视觉假体图像处理策略以及编码研究

论文摘要

视觉是人类获取外界信息的重要途径,但因为先天原因或后天无法治愈的组织损伤,有数以万计的人遭受着失明的困扰。而随着生物医学工程、计算机科学以及仿生学等学科的发展,人工视觉假体为盲人恢复视觉功能提供了一种有效的方法,即在视觉通路中植入微电极阵列从而诱发盲人的光环视感受。微电极技术的发展使在人体植入电极成为可能,国外的植入案例也证明了人工视觉代替方案的可行性。按照电极植入位置不同,视觉假体又分为视皮层假体、视神经假体以及视网膜假体。但它们的系统构成是相似的,都需要体外图像处理模块完成图像的处理和编码功能,再将信息发送给无线发射模块,经由后者传输至体内,最终电极完成对视觉组织的刺激。本文首先介绍了基于DM642处理芯片的ICETEK-DM642-B板平台,它的高性能DSP芯片可以完成视觉假体的实时图像处理以及编码。接下来探讨了视觉假体光幻视阵列的特征,据此提出应用于视觉假体的实时图像处理策略并提供相应的处理结果。同时,本文参考电极刺激脉冲参数和光幻视点特征之间的关系,根据国外研究小组的人体电极植入实验结果,初步建立了一个模型来实现图像处理结果和最终刺激电流的对应,并按照刺激器要求的格式将输出信息编码,发送给无线发射模块。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 视觉修复背景
• 1.2 视觉假体
• 1.2.1 视皮层假体
• 1.2.2 视神经假体
• 1.2.3 视网膜假体
• 1.3 研究内容和意义
• 1.4 论文安排
• 第二章 基于DM642 的DSP图像处理系统
• 2.1 视觉假体实时图像处理系统设计
• 2.2 基于TMS320DM642 的DSP图像处理平台
• 2.2.1 DM642 核心功能模块
• 2.2.2 DSP视频编解码芯片和DSP视频端口Video Port
• 2C（Inter-Integrated Circuit）模块和HPI（Host Port Interface）接口'>2.2.3 I²C（Inter-Integrated Circuit）模块和HPI（Host Port Interface）接口
• 2.3 ARM模块
• 2.4 系统展示
• 第三章 应用于视觉假体的图像处理方法
• 3.1 视觉假体图像处理的特点
• 3.2 假体实时图像处理算法
• 3.2.1 视角转换
• 3.2.2 图像预处理
• 3.2.3 边缘提取
• 3.2.4 膨胀
• 3.2.5 低像素化及灰度分级
• 3.3 选择性注意机制
• 3.4 小结与讨论
• 第四章 图像信息编码传输
• 4.1 光幻视点与刺激电流脉冲的特征关系
• 4.1.1 光幻视点特征参数
• 4.1.2 刺激电流脉冲参数对光幻视点特征的影响
• 4.2 图像信息-刺激电流脉冲模型
• 4.2.1 刺激器功能特征
• 4.2.2 编码要求
• 4.2.3 图像信息-刺激电流脉冲模型介绍
• 4.3 DSP编码方案
• 4.4 小结与讨论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文