當前，醫用無線內窺鏡已有產品問世。目前國內尚無獨立制造該產品的能力，而國外的產品價格昂貴，因此，研發具有自主知識產權的無線內窺鏡產品具有重要意義。本文介紹無線內窺系統的系統結構，圖像壓縮標準JPEG-LS在ARM7平臺上的實現，以及實現過程中所采用的調試方法、優化方法。

一、系統組成與工作原理

1、內窺系統組成結構

如圖1所示，無線內窺鏡系統主要由主機和從機(無線內窺鏡)組成。從機由攝像頭采集原始圖像，經過壓縮處理，通過無線方式把壓縮后的圖像數據傳輸給 主機;主機通過USB連接藍牙適配器接收壓縮圖像，并轉發給PC上的管理軟件，管理軟件將圖像解壓縮并顯示出來。

圖1　內窺系統結構框圖

2、無線內窺鏡組成結構

如圖2所示，無線內窺鏡采用CPLD芯片EPM7256-144，實現30萬像素CMOS攝像頭OV7660的圖像采集控制，以及數據和地址總線的 切換。利用Atmel公司的ARM7芯片AT91R40008，實現JPEG-LS無損圖像壓縮與藍牙無線數據傳輸，實現溫度、壓力采集以及可控光源和系 統控制。CPLD和ARM7之間的圖像數據交換通過8位數據總線實現，ARM7和CPLD之間的握手控制則通過I/O口線實現。由于圖像數據量較大，按 640×480分辨率、8位圖像的格式計算達幾十萬字節，故本系統外部擴展了2片上作在乒乓方式的512KB的SRAM作數據緩存。

圖2　無線內窺鏡硬件結構框圖

3、系統工作原理

內窺系統可以實現圖像的連續采集以及溫度、濕度、照明亮度等的控制。其中圖像采集是系統的核心，其工作流程如下：

①默認情況下，系統工作在休眠狀態。

②工作人員通過PC管理軟件發送命令開始采集圖像，軟件通過USB接口把命令發送給藍牙適配器，然后發送給無線內窺鏡。

③內窺鏡接收到圖像采集命令后，ARM控制CPLD開始采集圖像數據。

④CPLD把采集到的一幀圖像數據寫入一塊SRAM中，把ARM的總線切換到該SRAM上，并通知ARM進行壓縮;同時CPLD往另一塊SRAM中 繼續采集下一幀圖像，便于提高系統的吞吐率。

⑤ARM通過藍牙模塊返回響應命令，并返回采集JPEG-LS圖像的頭信息。

⑥PC管理軟件發送命令接收下一行壓縮圖像，ARM壓縮該行原始圖像，并發送壓縮數據;如果出錯，可以重新發送。重復本步驟可以獲取整幀壓縮圖像。

⑦PC軟件對壓縮圖像解碼并顯示，并提供其他附加功能，如圖像處理、保存等。

⑧重復步驟②～⑦，獲取下一幀壓縮圖像。

由上述流程可以看出，JPEG-LS壓縮以及無線信道傳輸決定整個系統的圖像傳輸速率。無線傳輸采用藍牙技術，其標稱空中速率為1 Mbps，不易提高;因此，系統設計的核心是JPEG-LS的編碼效率。