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一种用于无线内窥镜的图像工作站的研究与实现

作　者: 朱婧
导　师: 彭承琳
学　校: 重庆大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 无线内窥镜 USB通信图像处理数据库
分类号: R318
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要

无线内窥镜克服了传统电子内窥镜只能检测胃部及部分肠道的缺陷,通过吞咽微型摄像胶囊,使之进入肠道,对食道、胃、小肠和大肠进行特定和非特定位置的图像拍摄,从而可以对整个消化道系统进行检测。这种对病人进行检查的方式是无创、无痛苦的,符合现今倡导的无创和微创的发展趋势。随着这些胶囊微系统(如无线内窥镜,定点释放药物胶囊,食道取样胶囊)性能的提高,病人通过这些无痛方式的治疗,可以达到很好的疗效。然而,无线内窥镜的实用性由于能量和图像质量的制约,难以达到实际需求。基于这些因素,本课题基于调整图像帧格式和图像传送速率等方式,以降低功耗,提高效率为目的,设计了双向多通道微型遥测内窥镜系统。整个系统共分三部分:胶囊内窥镜,便携式设备装置和图像工作站。本文阐述了图像工作站的研究与实现,主要分为三部分:实时通信、图像处理、信息管理。在实时通信部分,为了满足实际需求,需要实时地对整个系统的解码格式、压缩比、传送速率和休眠模式等参数进行改变。系统采用了让计算机、便携式设备和胶囊三方进行通讯的方式来改变参数,其中计算机通过USB接口与便携式设备进行通信。针对这部分,本文提出了计算机、便携式设备和胶囊三方通信的握手协议,同时提出了其数据传输格式。而图像在传输过程中难免会受到噪声的污染,本文模拟了内窥镜拍摄的含有噪声的彩色肠道图像:含有高斯和椒盐两者混合噪声的肠道图像。为了得到清晰的图像并能准确的分析病灶,本文通过一系列的实验对图像进行去噪处理,并提出了一种利用中值滤波和小波变换算法对这种由内窥镜拍摄的彩色肠道图像进行去噪的新算法。该算法集中了中值滤波和小波变换的优点,能够有效改善图像质量,较好地保持图像视觉效果,降低图像噪声;此算法优于单纯的小波变换算法或中值滤波算法,是去除含高斯噪声和椒盐噪声两者混合噪声的一种比较理想的方法。信息管理部分是以SQL Server2000作为后台数据库,前端采用ADO数据库访问技术,实现对基本信息管理模块、图像信息管理模块和病历信息模块三个模块进行管理,并且完成其信息地查询、修改、更新等功能。本课题设计的内窥镜与以往的内窥镜相比有很大的优点,它可以控制胶囊中图像传感器的参数,可以大大降低功耗,提高了胶囊内窥镜的实用性。实验证明,整个系统可以获取质量比较高的图像。总的说来,医用无线内窥镜系统具有重要的临床应用价值和商业价值,开发无线内窥镜系统对我国生物医学工程产业有着积极和深远的影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
1 绪论  10-14
  1.1 问题的提出及研究意义  10-12
    1.1.1 问题的提出  10-11
    1.1.2 国内外研究现状  11-12
    1.1.3 研究的意义  12
  1.2 本课题研究的内容和目标  12-14
2 需求分析  14-20
  2.1 图像工作站运行支持环境  14
  2.2 数据流程图  14-15
  2.3 功能描述  15
  2.4 开发软件的选择  15-19
    2.4.1 系统开发软件Visual C＋＋6.0  15-16
    2.4.2 数据库开发软件SQL Server  16-17
    2.4.3 Visual C＋＋6.0 的数据访问技术  17-19
  2.5 本章小结  19-20
3 实时通信  20-26
  3.1 USB 接口  20
  3.2 握手协议  20-22
  3.3 数据传输  22-24
  3.4 数据传输格式  24-25
  3.5 本章小结  25-26
4 图像处理  26-41
  4.1 图像格式  26-28
    4.1.1 数字图像概述  26
    4.1.2 BMP 图像  26-28
  4.2 图像几何变换  28-30
    4.2.1 图像的转置  28-29
    4.2.2 图像的缩放  29-30
  4.3 图像去噪  30-40
    4.3.1 中值滤波  31
    4.3.2 均值滤波  31-32
    4.3.3 小波滤波  32-35
    4.3.4 基于小波变换和中值滤波的图像去噪  35-36
    4.3.5 实验结果对比与分析  36-40
  4.4 本章小结  40-41
5 数据库  41-66
  5.1 数据库技术概述  41-43
    5.1.1 系统的接口设计  41
    5.1.2 ADO 技术概述  41-42
    5.1.3 ADO 对象模型及控件  42-43
    5.1.4 ADO 控件的使用  43
  5.2 在VISUAL C++中使用ADO  43-47
    5.2.1 初始化连接数据库  44-45
    5.2.2 返回结果集  45-46
    5.2.3 执行SELECT 语句  46
    5.2.4 断开数据库连接  46-47
  5.3 实体联系模型  47-48
  5.4 系统功能描述  48-50
  5.5 数据库建表  50-52
  5.6 VC 建立类  52-55
    5.6.1 Cpatient 类  52-54
    5.6.2 CDoctorinfo 类  54
    5.6.3 COffinfo 类  54-55
    5.6.4 CEndoscopeinfo 类  55
    5.6.5 CPictureindex 类  55
    5.6.6 CPictureinfo 类  55
    5.6.7 CCasehistory 类  55
  5.7 模块功能实现  55-62
    5.7.1 系统界面  55-56
    5.7.2 在线浏览  56-57
    5.7.3 离线浏览  57-58
    5.7.4 查询  58-59
    5.7.5 患者信息管理  59-60
    5.7.6 病历管理  60-62
  5.8 数据库中图像的存储与查找  62-63
    5.8.1 保存BMP 图像  62-63
    5.8.2 读出BMP 图像  63
  5.9 数据库的备份与还原  63-65
  5.10 本章小结  65-66
6 软件测试  66-67
7 结论与展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
附录  73

一种用于无线内窥镜的图像工作站的研究与实现

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