无线胶囊内镜(Wireless Capsule Endoscopy)作为一种安全方便、无痛无创、全消化道检测工具,通过采集人体消化道的内部图像获得病灶最直观的信息,尤其在针对人体小肠等传统插入式内镜很难检测到的消化道部位,无线胶囊内镜有着得天独厚的优势。近年来,有关WCE的研究已经成为国内外医疗器械领域的研究热点之一。然而无线胶囊内镜在给病人极大减轻痛苦的同时,其传输图像的帧率、图像质量以及运行时间还无法完全满足临床使用要求,尤其是其采集到的消化道图像数量巨大多达几万张,每一张均需要由医护人员来逐一排查是否含有病灶特征,这给医务人员带来了沉重的负担,不仅降低了医务人员的工作效率也阻碍了无线胶囊内镜在临床上的推广和使用。本文依托国家自然基金(No.31170968)和上海交通大学医工交叉基金资助,对基于无线供能的双头视频胶囊内镜系统及出血图像识别算法进行了深入的研究:探索了基于无线供能的视频胶囊内镜系统工作原理,设计出一套新型的基于OV6920的双头式胶囊内镜系统,包括软硬件的框架设计,机械结构的设计和新型三维接收线圈的设计;同时对出血图像智能识别算法也进行了深入的研究,包括统计学习方法的理论探索,彩色空间的对比分析,出血特征提取方法的对比分析,支持向量机的应用与参数优化等。目前市面上采用电池供能的wce有效工作时间较短,只有6-8小时左右,小于临床上完整的消化周期时间,因此会产生检测盲区。本文对基于无线供能的胶囊内镜系统进行了深入的研究。首先,对系统进行了创新设计,由传统的单头升级为双头,俩个摄像头同时进行摄像拍照,帧率达到30f/s。再通过rf射频将视频传输到体外的pc上,通过调节振荡电路的电容值,使俩个传输通道的负载频率分别为991.4mhz和1.013ghz,俩者相差21.6mhz,处于可接收范围之内,图像都能被清晰地分别接收到;此外,为了进一步缩小胶囊内镜系统的尺寸,本文设计出一款新的无线供能三维接收线圈,采用高磁导率锰锌材料制作的空心圆柱体作为磁芯,用新型的沿椭圆绕制线圈方法来制作新型接收线圈,每个线圈互成120度。可以将部分硬件电路放置于空心磁环中从而减少整个系统长度,实验证明采用新线圈的系统在稳定运行的同时,系统长度降低了6mm。除了搭建双头胶囊内镜系统以外,本文还探索了统计学习方法并采用支持向量机作为胶囊内镜出血识别分类器。支持向量机具有适用于小样本分类、运算收敛速度快、泛化能力强等优点。本文分别探索了rgb、hsi、hsv三个彩色空间的原理及相互转化方法,研究了三种常见的出血特征提取思路:基于颜色直方图的全局图像特征提取方法、基于局部图像的特征提取方法和基于像素的特征提取方法。本文提出一种出血特征参数选取方法,该方法结合了基于像素的特征提取方法和基于局部图像特征提取方法俩者的优势。进行分类实验时,首先对RGB三个独立向量进行等间隔采样,降低向量冗繁程度;再选取红色像素比上红色与蓝色像素之和作为特征向量。首先,在实验过程中选取不同的核函数进行对比实验,从而确定最优核函数;然后,在片上机上采用K-fold交叉验证方法对SVM的参数c和g实现智能优选,并确定最优参数;最后,基于最优核函数与最优参数对实验结果进行优化,最终得到的出血图像分类精度达到83%的特异度与94%的灵敏度。相对于其他算法,该算法收敛速度快,运行稳定,泛化能力强,很好的实现了出血识别,而基于SVM的参数寻优思路可广泛的应用到其他SVM分类研究中。