便携式耳鼻喉科电子内窥镜技术研究

摘要

电子内窥镜是医生视觉的延伸，可以在无需开腔或微创的情况下观察人体体内器官组织，进行疾病诊断及手术。在诊治耳鼻喉疾病的过程中，电子内窥镜可以将图像传感器采集到的图像显示在LCD液晶屏上，为医生的诊断提供了便利，同时还可以将图像和视频保存下来，方便对比观察。本文就是在这一基础上对便携式的耳鼻喉电子内窥镜做了进一步的研究。
　　本文采用高集成化多媒体视频处理器ASIC作为整个电子内窥镜系统的控制处理核心，基于Linux实时操作系统进行应用程序的开发。工作研究主要从以下几个方面展开:(1)成像光学系统的设计，本文采用3片式球面镜结构实现成像物镜设计，像差平衡性较好，同时满足系统对视场、分辨率及成像质量的综合要求，且径向尺寸小，易于封装。(2)图像采集方案的设计，通过对比分析CCD和CMOS图像传感器的优缺点，最终采用OV7740作为内窥镜的图像传感器。(3)系统电路软件方案的设计，分析了基于ARM、FPGA和高集成化多媒体视频处理器ASIC的系统设计方案，最终确定采用ASIC处理器OV788作为主处理芯片，并确定了系统的整体框架，实现了音视频预览、采集、回放等多任务切换。整个系统带有简单的二级菜单界面方便医护人员操作。(4)系统硬件电路的研制与开发，包括图像采集接口、图像输出显示接口、音频采集接口、USB供电电路以及SD卡存储电路的研制与开发。整个硬件系统分为前端和后端，前端包括光学部分、图像采集及视频编码部分，后端包括图像解码、输出显示及其他部分。
　　本课题设计的便携式耳鼻喉电子内窥镜具有紧凑的硬件结构，后端PCB所占面积仅为50*70mm。CMOS采集图像分辨率为640*480，LCD液晶显示屏的分辨率为320*240，主芯片支持多种视频格式的存储，包括.avi和.mp4等。满足便携式医用电子内窥镜的各项技术要求，特别在手持式耳鼻喉科领域，具有广阔的应用前景。

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摘要

第一章 绪论

1．1 耳鼻喉内窥镜的研究背景

1．2 耳鼻喉内窥镜的发展和国内外现状

1．3 本课题研究目标、内容和论文结构

1．3．1 课题研究目标

1．3．2 课题研究内容

1．3．3 论文结构

1．4 本章小结

第二章 便携式耳鼻喉电子内窥镜的系统设计

2．1 总体方案设计

2．2 成像光学系统设计

2．2．1 设计目标及参数要求

2．2．2 镜头结构设计

2．2．3 像质评价

2．3 图像采集方案设计

2．3．1 CCD方案与CMOS方案的比较

2．3．2 设计选型

2．4 电路软件方案设计

2．4．1 基于ARM的电子内窥镜系统

2．4．2 基于FPGA的电子内窥镜系统

2．4．3 基于高集成化多媒体视频处理器的电子内窥镜系统

2．5 本章小结

第三章 耳鼻喉电子内窥镜的电路开发

3．1 OV7740图像采集接口设计

3．2 图像输出显示电路设计

3．3 音频采集输出电路设计

3．4 USB及锂电池供电电路设计

3．5 SD卡存储电路设计

3．6 本章小结

第四章 基于高集成化多媒体视频处理器的内窥镜系统软件开发

4．1 常见的嵌入式操作系统

4．2 系统的编译开发环境的搭建

4．3 程序运行调试的基本方法

4．4 系统总体程序框架设计

4．5 系统界面及菜单的设计

4．6 系统按键功能的设计

4．7 本章小结

第五章 系统实验结果

5．1 系统实验平台的搭建

5．2 成像系统视场角及分辨率的测量

5．3 图片与视频的保存实验

5．4 图片与视频回放实验

5．5 开关机按键实验

5．6 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

作者简介