基于FPGA的数字式直接眼底镜关键技术研究

摘要

眼底是人体内唯一的无需对人体造成创伤就能观察到内部结构的部位。当人的眼部或者身体的某些部位患病时,眼底会发生某些改变,这为医生提供了一种检查诊断方法。但在通常情况下,人的肉眼无法直接看清眼底,所以需要借助于眼底检查设备。在眼底检查设备中,直接眼底镜具有使用方便、价格低及对患者造成的不适小等的特点。但是直接眼底镜存在长时间检查容易疲劳、眼底图像无法保存等问题。随着数字化技术的发展,通过在直接眼底镜后部加上高分辨率的图像传感器制成数字式直接眼底镜,保留了直接眼底镜的优点,方便了眼底的检查而且便于制作病历。本文主要对数字式直接眼底镜中的图像采集技术进行研究。
　　 本文对数字式直接眼底镜中的图像采集与处理系统进行了设计,分为硬件设计和软件设计两个方面。硬件部分配合传统直接眼底镜完成眼底图像的数字化和向计算机传输的功能;软件部分完成眼底图像的预览、单帧图像采集或检查视频的采集功能。
　　 硬件部分以FPGA为核心,集成了采集控制、USB传输控制、电视显示和TFT液晶显示几大功能模块。所有功能模块在FPGA的控制下,完成眼底图像的数字化、图像数据的处理及图像数据的发送等处理。USB传输模块也是本文研究的一个重要方面。针对该模块,编写了USB固件,来设置该模块的工作参数;修改了USB驱动程序,以提高该模块的传输速率。
　　 软件处理中采用DirectShow技术和USB操作相结合的方案,使用USB操作函数完成图像数据的读取,使用DirectShow技术完成图像采集、视频采集、视频压缩存储的功能。本文设计了专门的USB源过滤器,将USB采集的数据送到DirectShow系统中,并向其中加入采集过滤器、压缩过滤器等,从而实现了软件功能。最后对眼底图像预处理的方法进行了介绍,为下一步进行眼底图像处理的研究打下了基础。
　　 本文对文中设计的系统进行了调试,给出了详细的调试步骤和调试结果。通过分析调试结果,系统能够完成设计功能。