随着人类生活饮食结构的改变,肠道疾病逐渐成为威胁人类健康的一个重要疾病。许多患者都忍受着疾病的痛苦,而且传统的诊疗方法给患者带来许多不便和痛苦。传统的诊疗方法采用内插式内窥镜进入到患者消化道内,容易对消化道造成损害。为了克服传统诊疗方法的缺陷,本文研究了能够体外操控的诊疗胶囊系统,医生能够体外主动操作控制体内诊疗胶囊,实现消化道疾病的微创/无创诊断和治疗。本文依托于国家自然科学基金项目(No.31271069)和上海交通大学医工(理)交叉基金(No.YG2013MS24),在原有无线内窥镜系统的基础上提出差分压缩算法实现消化道图像压缩,而且具有治疗功能,并成功应用于胶囊内窥镜系统工程样机。该压缩算法具有消耗硬件资源少、压缩速度快、功耗低和能够实现无损压缩的优点,可以确保医生利用该压缩图像进行疾病诊断的正确率;而且图像压缩算法通过实验测试后,可以达到80%的压缩比,重建图像质量峰值信噪比也可以达到40dB。利用本压缩算法有望实现研制的诊疗胶囊系统具有体积小、功耗低的优点。本论文研究工作包括:1、介绍了图像胶囊的工作原理,并且对系统中的一些关键技术进行了理论分析,提出了合理的解决方案。当患者吞下胶囊之后,胶囊就会在肠道内部移动。胶囊内部的图像传感器采集肠道内壁的图片,然后通过无线芯片发送出去,体外的便携式接收器就会将接收到的数据传给上位机,最后在上位机界面上显示出来。2、介绍了本文提出的新型图像压缩算法。详细介绍了图像压缩算法的原理和FPGA硬件的实现方法。图像压缩算法主要包括色彩空间变换、均匀量化、下采样、图像数据差分和哥伦布编码。3、对图像压缩算法进行了软件和硬件仿真,仿真软件采用ModelSim,硬件仿真采用Virtex-5 FPGA开发板,仿真结果表明图像压缩算法可以有效工作。并对开发板使用的CMOS图像传感器做了硬件和软件介绍。4、从软硬件两个方面对体外接收器做了详细的介绍。按照模块划分,主要有USB传输模块,NRF无线传输模块。软件设计主要包括便携式接收器和上位机软件显示系统。并且介绍了软件模块的实现流程。5、对诊疗胶囊治疗功能从软硬件方面进行了详细介绍,并对电刺激治疗功能进行了研究。6、利用原理样机进行实验,主要包括图像压缩算法的验证和图像传感器采集图像的实验。相比其他结构提出的图像压缩算法,本文提出的压缩算法在硬件上面消耗资源很少而且快速。本论文研究成果实现了将胃肠道疾病诊断和治疗功能有机整合,为胃肠道疾病微创/无创诊断和治疗提供了操作工具,也为胃肠道疾病的精准诊疗提供了研究平台。