基于CMOS高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡圖像處理器的設(shè)計
發(fā)布時間：2021-03-23 03:18
目的設(shè)計一種基于互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）的高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡圖像處理器,以便滿足醫(yī)院對高清電子內(nèi)鏡的需求。方法設(shè)計高清圖像處理器,包括高清攝像模組、高清采集和處理板、主控制板和機箱。采用微型高清CMOS圖像傳感器進行圖像采集,使用1/11寸高清1 280×720 （簡稱HD720P）、1/6寸全高清1 920×1 080 （簡稱FHD1080P）兩種分辨率寬屏技術(shù);圖像處理采用Xilinx公司的XC3S200系列快速現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）芯片結(jié)合復(fù)雜圖像處理算法;還采用多屏、電子染色和放大技術(shù)。高清圖像處理器與高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡、冷光源、高清顯示屏、臺車組裝成高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡系統(tǒng),并進行體外測試和試用。結(jié)果體外測試內(nèi)鏡系統(tǒng)符合臨床使用的要求。高清內(nèi)鏡圖像處理器可提供兩種高清寬屏圖像,即HD720P、FHD1080P高清圖像。圖像分辨率可以分別達到100萬像素和200萬像素。試用結(jié)果,咽部、人肺模型、手掌圖像清晰,顏色不失真。結(jié)論高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡圖像處理器可以克服現(xiàn)有圖像處理器的缺陷,達到了高清、微型的效果,能夠更加細膩地顯示病灶圖像。
【文章來源】：生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2020,24(04)
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡圖像處理器電路原理示意圖
高清攝像模組采用CMOS圖像傳感器，圖像傳感器采用1/11寸高清1 280×720（簡稱為HD720P）、1/6寸全高清1 920×1 080（簡稱為FHD1080P）兩種分辨率寬屏技術(shù)。1.1.2 高清采集和處理板
在高清內(nèi)鏡設(shè)計中，如何提高數(shù)據(jù)處理速度、加快圖像顯示實時性是一大難題[10]，也是核心技術(shù)之一。為采集和處理微型高清COMS圖像傳感器巨量全數(shù)字信號，高清圖像采集和處理板使用快速數(shù)字信號處理器（digital signal processor,DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（field programmable gate array,FPGA）芯片[7,9]、使用復(fù)雜圖像處理算法和知識產(chǎn)權(quán)核（intellectual property core,IP core）復(fù)用技術(shù)[11,12]，使圖像色彩更加真實、圖像更加清晰和細膩。通過顏色處理及圖像增強技術(shù)實現(xiàn)電子染色，并輸出給高清顯示屏，以便幫助診斷特殊疾病。快速FPGA芯片采用Xilinx（賽靈思）公司的XC3S200系列芯片，最高工作頻率為630 MHz，具有更強大的功能和更多的邏輯單元數(shù)量，執(zhí)行速度更快，但成本和功耗更低。部分電路原理圖見圖3。圖像采集和處理板把高清信號傳送給主控制板。主控制板對圖像信號進行快速處理和分發(fā)并傳送到高清存儲模塊和工作站接口，按鍵面板對主控制板實現(xiàn)控制。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高清消化內(nèi)鏡技術(shù)在早期上消化道癌診治中的應(yīng)用價值[J]. 劉洪全,鄭紹斐. 國際醫(yī)藥衛(wèi)生導(dǎo)報. 2019 (18)
[2]神經(jīng)內(nèi)鏡手術(shù)治療高血壓腦出血22例療效分析[J]. 趙德濤,司麗麗,韓旭,單宏寬. 生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2019(03)
[3]三維電子腹腔鏡系統(tǒng)[J]. 曹倫,毛昊陽,梁向南,何裕源,朱祥,毛亮亮,邵輝,何超. 中國醫(yī)療器械雜志. 2019(01)
[4]基于CMOS傳感器的高性能圖像采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 任勇峰,王國忠,儲成群,焦新泉. 儀表技術(shù)與傳感器. 2019(01)
[5]CMOS圖像傳感器LVDS驅(qū)動器電路設(shè)計[J]. 藏范軍,常玉春,劉洋,紀永成,郭楊鈺,馬成,王欣洋. 吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(04)
[6]基于FPGA的高清視頻信號存儲模塊設(shè)計[J]. 楊曉玲,劉文龍. 中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2018(06)
[7]基于256-MDCT心血管虛擬內(nèi)鏡在先天性心臟病診斷中應(yīng)用[J]. 姚莉萍,董莉亞,丁茗,虞崚崴,李京. 生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2018(03)
[8]電子內(nèi)窺鏡的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張雯雯,周正東,管紹林,余子麗. 中國醫(yī)療設(shè)備. 2017(01)
