基于CMOS高清医用电子内镜图像处理器的设计
发布时间：2021-03-23 03:18
目的设计一种基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的高清医用电子内镜图像处理器,以便满足医院对高清电子内镜的需求。方法设计高清图像处理器,包括高清摄像模组、高清采集和处理板、主控制板和机箱。采用微型高清CMOS图像传感器进行图像采集,使用1/11寸高清1 280×720 （简称HD720P）、1/6寸全高清1 920×1 080 （简称FHD1080P）两种分辨率宽屏技术;图像处理采用Xilinx公司的XC3S200系列快速现场可编程门阵列（FPGA）芯片结合复杂图像处理算法;还采用多屏、电子染色和放大技术。高清图像处理器与高清医用电子内镜、冷光源、高清显示屏、台车组装成高清医用电子内镜系统,并进行体外测试和试用。结果体外测试内镜系统符合临床使用的要求。高清内镜图像处理器可提供两种高清宽屏图像,即HD720P、FHD1080P高清图像。图像分辨率可以分别达到100万像素和200万像素。试用结果,咽部、人肺模型、手掌图像清晰,颜色不失真。结论高清医用电子内镜图像处理器可以克服现有图像处理器的缺陷,达到了高清、微型的效果,能够更加细腻地显示病灶图像。
【文章来源】：生物医学工程与临床. 2020,24(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
高清医用电子内镜图像处理器电路原理示意图
高清摄像模组采用CMOS图像传感器，图像传感器采用1/11寸高清1 280×720（简称为HD720P）、1/6寸全高清1 920×1 080（简称为FHD1080P）两种分辨率宽屏技术。1.1.2 高清采集和处理板
在高清内镜设计中，如何提高数据处理速度、加快图像显示实时性是一大难题[10]，也是核心技术之一。为采集和处理微型高清COMS图像传感器巨量全数字信号，高清图像采集和处理板使用快速数字信号处理器（digital signal processor,DSP）和现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA）芯片[7,9]、使用复杂图像处理算法和知识产权核（intellectual property core,IP core）复用技术[11,12]，使图像色彩更加真实、图像更加清晰和细腻。通过颜色处理及图像增强技术实现电子染色，并输出给高清显示屏，以便帮助诊断特殊疾病。快速FPGA芯片采用Xilinx（赛灵思）公司的XC3S200系列芯片，最高工作频率为630 MHz，具有更强大的功能和更多的逻辑单元数量，执行速度更快，但成本和功耗更低。部分电路原理图见图3。图像采集和处理板把高清信号传送给主控制板。主控制板对图像信号进行快速处理和分发并传送到高清存储模块和工作站接口，按键面板对主控制板实现控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高清消化内镜技术在早期上消化道癌诊治中的应用价值[J]. 刘洪全,郑绍斐. 国际医药卫生导报. 2019 (18)
[2]神经内镜手术治疗高血压脑出血22例疗效分析[J]. 赵德涛,司丽丽,韩旭,单宏宽. 生物医学工程与临床. 2019(03)
[3]三维电子腹腔镜系统[J]. 曹伦,毛昊阳,梁向南,何裕源,朱祥,毛亮亮,邵辉,何超. 中国医疗器械杂志. 2019(01)
[4]基于CMOS传感器的高性能图像采集系统设计[J]. 任勇峰,王国忠,储成群,焦新泉. 仪表技术与传感器. 2019(01)
[5]CMOS图像传感器LVDS驱动器电路设计[J]. 藏范军,常玉春,刘洋,纪永成,郭杨钰,马成,王欣洋. 吉林大学学报(信息科学版). 2018(04)
[6]基于FPGA的高清视频信号存储模块设计[J]. 杨晓玲,刘文龙. 中国医学物理学杂志. 2018(06)
[7]基于256-MDCT心血管虚拟内镜在先天性心脏病诊断中应用[J]. 姚莉萍,董莉亚,丁茗,虞崚崴,李京. 生物医学工程与临床. 2018(03)
[8]电子内窥镜的研究现状及发展趋势[J]. 张雯雯,周正东,管绍林,余子丽. 中国医疗设备. 2017(01)
[9]基于FPGA的HDMI视频流图像处理的系统设计[J]. 潘磊,葛中芹,庄建军,张志俭. 实验室研究与探索. 2015(10)
