高清晰醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛的一種醫(yī)療儀器，醫(yī)生通過(guò)電子內(nèi)窺鏡不僅能觀察人體內(nèi)臟器官的組織形態(tài)、診斷病變情況，而且還可以將圖像進(jìn)行輸出和存儲(chǔ)。目前，電子內(nèi)窺鏡正在向高清視頻方向發(fā)展，但我國(guó)現(xiàn)階段的產(chǎn)品性能普遍不高，尚未見(jiàn)到高清電子內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品。
　　 本文旨在研究采用最新CMOS圖像傳感器實(shí)現(xiàn)高分辨率成像的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡，研究?jī)?nèi)容包括內(nèi)鏡前端的微型攝像模組的研制、具有高色彩還原性的照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和高清圖像工作站

2、的開(kāi)發(fā)。根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和用途，通過(guò)方案的分析比較，最終選用CMOS圖像傳感器獲取圖像、基于LVDS技術(shù)的前端圖像傳輸和采用PCIe數(shù)據(jù)采集卡后端圖像采集的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)方案。主要工作包括以下三方面：(1)微型攝像模組采用廣角攝像物鏡和高分辨率CMOS圖像傳感器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將LVDS技術(shù)用于圖像信號(hào)的長(zhǎng)距離高保真?zhèn)鬏?，合理的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使攝像模組達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)；(2)設(shè)計(jì)三片式RGB LED混光照明系統(tǒng)作為內(nèi)窺鏡照明，并對(duì)系

3、統(tǒng)混光進(jìn)行軟件仿真，以仿真得出的R、G、B三個(gè)分量的亮度值為主要依據(jù)，設(shè)定實(shí)際的R、G、B亮度值，最后對(duì)照明光源的效率、色溫、顯色性能等方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析；(3)LVDS信號(hào)解碼后恢復(fù)成并行的數(shù)字圖像信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)通過(guò)PCIe總線采集到計(jì)算機(jī)內(nèi)存，然后，對(duì)圖像進(jìn)行去馬賽克、圖像增強(qiáng)等處理，實(shí)時(shí)顯示于LCD監(jiān)視器，并可以對(duì)感興趣的圖像以BMP或JPEG格式進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)，還對(duì)白光和R、G、B光譜照明的診斷方法進(jìn)行了初步探索。

4、r>　　 本課題研究設(shè)計(jì)的基于CMOS圖像傳感器的高清醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。廣角物鏡和CMOS圖像傳感器的應(yīng)用使系統(tǒng)具有140度的視場(chǎng)角和1280×1024的圖像分辨率；由于LVDS技術(shù)的采用，前端工作距離達(dá)到2米以上，并減少了電纜導(dǎo)線的數(shù)量；以LED作為照明光源，功耗降低到弧光燈的幾百分之一，光源中各光譜對(duì)應(yīng)光強(qiáng)的配置具有更大的自由度；高清圖像工作站達(dá)到實(shí)時(shí)處理和顯示的目標(biāo)，全分辨率條件下，幀