基于Linux和S3C2410的无线内窥镜系统便携式装置的研究

论文摘要

医用无线内窥镜系统具有重要的临床应用价值和商业价值,随着无创医疗技术的发展,无线内窥镜成为人体胃肠道微诊疗系统的重要分支之一。无线内窥镜克服了管道式内窥镜的局限,微型摄像胶囊通过吞咽进入肠道,可以对食道、胃、小肠和大肠进行特定和非特定位置的图像拍摄,从而可以对整个消化道系统进行检测,克服了传统电子内窥镜只能检测胃部及部分肠道的缺陷。本论文主要研究基于嵌入式系统的无线内窥镜系统便携式装置的设计以及图像工作站的设计。从软件和硬件两方面详细介绍了便携式装置的设计开发过程及其中涉及到的相关技术。系统硬件控制平台的研究主要包括:S3C2410微处理器的体系结构,射频及低频模块设计,以及USB主从控制以及HH2410开发板的应用等;系统软件运行平台的研究主要包括:Linux操作系统的工作机制,Linux环境下USB驱动程序、射频驱动和低频驱动的设计。图像工作站主要划分为数据通信模块,图像处理模块,数据管理模块,系统功能模块;每个模块能独立完成相应的功能,便于医务人员观察和利用拍摄到的图像资料。本系统将胶囊内窥镜输出的数字图像数据通过射频模块传送至本便携式装置,便携式装置再通过USB端口将这些图像传送到图像工作站。胶囊内窥镜的工作参数可直接通过便携式装置的低频模块来修改,也可在线工作时直接在图像工作站中修改。嵌入式操作系统选用Linux,并根据系统的特点设计了具体的软硬件方案。便携式装置实现了基于HH2410开发板的图像数据采集及控制的功能,完成了消化道图像的获取以及保存、内窥镜胶囊的控制等功能;图像工作站则提供了一个的图像处理、图像存储、病案管理和图像诊断的平台。利用模拟内窥镜拍摄的含有噪声的彩色肠道图像:含有高斯和椒盐两者混合噪声的肠道图像来验证图像工作站系统功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 无线内窥镜系统的研究现状
• 1.2.2 嵌入式系统在医疗仪器中的应用
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 2 无线内窥镜系统便携式装置的总体结构设计
• 2.1 便携式装置设计方案
• 2.2 嵌入式系统设计
• 2.3 嵌入式平台方案设计
• 3 便携式装置硬件设计
• 3.1 嵌入式系统核心硬件设计
• 3.2 外围功能模块硬件设计
• 3.2.1 低频模块
• 3.2.2 射频模块
• 3.2.3 USB 接口电路
• 3.2.4 输入接口电路
• 3.3 网络接口电路设计
• 3.4 电源电路设计
• 4 便携式装置的软件开发
• 4.1 Linux 设备驱动概述
• 4.2 Linux USB 驱动程序设计
• 4.2.1 USB 数据通信协议
• 4.2.2 USB 主控制器程序
• 4.2.3 USB 设备驱动程序
• 4.3 数据传输程序设计
• 4.3.1 低频模块驱动程序设计
• 4.3.2 射频模块驱动程序设计
• 4.4 网络接口驱动设计
• 5 图像工作站软件系统
• 5.1 图像处理工作站的总体框架
• 5.2 图像文件的获取
• 5.2.1 通信协议
• 5.2.2 数据传输
• 5.2.3 数据格式
• 5.4 图像的几何变换
• 5.4.1 图像的旋转
• 5.4.2 图像的缩放
• 5.4.3 图像的镜像
• 5.5 图像增强
• 5.5.1 图像滤波
• 5.5.2 对比度增强
• 5.5.3 图像锐化
• 5.6 图像分割
• 5.7 数据库管理
• 5.8 图文报告
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
• C. 便携式装置整体电路设计图
• D.核心程序