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无线胶囊内窥镜系统及内窥图像反降晰研究

【摘要】: 无线胶囊内窥镜可以无创地获得整个消化道的图像,大大拓展了医生的诊断视野。它可以克服传统的推进式内窥镜的缺点,无创伤、无痛苦,通过吞咽进入肠道,可以对食道、胃、小肠和大肠进行特定和非特定位置图像拍摄和分析,实现对整个消化道系统进行检测。开展无线胶囊内窥镜系统及其图像相关方面的研究对于人类社会保健普查工作、消化系症状与体征病人的诊查,具有重要意义和明显的社会与经济效益。 目前,无线胶囊内窥镜系统的研究一般集中在系统的研制方面,较少研究无线胶囊内窥镜在肠道内拍摄图像时出现的模糊现象及其图像复原问题。由于现有技术条件的限制,目前还很难对无线胶囊内窥镜在体内的姿态进行主动控制,因此无法对某部分进行主动对焦或主动停下来拍摄,这往往有可能造成拍摄图像的模糊。从目前的应用来看,还有一个突出问题就是采用纽扣电池供电的胶囊内窥镜工作时间有限,可能会出现还没到达预定的病灶点电池就已经用完的情况。本文的主要目的是在保证满足一定性能的情况下,研究一种能长时间工作、图像质量较高的无线胶囊内窥镜系统。 具体研究内容及主要工作可以概括为以下几个方面: 1.在分析、参考国内外相关无线胶囊内窥镜系统结构的基础上,确定了本系统的总体设计方案;设计了图像传感器驱动系统、无线收发系统、图像色彩空间的转换与显示;设计了无线能量传输模块,并研制了样机系统。 2.分析了消化道中空间不变模糊图像的成像原理及其频域特征。结合内窥图像的特点,探讨了其它一些模糊参数识别方法的局限性,提出了相关系数分析法和倒谱分析法用于内窥图像模糊参数的识别应用。这两种算法都能很好地同时适应散焦模糊和运动模糊的参数识别。研究了自动区分散焦模糊、运动模糊的算法;对这两种模糊的混合模型也提出了一种比较有效的识别方法。 3.分析了消化道中空间变化模糊图像的成像原理,着重研究了空间变化散焦模糊图像的识别与恢复。空间变化模糊图像的恢复至今都是一个难点,一方面很难识别其空间变化的参数、另一方面其图像也很难恢复。本文分析了现有空间变化参数识别方法的局限性,提出了一种交互式的识别与恢复方法。通过对比分析后,选用误差-参数分析法并加以改进后用来识别空间变化模糊图像的模糊参数,最后对空间变化散焦模糊内窥图像做了复原实验。 尽管本文的研究基本实现了研究目标,但整个系统距离实用化还有许多工作需要进行,在本文的最后,对整个论文的工作和研究成果进行了总结,并提出了下一步的研究工作。

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