基于嵌入式系统的手持式视频喉镜的研发

摘要

内窥镜细分到咽喉部位，可称之为喉镜。喉镜能让医护人员方便地将器械深入体内对咽喉部位进行检查和治疗。目前国内视频喉镜功能单一、图片和视频分类管理较差、操作不够人性化、在视频处理以及图像处理方面关注度较少，因此需要对视频喉镜做进一步的研究。
　　本文采用三星公司S5PV210作为视频喉镜系统的主芯片，基于Android操作系统，主要在三个方面进行了研究:
　　1.视频喉镜系统硬件电路的设计与实现。喉部图像数据由OV3640摄像头进行采集，采集的数据经过硬件电路的处理可以通过LCD显示屏实时显示，也可通过HDMI接口进行大屏显示，还能在SD卡中存储视频文件。硬件电路中还包括LED照明装置、预热装置等辅助硬件电路。
　　2.视频采集编码软件和辅助应用程序的开发。首先将FFmpeg编解码库移植到Android平台，利用Android NDK技术和FFmpeg库实现了将前端摄像头采集的视频数据按照H.264的标准格式进行编码并实时显示采集的视频图像。使用H.264编码标准压缩了视频文件的大小，增加了设备存储视频文件的能力。为提高图片加载和预览速度，利用Android-Universal-Image-Loader完成了多线程图片加载及预览应用程序的开发。为改良采集的图像，对自动曝光以及自动白平衡算法进行了研究。
　　3.Android系统内核及文件系统的裁剪，并优化开机速度。通过对底层驱动的修改完成了按键功能的定制化，裁剪了系统中不需要的驱动、服务和软件，并制作了定制化的开机画面，提高了开机的速度。
　　本项目所设计的手持式视频喉镜系统支持LCD显示、HDMI、TV等多方式的视频输出;320w摄像头录制30帧每秒的视频按H.264编码标准压缩，并存储于外置的SD卡内，整个系统满足手持式设备小型化和实用性的需求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 手持式视频喉镜的研究背景及意义

1．2 视频喉镜的发展及国内外研究现状

1．3 视频编码的研究现状

1．4 本文主要的研究内容和重难点

1．4．1 论文的主要研究内容

1．4．2 论文的研究重难点

1．5 本文的组织结构

第二章 手持式视频喉镜的方案设计

2．1 总体方案设计

2．2 光学成像系统设计

2．3 硬件方案的选择和设计

2．3．1 基于DSP的视频喉镜图像处理系统

2．3．2 基于FPGA的视频喉镜图像处理系统

2．3．3 基于ARM的视频喉镜图像处理系统

2．4 嵌入式系统下软件的设计

2．4．1 嵌入式系统的选择

2．4．2 应用软件的设计

2．5 本章小结

第三章 手持式视频喉镜硬件开发

3．1 硬件主板的分析

3．2 扩展板电源模块的设计

3．3 摄像头分析的接口的设计

3．4 扩展板多媒体接口设计

3．4．1 LCD液晶显示屏电路图设计

3．4．2 HDMI接口设计

3．4．3 SD卡接口设计

3．5 加热防雾装置的设计

3．6 本章小结

第四章 基于Android系统的视频喉镜软件开发

4．1 Android系统的基本介绍

4．2 Linux内核的裁剪和修改

4．2．1 Linux内核修改方法

4．2．2 Linux内核中按键驱动的修改

4．3 Android主应用程序的开发

4．3．1 Android多媒体框架分析

4．3．2 FFmpeg开源库移植到Android平台

4．3．3 Android NDK

4．3．4 界面的设计

4．3．5 视频采集功能的模型

4．3．6 摄像头数据FFmpeg编码的设计和实现

4．3．7 Java层代码实现

4．4 图像处理算法

4．4．1 曝光控制

4．4．2 白平衡控制

4．5 辅助应用程序开发

4．5．1 Launch应用程序开发

4．5．2 相册应用程序开发

4．6 系统性能提升及细节优化处理

4．6．1 Android开机流程

4．6．2 Android启动优化加速

4．6．3 Android系统开机画面修改

4．7 本章小结

第五章 系统整体测试

5．1 整体系统的介绍及装配

5．2 拍摄和外接显示实验

5．2．1 视频拍摄实验

5．2．2 HDMI外接显示实验

5．3 视频编码效果和图像质量

5．4 LED照明及加热装置

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献