利用ZEMAX辅助光栅衍射实验的教学研究

针对现有的光栅衍射实验中多测量参数难于单独改变的缺点,提出利用ZE-MAX软件的辅助光栅测量波长的实验教学方案。首先利用软件的序列模式,建立基于多重结构功能的波长测量光路;然后分别单独改变各个参数,分析光栅的调节对实验结果的影响,该方案方便直观,能够更好的促进学生对光栅衍射理论的理解,对进行有效而准确的实验调节起到指导作用。     

ZEMAX在透射仪测量光路准直系统设计中的应用

在ZEMAX非序列环境下建立了透射仪光学系统模型。利用建立的模型研究了LED光源表面特征对透射仪测量光路准直的影响,并通过增加扩散片优化了光学系统结构。对提出的基于扫描方式的测量光路准直方法进行了仿真研究。研究结果表明,基于该方法方位角测量最大相对误差为2%,验证了该方法的可行性。     

基于JPEG的数字式无线胶囊内窥镜的设计

为了提高胃肠道疾病的诊断率,设计了一种新型的基于JPEG图像格式的数字式无线胶囊内窥镜(WCE,wireless capsule endoscopy)系统,并研制出了样机。该胶囊内窥镜能将所获得的胃肠道(GI,gas-trointestinal)图像压缩为JPEG图像格式,然后以数字式无线通信的方式将图像数据传输到病人的体外,并被体外接收盒接收存储,最后通过上位机工作站进行显示处理。在离体实验中该胶囊内窥镜成功地得到了清晰的猪小肠的图像,取得了满意的效果。     

基于USB3.0高清内窥镜摄像系统的设计

基于USB3.0高清内窥镜摄像系统具有结构简单、成本低廉、携带方便、图像质量高清、传输速度快(5 Gb/s)以及具有设备的即插即用和热插拔、免驱等优势。该系统的整体架构包括电源管理系统的设计、图像采集与图像处理系统的设计和USB3.0传输系统的设计。以CYUSB3065作为主芯片控制整个系统,以OV5640作为图像传感器芯片用来采集并处理图像数据,将处理过的图像数据经USB3.0接口传输至上位机,然后通过媒体播放器软件显示采集到的视频图像,最终输出1080p全高清视频图像。     

基于内窥镜图像的胃出血检测算法设计

针对传统内窥镜图像中微小出血病灶特征丢失导致出血点检测准确率低的问题,提出基于深度卷积神经网络的内窥镜图像胃出血检测算法。首先,利用深度卷积神经网络提取内窥镜图像中的出血点特征;然后通过多尺度区域建议神经网络从特征金字塔中筛选出血目标的候选区域;之后构建自顶向下的特征网络进行目标浅层特征和深层特征融合,由此实现微小出血点的精准检测。实验表明,在微小出血病灶检测中,本方法的灵敏度、精确率和F1值分别取值为97.75%、94.52%和96.53%,相较于传统的DCNN出血检测方法分别高出了10.42%、12.85%和10.41%。而在复杂出血病灶图像中,本算法的检测率明显高于Faster RCNN算法。由此证明,本算法可有效解决内窥镜图像的特征丢失问题,检测准确率显著提升,具备较高的出血检测性能。     

基于USB2.0的微胶囊内窥镜图像实时传输模块的设计

为了给微胶囊内窥镜系统的接受记录装置增加实时传输图像的功能,设计了基于USB2.0的图像实时传输模块;由数字信号处理器(DSP)作为主控机,通过CPLD对USB控制芯片CY7C68013进行读写和逻辑控制,实现了图像数据的实时传输,且接口传输速度满足医疗诊断的需要.     

双模式胶囊内窥镜转发器的设计

为了通过蓝牙或Wi-Fi获取胶囊内窥镜图像,研究并设计了基于CC3000和BC41714的双模式胶囊内窥镜转发器。根据不同的模式,转发器使用STM32F103控制CC3000或BC41714转发接收到的胶囊内窥镜图像数据。使用提出的转发器,从胶囊内窥镜获取的图像可通过蓝牙传输给Android手机进行显示并保存,也可直接通过Wi-Fi将图片上传到工作站。实验结果表明,转发器能稳定地转发胶囊内窥镜的图像,并完成提出的相应功能,可以为胶囊内窥镜的远程诊断提供一种可行方案。     

医用内窥镜微型摄像模组设计

设计了一种新型医用内窥镜微型摄像模组.该模组采用微型、高分辨率的CMOS图像传感器结合低压差分信号（LVDS）传输技术进行设计,使摄像模组直径缩减至5.0mm,并实现了图像数据的长距离高保真传输.搭建了实验平台对摄像模组的摄像功能进行了测试.结果表明：该模组图像传输距离超过2m,分辨率达到30万像素,对口腔溃疡模拟粘膜病变的识别率高达90％.其图像分辨率高,传输距离长,使其适用于内镜诊断;其直径小,能大大提高病人内镜检查的舒适性,为超细内镜诊断提供了一种极佳的解决方案.     

CC3000的胶囊内窥镜WiFi转发器设计

为了实现胶囊内窥镜的远程诊断及手持设备实时显示,研究并设计了基于CC3000的WiFi转发器。设计使用STM32F103控制CC3000转发nRF24L01+接收到的胶囊内窥镜图像数据。使用提出的转发器,从胶囊内窥镜获取的图像可直接传输给Android手机进行显示并保存,也可直接将图片上传到远程服务器,医生能远程实时地查看所获取到的图片。实验结果表明,转发器能稳定地转发胶囊内窥镜的图像,并实现所需功能,为胶囊内窥镜的远程诊断提供一种可行方案。     

基于FPGA的数字超声内窥镜接收系统设计

根据数字超声成像的要求和超声信号的特点,设计了由高速采样电路和FPGA正交解调电路组成的数字超声内窥镜接收系统。采样电路由AD8138和AD9235实现,对放大后的超声回波信号直接进行模数转换;FPGA利用内部RAM、乘法器、IP核和宏模块构建数字正交解调电路,提取超声回波信号的幅度;获取的幅度信息经USB2.0接口电路送入计算机显示。对玻璃杯进行的静止扫描成像实验,验证了接收系统的小信号检测能力,可以检测到信噪比约为4dB的回波信号;对玻璃杯进行的旋转扫描成像实验,表明接收系统可用于数字超声内窥镜成像。