近年来,胃肠道疾病的发病率和死亡率逐年增加,严重危害人们的生命健康安全,而早期胃肠道癌变的诊断和治疗能大大降低死亡率,因此早期发现癌变,并采取相应的治疗措施至关重要。胃肠道疾病检测的常用手段是内窥镜,但它属于有创检测,会对病人的身心造成较大伤害,胶囊内窥镜克服了传统内窥镜的缺陷,但是难以发现微小病变,会出现漏诊或误诊。为了提高组织病变的检测成功率,一些新型检测技术被研制出来,自体荧光成像技术由于能有效诊断出其它方法诊断不出的早期癌变,因而成为研究热点。现有的自体荧光检测系统大多是短腔道检测系统,用于检测短腔道病变,如口腔、宫颈等,胃肠道自体荧光检测系统由于是长腔道检测系统,对信号传输质量以及进入人体胃肠道的检测设备的尺寸要求较高,因而研制难度大、技术难点多;现有的自体荧光检测系统存在体积庞大、结构复杂等缺陷,从而制约了自体荧光检测技术的发展和推广;此外,图像质量直接影响着诊断结果,而在获取自体荧光图像时,图像的插值恢复直接影响了图像质量,而现有的大多插值算法难以兼顾图像恢复效率和恢复效果,导致算法过于复杂而实现困难或者图像失真。为了解决这些问题,本文针对胃肠道癌前病变检测,开展了自体荧光检测系统的设计研究,实现了软硬件优化,有效缩小了系统尺寸、简化了硬件结构、改进了插值算法。系统选用新型医学专用CMOS图像传感器采集图像数据,采用大功率专用紫外LED作激发光源,使用FPGA进行图像传感器配置和图像增强,相比其它系统可以减少硬件搭建,有效简化结构;系统仅将图像传感器和光源置于检测前端,其余部件全部被置于后端,可以有效缩小进入人体胃肠道的检测设备的尺寸;Bayer格式图像的插值算法的改进基于双线性插值算法和边缘导向插值算法,运用梯度法和色差定律,对R、G、B三通道均使用了边缘导向插值恢复。本文针对现有胃肠道癌前病变自体荧光检测系统存在的问题,在检测前端的尺寸、图像质量增强、系统结构和插值算法上进行了软硬件优化设计,系统的检测前端尺寸最小可达到6mm,系统硬件结构得到简化、体积缩小,运用改进的插值算法恢复得到的图像显示效果较好,图像的R、G、B三通道的PSNR值可以达到38。