本文選題：無線膠囊內(nèi)窺鏡　切入點：Baseline　出處：《上海交通大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：傳統(tǒng)消化道疾病的偵查以插管窺鏡的手段為主，在檢查時不僅為病人帶來痛苦并且插管窺鏡欠缺對小腸的檢查能力。無線膠囊內(nèi)窺鏡克服了這一缺點，病人在吞服膠囊內(nèi)窺鏡之后可以在無痛苦的生理狀況下得到包括小腸在內(nèi)的消化道全部圖像，用以發(fā)現(xiàn)和分析消化道病變。自從以色列的Given Imaging公司于1991年推出首例膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)品以來，膠囊內(nèi)窺鏡在工程實現(xiàn)中仍存在諸多不足，不能很好地滿足臨床診療需求。這些不足包括對主動位置姿態(tài)控制的缺乏、病灶區(qū)域漏檢、數(shù)字圖像質(zhì)量差、體內(nèi)精確定位難度高和連續(xù)工作時間過短等。 本文依托于體外磁控診療膠囊國家自然科學基金項目（編號31271069）。使用體外永磁體與體內(nèi)膠囊內(nèi)置永磁體的作用力主動控制膠囊的位置和姿態(tài)，以解決位置姿態(tài)控制缺乏和病灶區(qū)域漏檢的問題。通過本課題的研究，提出將膠囊內(nèi)窺鏡當做進入消化道的可控移動平臺，將治療工具集成于膠囊內(nèi)窺鏡，，并借助于膠囊視頻圖像導航，研制新型的可視化、無創(chuàng)診斷和治療平臺。本文設(shè)計集中于上述系統(tǒng)的數(shù)字圖像壓縮和處理模塊，重點在于Baseline JPEG壓縮器的設(shè)計、仿真和硬件驗證。本文詳細闡述了Baseline JPEG算法原理，描述了包括色彩空間變換器、下采樣器、二維離散余弦變換器、量化器、游程編碼器、變長編碼器、霍夫曼編碼器在內(nèi)的Baseline JPEG壓縮器的設(shè)計原理和設(shè)計細節(jié)，描述了基于Xilinx FPGA的硬件算法驗證平臺和基于STM32的無線數(shù)據(jù)接收器設(shè)計。本文對Baseline JPEG壓縮器進行了軟件仿真和硬件驗證，并對大量結(jié)果進行了統(tǒng)計。實驗和統(tǒng)計結(jié)果表明，所設(shè)計的壓縮器可以正常工作在30:1的圖像壓縮比附近，并保證壓縮比例不高于40:1時的PSNR大于25dB，符合無線信道的數(shù)據(jù)通信質(zhì)量。對于尺寸的圖片，可以在2Mbps無線信道中滿足30fps的圖像幀率。本文主要設(shè)計實現(xiàn)了診療膠囊的數(shù)字圖像壓縮和傳輸子系統(tǒng)，完成了技術(shù)路線中模塊功能驗證和試驗驗證環(huán)節(jié)，并為將來的整體功能驗證和聯(lián)合調(diào)試測試奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:The traditional detection of digestive tract diseases is mainly by intubation endoscopy, which not only brings pain to patients but also lacks the ability to examine the small intestine. Wireless capsule endoscope overcomes this shortcoming. After ingesting the capsule endoscope, the patient can obtain all the images of the digestive tract, including the small intestine, in a painless physiological condition. Ever since Israel's Given Imaging Company introduced the first capsule endoscope in 1991, there are still many deficiencies in the engineering implementation of the capsule endoscope. These shortcomings include lack of active position attitude control, missing focus area, poor quality of digital image, high difficulty of accurate positioning in vivo and short continuous working time, etc. This paper is based on the project of the National Natural Science Foundation of in vitro Magnetic Control capsule (No. 31271069). The position and attitude of the capsule are controlled by the force of the in vitro permanent magnet and the inner permanent magnet of the capsule. In order to solve the problems of lack of position and attitude control and missed detection of the focus area, the paper proposes that capsule endoscopy be regarded as a controllable moving platform to enter the digestive tract, and the therapeutic tools are integrated into the capsule endoscope. With the help of capsule video image navigation, a new visual, noninvasive diagnosis and treatment platform is developed. The design of digital image compression and processing module focused on the above system is focused on the design of Baseline JPEG compressor. Simulation and hardware verification. The principle of Baseline JPEG algorithm is described in detail, including color space converter, lower sampler, two-dimensional discrete cosine converter, quantizer, run-length encoder, variable length encoder, etc. The design principle and design details of Baseline JPEG compressor, including Hoffman encoder, are described. The hardware algorithm verification platform based on Xilinx FPGA and the wireless data receiver based on STM32 are described. The software simulation and hardware verification of Baseline JPEG compressor are carried out in this paper. The experimental and statistical results show that the designed compressor can work in the vicinity of the image compression ratio of 30: 1. And ensure that when the compression ratio is not higher than 40: 1, the PSNR is more than 25 dB, which conforms to the data communication quality of wireless channel. The image frame rate of 30fps can be satisfied in 2Mbps wireless channel. In this paper, the digital image compression and transmission subsystem of diagnosis and treatment capsule is designed and realized. And lay the foundation for the whole function verification and joint debugging test in the future.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.41;R197.39

【共引文獻】

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本文編號：1568001