[9]基于FPGA的HDMI視頻流圖像處理的系統(tǒng)設(shè)計[J]. 潘磊,葛中芹,莊建軍,張志儉. 實驗室研究與探索. 2015(10)
[10]醫(yī)用內(nèi)窺鏡關(guān)鍵技術(shù)的研究[J]. 陳慶. 中國醫(yī)療設(shè)備. 2015(04)
碩士論文
[1]基于Zynq的高清高幀CMOS圖像攝像機設(shè)計[D]. 于詩矛.大連理工大學(xué) 2017
[2]高清3D電子內(nèi)窺鏡圖像處理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 許敏芬.浙江大學(xué) 2015
[3]基于眾核處理器的高清內(nèi)窺鏡圖像處理軟件研發(fā)[D]. 劉宇光.浙江大學(xué) 2014
[4]高清電子內(nèi)窺鏡嵌入式信號處理技術(shù)研究[D]. 葉偉.浙江大學(xué) 2013
本文編號：3095028
【文章來源】：生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2020,24(04)
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
高清醫(yī)用電子內(nèi)鏡圖像處理器電路原理示意圖
高清攝像模組采用CMOS圖像傳感器，圖像傳感器采用1/11寸高清1 280×720（簡稱為HD720P）、1/6寸全高清1 920×1 080（簡稱為FHD1080P）兩種分辨率寬屏技術(shù)。1.1.2 高清采集和處理板
在高清內(nèi)鏡設(shè)計中，如何提高數(shù)據(jù)處理速度、加快圖像顯示實時性是一大難題[10]，也是核心技術(shù)之一。為采集和處理微型高清COMS圖像傳感器巨量全數(shù)字信號，高清圖像采集和處理板使用快速數(shù)字信號處理器（digital signal processor,DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（field programmable gate array,FPGA）芯片[7,9]、使用復(fù)雜圖像處理算法和知識產(chǎn)權(quán)核（intellectual property core,IP core）復(fù)用技術(shù)[11,12]，使圖像色彩更加真實、圖像更加清晰和細膩。通過顏色處理及圖像增強技術(shù)實現(xiàn)電子染色，并輸出給高清顯示屏，以便幫助診斷特殊疾病。快速FPGA芯片采用Xilinx（賽靈思）公司的XC3S200系列芯片，最高工作頻率為630 MHz，具有更強大的功能和更多的邏輯單元數(shù)量，執(zhí)行速度更快，但成本和功耗更低。部分電路原理圖見圖3。圖像采集和處理板把高清信號傳送給主控制板。主控制板對圖像信號進行快速處理和分發(fā)并傳送到高清存儲模塊和工作站接口，按鍵面板對主控制板實現(xiàn)控制。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高清消化內(nèi)鏡技術(shù)在早期上消化道癌診治中的應(yīng)用價值[J]. 劉洪全,鄭紹斐. 國際醫(yī)藥衛(wèi)生導(dǎo)報. 2019 (18)
[2]神經(jīng)內(nèi)鏡手術(shù)治療高血壓腦出血22例療效分析[J]. 趙德濤,司麗麗,韓旭,單宏寬. 生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2019(03)
[3]三維電子腹腔鏡系統(tǒng)[J]. 曹倫,毛昊陽,梁向南,何裕源,朱祥,毛亮亮,邵輝,何超. 中國醫(yī)療器械雜志. 2019(01)
[4]基于CMOS傳感器的高性能圖像采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 任勇峰,王國忠,儲成群,焦新泉. 儀表技術(shù)與傳感器. 2019(01)
[5]CMOS圖像傳感器LVDS驅(qū)動器電路設(shè)計[J]. 藏范軍,常玉春,劉洋,紀永成,郭楊鈺,馬成,王欣洋. 吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2018(04)
[6]基于FPGA的高清視頻信號存儲模塊設(shè)計[J]. 楊曉玲,劉文龍. 中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2018(06)
[7]基于256-MDCT心血管虛擬內(nèi)鏡在先天性心臟病診斷中應(yīng)用[J]. 姚莉萍,董莉亞,丁茗,虞崚崴,李京. 生物醫(yī)學(xué)工程與臨床. 2018(03)
[8]電子內(nèi)窺鏡的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張雯雯,周正東,管紹林,余子麗. 中國醫(yī)療設(shè)備. 2017(01)
[9]基于FPGA的HDMI視頻流圖像處理的系統(tǒng)設(shè)計[J]. 潘磊,葛中芹,莊建軍,張志儉. 實驗室研究與探索. 2015(10)
[10]醫(yī)用內(nèi)窺鏡關(guān)鍵技術(shù)的研究[J]. 陳慶. 中國醫(yī)療設(shè)備. 2015(04)
碩士論文
[1]基于Zynq的高清高幀CMOS圖像攝像機設(shè)計[D]. 于詩矛.大連理工大學(xué) 2017
[2]高清3D電子內(nèi)窺鏡圖像處理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 許敏芬.浙江大學(xué) 2015
[3]基于眾核處理器的高清內(nèi)窺鏡圖像處理軟件研發(fā)[D]. 劉宇光.浙江大學(xué) 2014
[4]高清電子內(nèi)窺鏡嵌入式信號處理技術(shù)研究[D]. 葉偉.浙江大學(xué) 2013
本文編號：3095028
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