[10]医用内窥镜关键技术的研究[J]. 陈庆. 中国医疗设备. 2015(04)
硕士论文
[1]基于Zynq的高清高帧CMOS图像摄像机设计[D]. 于诗矛.大连理工大学 2017
[2]高清3D电子内窥镜图像处理系统研究与开发[D]. 许敏芬.浙江大学 2015
[3]基于众核处理器的高清内窥镜图像处理软件研发[D]. 刘宇光.浙江大学 2014
[4]高清电子内窥镜嵌入式信号处理技术研究[D]. 叶伟.浙江大学 2013
本文编号：3095028
【文章来源】：生物医学工程与临床. 2020,24(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
高清医用电子内镜图像处理器电路原理示意图
高清摄像模组采用CMOS图像传感器，图像传感器采用1/11寸高清1 280×720（简称为HD720P）、1/6寸全高清1 920×1 080（简称为FHD1080P）两种分辨率宽屏技术。1.1.2 高清采集和处理板
在高清内镜设计中，如何提高数据处理速度、加快图像显示实时性是一大难题[10]，也是核心技术之一。为采集和处理微型高清COMS图像传感器巨量全数字信号，高清图像采集和处理板使用快速数字信号处理器（digital signal processor,DSP）和现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA）芯片[7,9]、使用复杂图像处理算法和知识产权核（intellectual property core,IP core）复用技术[11,12]，使图像色彩更加真实、图像更加清晰和细腻。通过颜色处理及图像增强技术实现电子染色，并输出给高清显示屏，以便帮助诊断特殊疾病。快速FPGA芯片采用Xilinx（赛灵思）公司的XC3S200系列芯片，最高工作频率为630 MHz，具有更强大的功能和更多的逻辑单元数量，执行速度更快，但成本和功耗更低。部分电路原理图见图3。图像采集和处理板把高清信号传送给主控制板。主控制板对图像信号进行快速处理和分发并传送到高清存储模块和工作站接口，按键面板对主控制板实现控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高清消化内镜技术在早期上消化道癌诊治中的应用价值[J]. 刘洪全,郑绍斐. 国际医药卫生导报. 2019 (18)
[2]神经内镜手术治疗高血压脑出血22例疗效分析[J]. 赵德涛,司丽丽,韩旭,单宏宽. 生物医学工程与临床. 2019(03)
[3]三维电子腹腔镜系统[J]. 曹伦,毛昊阳,梁向南,何裕源,朱祥,毛亮亮,邵辉,何超. 中国医疗器械杂志. 2019(01)
[4]基于CMOS传感器的高性能图像采集系统设计[J]. 任勇峰,王国忠,储成群,焦新泉. 仪表技术与传感器. 2019(01)
[5]CMOS图像传感器LVDS驱动器电路设计[J]. 藏范军,常玉春,刘洋,纪永成,郭杨钰,马成,王欣洋. 吉林大学学报(信息科学版). 2018(04)
[6]基于FPGA的高清视频信号存储模块设计[J]. 杨晓玲,刘文龙. 中国医学物理学杂志. 2018(06)
[7]基于256-MDCT心血管虚拟内镜在先天性心脏病诊断中应用[J]. 姚莉萍,董莉亚,丁茗,虞崚崴,李京. 生物医学工程与临床. 2018(03)
[8]电子内窥镜的研究现状及发展趋势[J]. 张雯雯,周正东,管绍林,余子丽. 中国医疗设备. 2017(01)
[9]基于FPGA的HDMI视频流图像处理的系统设计[J]. 潘磊,葛中芹,庄建军,张志俭. 实验室研究与探索. 2015(10)
[10]医用内窥镜关键技术的研究[J]. 陈庆. 中国医疗设备. 2015(04)
硕士论文
[1]基于Zynq的高清高帧CMOS图像摄像机设计[D]. 于诗矛.大连理工大学 2017
[2]高清3D电子内窥镜图像处理系统研究与开发[D]. 许敏芬.浙江大学 2015
[3]基于众核处理器的高清内窥镜图像处理软件研发[D]. 刘宇光.浙江大学 2014
[4]高清电子内窥镜嵌入式信号处理技术研究[D]. 叶伟.浙江大学 2013
本文编号：3095028
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