内窥镜图像高清处理系统硬件设计

论文摘要

电子内窥镜在工业和医疗领域都具有重要的应用和研究价值,医学电子内窥镜是传统内窥镜技术与计算机、微电子、数字图像处理等技术不断发展和融合的产物,是当前应用非常广泛的医疗仪器,通过内窥镜医生能直接观察到人体内脏器官的组织形态、体内病变情况,为医生进行临床诊断、病情跟踪和确定治疗方案提供了重要依据。本文调研了内窥镜的发展历史及电子内窥镜的发展现状,在分析电子内窥镜成像原理的基础之上,设计实现了基于高性能DSP和FPGA的内窥镜图像高清处理系统。本文详细论述了内窥镜图像高清处理系统硬件设计和系统调试流程,包括系统功能需求分析、总体架构设计、各功能单元具体实现、PCB仿真设计和系统调试。全文共分为五个部分:第1章介绍课题背景和现状,并且提出了课题,明确了课题内容和目标;第2章在分析系统需求的基础上提出了系统的总体架构设计;第3章详细论述了系统各功能单元的具体实现;第4章论述系统的高速PCB布局、布线和仿真以及系统的调试;第5章总结课题的工作,并对内窥镜图像处理的发展趋势进行了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景概述
• 1.1.1 内窥镜的发展史
• 1.1.2 电子内窥镜技术概述
• 1.1.3 嵌入式系统概述
• 1.1.4 电子设计自动化技术概述
• 1.1.5 H.264/AVC编码介绍
• 1.2 课题的意义
• 1.3 课题的研究内容和目标
• 1.4 本章小结
• 第2章 系统硬件总体架构设计
• 2.1 系统功能需求
• 2.2 系统硬件总体方案
• 2.2.1 嵌入式处理器MPC8347介绍
• 2.2.2 高性能DSP MSC8144介绍
• 2.2.3 高性能FPGA Virtex5介绍
• 2.2.4 FPGA与DSP互联
• 2.2.5 处理器与DSP互联
• 2.3 系统总体架构框图
• 2.4 本章小结
• 第3章 内窥镜图像高清处理系统硬件设计实现
• 3.1 视频图像采集模块设计
• 3.2 视频图像输出模块设计
• 3.3 色彩空间转换和缓存模块设计
• 3.3.1 RGB到YCbCr彩色空间转换
• 3.3.2 数据缓存控制器设计
• 3.3.3 串行通信接口设计
• 3.3.4 视频数据输出接口设计
• 3.4 视频编解码模块设计
• 3.4.1 MSC8144 DDR2 SDRAM设计
• 3.4.2 千兆以太网接口设计
• 3.4.3 MSC8144 RapidlO接口设计
• 3.4.4 调试接口设计
• 3.4.5 其他扩展设计
• 3.5 嵌入式子系统模块设计
• 3.5.1 MPC8347 DDR SDRAM设计
• 3.5.2 Flash设计
• 3.5.3 硬盘控制器设计
• 3.5.4 USB2.0控制器设计
• 3.5.5 液晶控制器设计
• 3.5.6 以太网接口设计
• 3.5.7 调试接口和其他扩展接口设计
• 3.6 电源模块设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 高速PCB设计和系统集成调试
• 4.1 基本传输线理论
• 4.1.1 高速数字电路的含义
• 4.1.2 带状线和微带线
• 4.1.3 传输线模型
• 4.2 信号完整性分析
• 4.2.1 信号完整性的定义
• 4.2.2 反射
• 4.2.3 串扰
• 4.2.4 地弹
• 4.3 系统高速PCB布局
• 4.4 PCB布线和仿真设计
• 4.4.1 DDR SDRAM布线和仿真
• 4.4.2 高速差分信号布线设计
• 4.4.3 模拟部分走线
• 4.4.4 电路PCB板设计结果
• 4.5 系统调试
• 4.5.1 硬件调试
• 4.5.2 软硬件联合调试
• 4.5.3 系统总体调试及结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献