基于嵌入式系統(tǒng)的膠囊內(nèi)窺鏡跟蹤定位.pdf

1、無線膠囊內(nèi)窺鏡的誕生給消化道患者帶來了福音，無線膠囊內(nèi)窺鏡可以無痛，無創(chuàng)，一次性獲得清晰的胃腸道圖像，以實現(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)，我們通過靜磁定位技術(shù)來追蹤無線膠囊內(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、部永磁鐵的磁場強(qiáng)度，進(jìn)而對傳感器微弱信號放大和后端數(shù)據(jù)分析處理。為了提高整個系統(tǒng)的便攜性和靈活性，我們擬設(shè)計基于嵌入式系統(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，產(chǎn)生的磁場被放置人體周圍的磁傳感器所收集，利用磁偶極子模型和合適的非線性算法計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先計算出初值，然后利用LM算法計算最終參數(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)在實際應(yīng)用中病人不能隨意活動的缺點。傳感器陣列為整個磁定位系統(tǒng)采集信號，傳感器陣列的結(jié)構(gòu)和傳感器位置分布對整個系統(tǒng)定位精度和穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響。我們通過一系列仿真實驗來優(yōu)化磁傳感器在人體周圍的位置以提高整個系統(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磁場產(chǎn)生的微弱電壓信號；三是磁