基于嵌入式系統(tǒng)的膠囊內(nèi)窺鏡跟蹤定位.pdf

1、無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡的誕生給消化道患者帶來(lái)了福音，無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡可以無(wú)痛，無(wú)創(chuàng)，一次性獲得清晰的胃腸道圖像，以實(shí)現(xiàn)病變的診斷。在腸胃道檢查和治療中，膠囊內(nèi)窺鏡的位置信息可以極大幫助醫(yī)生的臨床病理學(xué)診斷，并為后期的三維圖像重建提供重要的位置和方向參數(shù)。但是現(xiàn)有無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡不能準(zhǔn)確獲取其位置和方向。
　　本文提出了可穿戴式的內(nèi)窺鏡定位技術(shù)，我們通過(guò)靜磁定位技術(shù)來(lái)追蹤無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡在腸胃道的位置和姿態(tài)信息。系統(tǒng)利用三軸磁傳感器陣列采集膠囊內(nèi)

2、部永磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而對(duì)傳感器微弱信號(hào)放大和后端數(shù)據(jù)分析處理。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的便攜性和靈活性，我們擬設(shè)計(jì)基于嵌入式系統(tǒng)的可穿戴式磁定位系統(tǒng)。
　　帶有磁鐵的膠囊在患者的腸胃道移動(dòng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)被放置人體周?chē)拇艂鞲衅魉占么排紭O子模型和合適的非線性算法計(jì)算磁鐵的三維位置和二維方向參數(shù)。本系統(tǒng)采用PSO和 LM相結(jié)合的算法，首先利用PSO先計(jì)算出初值，然后利用LM算法計(jì)算最終參數(shù)值。LM算法在提供較準(zhǔn)確的初值下可以獲得良好的

3、效率和精度。
　　在定位算法的基礎(chǔ)上，搭建了可穿戴式磁定位模型，從而克服了磁定位系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中病人不能隨意活動(dòng)的缺點(diǎn)。傳感器陣列為整個(gè)磁定位系統(tǒng)采集信號(hào)，傳感器陣列的結(jié)構(gòu)和傳感器位置分布對(duì)整個(gè)系統(tǒng)定位精度和穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響。我們通過(guò)一系列仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化磁傳感器在人體周?chē)奈恢靡蕴岣哒麄€(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　磁定位系統(tǒng)最終的定位精度是由三方面決定的：一是磁傳感器的性能；二是處理磁傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)；三是磁