三维腹腔镜图像传感检测与图形用户界面显示系统设计

【摘要】腔镜外科是未来医学发展的大趋势,相较于传统的开腹手术,具有创伤轻,痛苦少,恢复快等优点。腔镜设备是腔镜外科的关键设备,是医生视觉的延伸,辅助医生开展微创外科手术。但现有的二维腔镜在手术中无法获得像开腹手术一样立体感强的真实视觉影像,医生只能依据经验来判别腹腔内各器官的深度状态,导致一些腔镜手术操作困难,术中容易损伤重要脏器结构,严重并发症的发生率明显增高等情况,因此有必要进行三维腹腔镜设备技术的探索,扩大腹腔镜手术的应用范围。20世纪90年代开始,国内外便开始探索研究三维腹腔镜系统,并着力提高三维立体成像效果和图像清晰度。目前,国外最新的三维腹腔镜在实现三维立体成像的同时,图像分辨率上达到百万像素以上,为720p甚至是1080i高清成像。因此,有必要在三维图像传感检测方面进行相关的研究和探索。本论文研究并实现了三维腹腔镜的图像传感采集和处理显示系统,论文主要包括以下几个方面：(1)分析了三维腹腔镜的图像传感检测和图像处理系统的研究现状和发展情况,以CMOS图像传感器和FPGA平台为基础,设计出了三维高清实时图象处理系统框架,系统原型得以基本实现。(2)对照CMOS图象传感器和CCD图象采集芯片的性能特点,研究并实现了双路CMOS图象传感器的参数配置和图象数据采集传输。(3)以FPGA平台为基础,研究并实现了DDR2SDRAM分时读写操作的处理方法以及图像数据的Bayer格式转换算法和双路图像数据的输出处理,最终实现720p/120Hz三维高清视频图像的实时显示。(4)针对三维腹腔镜医疗设备的实际需求,实现了基于μC/GUⅠ和μC/OS-Ⅱ在FPGA平台上移植的图形用户显示界面的设计,在FPGA平台上初步搭建了用户界面,实现了白平衡设置、亮度调节等核心功能。本论文实现的720p/120Hz三维高清实时视频系统,视频显示清晰稳定,实时性良好。本文的研究为国内三维内窥镜高清图像采集系统的研发打下了良好的基础。
【作者】陆玲；
【导师】叶学松；张宏；
【作者基本信息】浙江大学，生物医学工程，2014，硕士
【关键词】三维腹腔镜；传感检测；FPGA；图形用户显示界面；

【参考文献】
[1]徐瑶.基于H.264的视频压缩技术及其在视频监控系统中的应用[D].安徽大学,模式识别与智能系统,2014,硕士.
[2]王心美.现代营销系统之研究——行销策略与顾客关系管理之研究[D].中南大学,2004.
[3]刘联杰.产D-乳酸菌株的选育及发酵过程优化[D].湖北工业大学,发酵工程,2014,硕士.
[4]王素景.离心式压缩机叶轮的随机振动分析[D].大连理工大学,工程力学,2013,硕士.
[5]李雪瑢.3000系列柴油机装配线仿真分析与实现[D].长安大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[6]李鹏,李占斌,鲁克新.黄土区草本植被根系与土壤垂直侵蚀产沙关系研究[J].植物生态学报,2006,02:302-306.
[7]王洪鹏.网状网中基于网络编码的保护算法设计与仿真实现[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[8]李国力.新世纪中国与拉丁美洲国家关系研究[D].内蒙古大学,政治学理论,2014,硕士.
[9]肖明.旅游综合体项目开发研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[10]谭叶.学分制理念下我国本科小学教育专业培养方案研究[D].湖南师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[11]阴玥.46MHz可调谐高线性八阶G_m-C带通滤波器的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2010,硕士.
[12]马刚.压气机燕尾榫联接结构微动疲劳寿命研究[D].南京航空航天大学,航空宇航推进理论与工程,2004,硕士.
[13]卢向华.基于评价的信息系统价值促生模式研究[D].复旦大学,2004.
[14]朱艺华,李丽,池凯凯,李燕君.6LoWPAN中优化多路径路由吞吐率的数据包分片方案[J].电子与信息学报,2014,08:1824-1830.
[15]李政.适者与不适者的挣扎[D].辽宁师范大学,英语语言文学,2011,硕士.
