[發明專利]一種3D腹腔鏡視頻處理方法

有效

• 申請號: 201310449213.8
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103475894A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 葉學松;張宏;陸玲;李贊;陸琛;程李成;蔡秀軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N13/02
• 分類號: H04N13/02;H04N13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種視頻處理方法，尤其涉及一種3D腹腔鏡視頻處理方法。

背景技術

相比較傳統的二維成像，三維成像能夠顯示深度信息，因而更能全方位的認識事物的形狀與運動狀態。電影《阿凡達》的成功就是首次將三維成像技術引入到影視業。將三維成像技術引入到腹腔鏡成像系統中，可以使醫生獲得清晰、立體感強的真實視覺影像，大大提高腹腔鏡手術的效率和成功率。

國外最新的三維腹腔鏡系統在實現三維立體成像的同時，圖像分辨率上達到百萬像素以上，為720p甚至是1080i高清成像。

由于沒有掌握關鍵的高分辨率微型圖像傳感器及其三維成像技術，加上研發投入不足，我國在高端三維腹腔鏡領域的研發與應用，特別是采用最新技術的新產品研發，目前尚未看到報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種3D腹腔鏡視頻處理方法。本方法可以實現3D模式下720p的高清成像。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種3D腹腔鏡視頻處理方法，該方法在3D腹腔鏡視頻處理系統上實現，所述系統包括圖像采集模塊、圖像綜合處理模塊和3D圖像顯示模塊，圖像采集模塊包括兩個圖像傳感器，圖像綜合處理模塊由FPGA和存儲器相連組成，3D圖像顯示模塊由HDMI發送器和3D顯示器相連組成，兩個圖像傳感器和HDMI發送器均與FPGA相連；該方法包括以下步驟：

（1）圖像采集：兩個圖像傳感器分別采集光信號，將光信號轉換為電信號，電信號經AD轉換、補償算法、檢錯算法修正之后轉換為數字信號。所述數字信號包括原始圖像數據和行信號、場信號等相關控制信號；

（2）對步驟1得到的數字信號進行圖像預處理：圖像預處理分為數據同步處理和數據矯正處理，所述數據同步處理用同一個時鐘實現兩路圖像數據時間軸上的一致，通過行信號和場信號修正2路原始圖像數據的偏差不超過一個時鐘，保證了2路圖像數據時間上的同步；所述數據矯正處理實現數據位寬度調整和/或數據位序調整，采用并行數據位寬調整法實現，通過對同一時間軸上的圖像數據的合并，使已經同步的圖像數據可以同步地被緩存處理，避免因數據傳輸引起的2路像素時間偏差，同時減小了數據傳輸帶寬；

（3）對步驟2處理后的圖像數據進行圖像緩存處理；

（4）對步驟3緩存處理后的圖像數據進一步進行圖像后處理：所述圖像后處理過程包括顏色空間轉換處理、查色表處理和空間匹配處理；所述顏色空間轉換處理將緩存處理之后的2路圖像數據由原來圖像傳感器的數據格式轉變為可以被3D顯示器接收的數據格式，圖像傳感器產生的原始圖像數據格式為Raw?RGB，3D顯示器可以接收的格式有兩種：RGB格式和YUV格式，可以采用Bayer轉換將Raw?RGB格式轉換為RGB格式，采用RGB-YUV轉換將RGB格式轉換為YUV格式；所述查色表處理實現圖像數據RGB分量的調整，它通過雙口RAM實現，一個端口用來緩存數據流，另一個端口用來修改數據流的RGB分量值；所述空間匹配處理通過改變圖像數據在存儲器中的初始存儲地址實現圖像數據的位移，初始存儲地址變大時，對應通道的2D視頻畫面往右和往下移動；初始存儲地址減小時，對應通道的2D視頻畫面往左和往上移動，空間匹配處理實現了2路視頻信號空間上的同步；

（5）對步驟4處理后的圖像數據進行3D格式數據轉換處理：3D格式數據轉換處理分為3D時序生成和3D格式封裝2個步驟；所述3D時序生成處理為根據HDMI1.4標準生成控制時序，所述控制時序包括行場同步信號和數據使能信號；所述3D格式封裝處理為將接收到的2路圖像數據封裝成1路3D格式的數據；

（6）對步驟5處理后的3D格式圖像數據進行顯示：由HDMI發送器接收3D格式數據轉換處理后的3D時序和3D數據格式，將其轉換為TMDS信號并經過HDMI線纜傳輸至3D顯示器中進行顯示。

本發明的有益效果是，通過本發明，可以實現3D模式下的720p的高清成像。基于FPGA實現的圖像預處理和圖像后處理可以有效地實現對原始圖像數據時間和空間的匹配處理，保證了圖像的穩定性和可調性；圖像緩存處理可以緩存大批量圖像數據，保證實時性。3D圖像顯示模塊可以實現高清的3D圖像顯示。本發明解決了國內市場上三維腹腔鏡視頻處理方法的空白。鑒于FPGA開發平臺的靈活性和通用性，本發明也可以被應用到其他領域。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的視頻圖像處理框架圖；

圖2是本發明的視頻圖像處理方法流程圖；

圖3是本發明的圖像預處理框圖；