医用电子内窥镜是一种可以直接进入人体的医疗器械,在医学诊断上发挥着重要作用。传统电子内窥镜的尺寸相对较大,在进入人体时需要对病人麻醉,会给病人带来伤害。而人体器官腔道尺寸变化范围大,一些小的腔道只有超细内窥镜(镜头尺寸一般小于5 mm)才能进入。本文设计并开发一套超细径的电子内窥镜系统,采用 1/18英寸的超小型CMOS图像传感器实现体内成像,使用USB2.0协议采集与传输图像数据,通过基于COMe架构并搭载WES系统的高性能嵌入式图像处理器来处理与显示图像。同时也设计了一套基于ARM A5处理器的便携式内窥镜系统,来满足不同场景下的需求。在内窥镜硬件系统中,本文首先介绍了图像传感模块,提出了数字图像的转换方法与该模块的电路架构。然后论述了图像数据采集模块的设计方案,基于USB2.0控制器设计了图像数据的采集与传输电路。最后设计了基于COMe架构的嵌入式图像处理器载板,将载板的尺寸控制在了 170 mm×170 mm。在超细径内窥镜的固件系统中,分别从图像传感器的初始化、图像数据的同步与USB控制器的固件编写三个方面做了论述。其中图像数据的同步采用了 Slave FIFO和GPIF两种方式,在USB控制器的固件中重点介绍了端点的配置,同步与发送程序的设计。最后还介绍了在WES系统下相关驱动的运用与应用软件的开发思路。针对便携式应用,本文还基于ARM A5处理器设计了一套手持式内窥镜系统。本部分中首先介绍了嵌入式Cortex-A5处理器SAMA5D31及其相关特性,然后讲述了如何利用ISI接口来接入图像传感器。紧接着论述了在Linux系统下图像传感器驱动的编写,最后介绍了基于V4L2框架下图像数据的采集流程。本论文对设计的超细径内窥镜系统作了功能验证与性能测试,结果表明系统能准确捕获图像,图像分辨率为400×400,且图像的帧率达到了 30帧。系统拥有较好的空间频率响应,亮度响应的线性拟合度高于90%,信噪比高于27dB,同时静态图像宽容度也能达到1 10以上。