基于嵌入式系统的便携式视频喉镜研发

【摘要】在急诊抢救中,气管插管技术是维持呼吸道通畅的有效方法。然而由于视觉盲区等原因,气管插管可能会引起严重的并发症。视频喉镜可以将采集到的图像显示在液晶屏上,同时显示气道结构和插管器械位置,操作直观便捷,大大降低了心血管反应等并发症。目前国内的视频喉镜功能单一,无法保存图像、更没有相应的图像处理功能,因此有必要对电子视频喉镜进行进一步的研究。本文采用嵌入式处理器作为视频喉镜系统的硬件核心部件,基于Wince实时操作系统进行应用程序设计。在视频喉镜的光学成像基础上,本文主要进行了两个方面的工作。(1)系统硬件电路的设计及研发。视频数据通过嵌入式处理器的CameraA接口和DMA通道缓冲到内存SDRAM中,并通过串口rgb888通道在LCD屏实时显示；采用LVDS编解码方法保证视频数据的无损长距离传输；嵌入式处理器的SDMMCO接口扩展SD存储卡,并且通过ⅡS接口扩展语音电路,按键操作可同时保存视频和音频文件。(2)系统应用程序的设计及研发。包括Wince底层的硬件驱动程序和应用层的用户软件。驱动程序基于MDD层和PDD层设计,主要包括camera驱动、LCD驱动、语音模块驱动、SD卡驱动及按键驱动。其中camera驱动配置CMOS图像传感器并负责采集图像；LCD驱动把图像实时显示液晶屏上；按键驱动检测是否有按键按下,提供和用户的交互。用户软件主要完成录制视频、保存图片、自动曝光、自动白平衡等控制功能。录制视频采用多线程并行计算实现RGB颜色空间转换YUV颜色空间,并采用MFC硬件编码存储压缩视频文件,压缩比高达140：1；自动曝光根据实际应用场景设计了峰值测光和均值测光算法,可在1秒内实现快速曝光时间调整,获得最佳的图像效果；最后,通过multibin和裁剪内核的方法使系统开机运行时间减小到5秒以内,充分考虑到了急救时的气管插管的应用场合。本课题设计的电子视频喉镜系统支持HDMI、CVBS等多格式视频输出,LCD显示的分辨率为320*240,录制视频的分辨率为640*480,录制视频帧率达到25fps,可以保存图片和视频,具有自动曝光、白平衡等功能。整个系统具有很高的实际应用价值。
【作者】许广；
【导师】王立强；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】视频喉镜；嵌入式系统；Wince操作系统；camera驱动程序；

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