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高清晰医用电子内窥镜关键技术研究

作　者: 叶斌
导　师: 王立强
学　校: 浙江大学
专　业: 光通信技术
关键词: 医用电子内窥镜 LVDS LED照明高清图像工作站
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

医用电子内窥镜已经成为当前应用非常广泛的一种医疗仪器,医生通过电子内窥镜不仅能观察人体内脏器官的组织形态、诊断病变情况,而且还可以将图像进行输出和存储。目前,电子内窥镜正在向高清视频方向发展,但我国现阶段的产品性能普遍不高,尚未见到高清电子内窥镜领域的相关产品。本文旨在研究采用最新CMOS图像传感器实现高分辨率成像的医用电子内窥镜,研究内容包括内镜前端的微型摄像模组的研制、具有高色彩还原性的照明系统的设计和高清图像工作站的开发。根据系统的性能指标和用途,通过方案的分析比较,最终选用CMOS图像传感器获取图像、基于LVDS技术的前端图像传输和采用PCIe数据采集卡后端图像采集的电子内窥镜系统方案。主要工作包括以下三方面：(1)微型摄像模组采用广角摄像物镜和高分辨率CMOS图像传感器进行光电转换,并将LVDS技术用于图像信号的长距离高保真传输,合理的电路和结构设计使摄像模组达到系统的性能指标；(2)设计三片式RGB LED混光照明系统作为内窥镜照明,并对系统混光进行软件仿真,以仿真得出的R、G、B三个分量的亮度值为主要依据,设定实际的R、G、B亮度值,最后对照明光源的效率、色温、显色性能等方面进行了评价和分析；(3) LVDS信号解码后恢复成并行的数字图像信号,数据采集卡将数据通过PCIe总线采集到计算机内存,然后,对图像进行去马赛克、图像增强等处理,实时显示于LCD监视器,并可以对感兴趣的图像以BMP或JPEG格式进行存储,同时,还对白光和R、G、B光谱照明的诊断方法进行了初步探索。本课题研究设计的基于CMOS图像传感器的高清医用电子内窥镜系统性能指标达到国际先进水平,具有实际应用价值。广角物镜和CMOS图像传感器的应用使系统具有140度的视场角和1280×1024的图像分辨率；由于LVDS技术的采用,前端工作距离达到2米以上,并减少了电缆导线的数量；以LED作为照明光源,功耗降低到弧光灯的几百分之一,光源中各光谱对应光强的配置具有更大的自由度；高清图像工作站达到实时处理和显示的目标,全分辨率条件下,帧率达到15 fps。

高清晰医用电子内窥镜关键技术研究

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