[16]薛存波.廊坊市区中学阳光体育运动开展现状的调查与研究[D].河北师范大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[17]李扬,吴俊勇.磁场饱和与畸变对发电机电感参数计算的影响[J].北京交通大学学报,2014,05:132-136+141.
[18]宋贺.C2C电子商务的物流企业选择问题研究[D].天津财经大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[19]周风余,李贻斌,李峰,王常顺.高压输电线巡检机器人在线断股检测与诊断系统[J].电力系统自动化,2008,14:77-81+107.
[20]汪晓波.我国刑事赔偿制度若干问题研究[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[21]郭加奇.我国屋顶花园设计发展趋势的研究[D].沈阳师范大学,美术学,2013,硕士.
[22]崔雪梅.气体分析自动控制系统在冶金行业中的应用[J].冶金自动化,2001,03:14.
[23]杨阳.基于系统动力学模型的交通政策模拟与实证研究[D].南京大学,信息资源管理,2014,博士.
[24]雷伟.中小企业财务战略研究[D].广东工业大学,企业管理,2004,硕士.
[25].2013年度国家科学技术进步奖获奖项目目录(通用项目)[J].中国科技奖励,2014,02:31-42.
[26]郑晨醒.李安电影的性别秩序研究[D].华中师范大学,新闻学,2014,硕士.
[27]张金带,徐高中,林锦荣,彭云彪,王果.中国北方6种新的砂岩型铀矿对铀资源潜力的提示[J].中国地质,2010,05:1434-1449.
[28]吴艳.美国“八年研究”初探[D].华东师范大学,教育史,2002,硕士.
[29]许华建,蔄秋石,林义成,李源源,冯乙巳.铜催化碳杂偶联反应的新进展[J].有机化学,2010,01:9-22.
[30]林敦.有线电视光纤传输[J].中国新闻科技.1997(04)
[31]苏超.新时期我国农村土地流转研究[D].首都师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[32]刘凯华.富油微藻中试产业化研究[D].内蒙古科技大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[33]彭程.自修复交联聚磷腈的制备与研究[D].中南民族大学,高分子物理与化学,2013,硕士.
[34]张智林.一种基于并联结构软开关技术的自动均压双向直流变换器[D].广西科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[35]王燕.SGC-7901/5-FU人胃癌耐药细胞株的建立及基因芯片检测亲本和耐药细胞株的micro-RNA表达谱[D].复旦大学,普外科,2012,硕士.
[36]杨晓磊.呼伦贝尔市校舍信息管理系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[37]王慧杰.基于DSP的运动控制器嵌入式软件设计[D].华中科技大学,控制工程,2013,硕士.
[38]邢丽华.河北省新型农村社会养老保险试点研究[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[39]寇丹丽.TD-SCDMA基站电磁辐射测量系统的设计与测量布点方案的研究[D].郑州大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[40]都广斌.基于服务器虚拟化的云计算平台设计[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2010,硕士.
[41]曾睿.基于Ca_3Co_4O_9热电阴极材料固体氧化物燃料电池的研究[D].华中科技大学,材料工程,2013,硕士.
[42]王晓蒲,霍剑青,刘同怀.用相关卷积运算提取特征信息的神经网络对手写数字的识别方法[J].自动化学报,1996,01:123-125.
[43]苏超.基于LabVIEW的路面裂缝三维检测软件设计[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2014,硕士.
[44]蒋万林.铟、镉硫化物的制备及其光催化还原CO_2的性能研究[D].天津理工大学,2014.
[45]尹波.基于客户个性化信息的客户终生价值模型及应用研究[D].大连理工大学,企业管理,2013,硕士.
[46]徐婉瑈.股份支付与会计信息质量、公司价值相关性研究[D].浙江财经学院,会计学,2013,硕士.
[47]杨威.中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白对急性心肌梗死患者急性肾损伤的早期诊断价值[D].郑州大学,内科,2013,硕士.
[48]刘章.湖南电大综合办公管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[49]徐佳.下颌骨外板劈开珊瑚羟基磷灰石植入治疗半侧颜面短小的基础与临床研究[D].北京协和医学院,外科学（专业学位）,2014,博士.
[50]李少华.基于机器视觉的甘蓝识别及定位研究[D].西南大学,农业机械化工程,2014,硕士.