟硬件優(yōu)化設(shè)計,系統(tǒng)的檢測前端尺寸最小可達到6mm,系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)得到簡化、體積縮小,運用改進的插值算法恢復得到的圖像顯示效果較好,圖像的R、G、B三通道的PSNR值可以達到38。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R735;TP391.41
【部分圖文】：

Lower endoscopy Upper endoscopy圖 1-1 傳統(tǒng)內(nèi)鏡檢查Fig.1-1 Traditional Endoscopy 1-2 所示，膠囊內(nèi)鏡中集成了圖像傳感器、光學源線和數(shù)據(jù)線，檢測過程無痛無創(chuàng)，且不需要人盲區(qū)，檢查區(qū)域包括整個消化道，其缺點是膠囊，不能主動運動，因此檢查時間很長。

圖 1-3 自體熒光技術(shù)原理Fig.1-3 Principle of auto fluorescence technique和癌變組織的自體熒光輻射信號的光譜差異[23]如圖 1-4然正常組織和病變組織都在 500nm 的波長處達到峰值光強度明顯強于病變組織，因此可以根據(jù)組織的自體熒變組織[24]，且不需要使用外源性熒光物質(zhì)。使用自體檢測病變雖然比較客觀，但是光譜信號較難采集，且光以實現(xiàn)。電子躍遷粘膜組織熒光圖像激發(fā)光激光器生物分子發(fā)射光換能器成像光譜光譜曲線

出的是 Bayer 模式圖像數(shù)據(jù)，其光學尺寸僅為 1/10.6”，封裝尺寸僅為 1.81mm×1.81mm，相比于 CCD 傳感器，尺寸大大減小，成像系統(tǒng)更易搭建，結(jié)構(gòu)更為簡單。OV6930 的內(nèi)部功能框圖如圖 3-1 所示，OV6930 內(nèi)部包含定時計數(shù)器和控制邏輯、圖像陣列的行列選擇、放大器、增益控制、PLL 等功能模塊，此外還包括 SCCB 接口，用于 OV6930 內(nèi)部寄存器的配置，圖中的 XVCLK、SIOC、SIOD為芯片的部分引腳,分別表示輸入時鐘，SCCB 配置時鐘引腳，SCCB 配置數(shù)據(jù)引腳。圖 3-1 OV6930 內(nèi)部功能框圖Fig 3-1 Internal block diagram of OV6930圖 3-2 為系統(tǒng)的 OV6930 傳感器外觀示意圖，微小尺寸設(shè)計便于醫(yī)學內(nèi)窺鏡

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本文編號：2809737