膠囊內窺鏡圖像壓縮轉發(fā)與自診斷初步研究.pdf

1、無線膠囊內窺鏡(Wireless Capsule Endoscopy，WCE)的出現是消化學科發(fā)展史上的一個重要里程碑。膠囊內窺鏡檢查是利用吞服式內置無線攝錄相機的膠囊進行消化系統(tǒng)影像攝影以評估消化道疾病問題。醫(yī)生將圖像記錄儀接收到的圖像數據導入影像工作站后，就可以通過瀏覽圖像來了解并分析患者的整個消化道健康狀況，從而對病情做出診斷。整個過程耗時大約8個小時，且產生約50000張胃腸道彩色圖像。即使是有經驗的醫(yī)生也要至少花2小時完成每例

2、病例的診斷。膠囊內窺鏡檢查的特點是檢查時間長、圖片數據量大、醫(yī)生診斷時間久。
　　根據膠囊內窺鏡的臨床使用情況可發(fā)現，膠囊內窺鏡存在圖像分辨率和拍攝頻率過低、無法直接使用智能手機或網絡采集圖像數據、圖像的數據量相對大，難于處理等缺陷。針對上述缺陷，本論文的主要工作是研究易于硬件實現的圖像壓縮算法，達到提高圖像分辨率或減少數據傳輸量的效果。為了使用手機或Wi-Fi網絡接收膠囊內窺鏡圖像，設計了雙模式膠囊內窺鏡圖像轉發(fā)器。使用轉發(fā)器可

3、將壓縮后的圖像通過Wi-Fi網絡直接上傳到圖像工作站或使用手機接收。最終在上述研究基礎上，探討了實現膠囊內窺鏡自診斷的可能性，并通過簡單的實驗來進行了初步驗證。以下內容是本論文的主要工作:
　　1、分析了對膠囊內窺鏡圖像進行壓縮的需求與可行性（第二章）
　　使用圖像壓縮能減少整個膠囊內窺鏡系統(tǒng)的功耗，在相同的拍攝頻率下大大減少圖像數據量的發(fā)送。所以一個高效率的圖像壓縮算法對膠囊內窺鏡應用十分有用。因一般的圖像傳感器都帶有YU

4、V格式的輸出，分析了膠囊內窺鏡圖像在YUV空間的分布特點并研究其實現圖像壓縮的可能性。為此將100張不同部位的胃腸道圖像從RGB轉到YUV空間并統(tǒng)計了不同顏色分量值的平均標準差。給出了膠囊內窺鏡圖像在YUV空間適合壓縮處理的原因。然后使用golomb-rice編碼對膠囊內窺鏡圖像在無失真JPEG預測模式下的預測差值進行熵編碼，并給出了實驗結果。由于UV分量在膠囊內窺鏡圖像中一般偏差較小，因此考慮在保持圖像質量的前提下對UV進行采樣處理。

5、對采樣處理的圖像進行了重建并計算了其峰值信噪比(PSNR)。
　　2、提出了使用智能手機和Wi-Fi網絡接收膠囊內窺鏡圖像的方法（第三章）
　　膠囊內窺鏡采用的是專用的射頻傳輸方式，因此難以使用智能手機或Wi-Fi網絡直接進行圖像數據接收。為了使用移動智能設備接收膠囊內窺鏡圖像數據或實時地將圖像傳輸到圖像工作站，本論文提出了基于藍牙和Wi-Fi的雙模式膠囊內窺鏡圖像轉發(fā)器。提出的轉發(fā)器通過使用和膠囊內窺鏡配套的無線收發(fā)模塊接

6、收圖像數據，然后根據不同的應用模式，由微處理器控制藍牙模塊或Wi-Fi模塊轉發(fā)數據。使用圖像壓縮算法對膠囊內窺鏡圖像進行壓縮后能減少轉發(fā)數據傳輸量。這能容易地將圖片傳輸到智能移動設備或遠程網絡。
　　3、探討了實現膠囊內窺鏡自診斷的可能性（第四章）
　　分析了現有膠囊內窺鏡診斷的不足，進行了膠囊內鏡自診斷模式的初步探索。通過轉發(fā)器，用手機直接接收膠囊內窺鏡圖像或通過網絡直接將圖像上傳到圖像工作站對重復圖像和過暗圖像進行刪除后