[實用新型]基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420832438.1
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN204377054U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉昕;李凌;辜嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N13/02;H04N13/04
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，特別是涉及一種處理速度快、集成度高的基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

醫(yī)療內(nèi)窺鏡是微創(chuàng)手術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備之一，隨著近些年微創(chuàng)手術(shù)的快速發(fā)展，對內(nèi)窺鏡提出了更高的要求。由于早期內(nèi)窺鏡僅能提供二維圖像，缺少距離感和深度狀態(tài)，具有很大程度上的局限性，因而產(chǎn)生了三維內(nèi)窺鏡技術(shù)。目前對于立體內(nèi)窺鏡的研究主要采用具有圖像處理功能的主機來實現(xiàn)實時采集的術(shù)中圖像的處理，其處理速度較慢且穩(wěn)定性不高，且計算機軟件具有絕對意義上的延遲性，難以滿足微創(chuàng)手術(shù)中對實時視頻圖像顯示的嚴格要求。整個系統(tǒng)體積大，成本高。

實用新型內(nèi)容

基于此，有必要提供一種處理速度快、集成度高的基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

一種基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括：解碼模塊、存儲模塊、FPGA信號處理模塊及編碼模塊；

所述解碼模塊、所述FPGA信號處理模塊、所述編碼模塊依次連接，所述FPGA信號處理模塊連接所述存儲模塊；所述解碼模塊用于接收左右CCD攝像頭輸出的模擬信號，并將所述模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給所述FPGA信號處理模塊；所述存儲模塊用于緩存所述FPGA信號處理模塊接收的數(shù)字信號；所述FPGA信號處理模塊用于將左右CCD攝像頭的數(shù)字信號合成立體圖像信號，并輸出給三維顯示器顯示。

在其中一個實施例中，所述解碼模塊包括分別連接所述FPGA信號處理模塊的第一解碼芯片和第二解碼芯片，所述第一解碼芯片接收左CCD攝像頭的模擬信號，所述第二解碼芯片接收右CCD攝像頭的模擬信號。

在其中一個實施例中，所述存儲模塊包括分別連接所述FPGA信號處理模塊的第一同步動態(tài)隨機存儲器和第二同步動態(tài)隨機存儲器；所述第一同步動態(tài)隨機存儲器用于存儲所述FPGA信號處理模塊接收的所述第一解碼芯片輸出的數(shù)字信號；所述第二同步動態(tài)隨機存儲器用于存儲所述FPGA信號處理模塊接收的所述第二解碼芯片輸出的數(shù)字信號。

在其中一個實施例中，所述FPGA信號處理模塊包括FPGA芯片。

在其中一個實施例中，所述編碼模塊包括編碼芯片。

在其中一個實施例中，還包括電源模塊，所述電源模塊用于為所述解碼模塊、所述FPGA信號處理模塊、所述存儲模塊及所述編碼模塊提供工作電源。

上述基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)采用的FPGA信號處理模塊具有豐富的硬件資源和強大的并行處理優(yōu)勢，適合雙目立體內(nèi)窺鏡中兩路攝像頭采集的并行圖像同步處理顯示的需求，處理速度極快，可達到軟件處理速度的數(shù)十倍之多，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可重新配置、集成度高、開發(fā)成本較低、穩(wěn)定性好等突出特點。加上解碼模塊、存儲模塊及編碼模塊的配合，可以很好地實現(xiàn)立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中對于圖像處理的嚴格要求。實現(xiàn)立體內(nèi)窺鏡在微創(chuàng)手術(shù)臨床中的實時性和穩(wěn)定性要求，及立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)圖像處理平臺的可升級與可移植。

附圖說明

圖1為基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的示意圖；

圖2為基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的模塊圖。

具體實施方式

如圖1所示，基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的示意圖。

由冷光源接入雙目內(nèi)窺鏡10的光纖提供照明，插入手術(shù)部位的兩根腹腔鏡將腔內(nèi)反射的光學(xué)圖像傳輸至CCD(Charge-coupled?Device，電荷耦合元件)攝像頭，CCD攝像頭將圖像數(shù)據(jù)送入基于FPGA(Field－Programmable?Gate?Array，即現(xiàn)場可編程門陣列)的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)20中，在基于FPGA的雙目立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)20中完成圖像處理并控制實現(xiàn)系統(tǒng)所需要的各種功能，最后經(jīng)視頻接口送入到三維顯示器30進行顯示。

雙目內(nèi)窺鏡10主要由雙攝像頭和平行雙光路光學(xué)結(jié)構(gòu)組成，雙光路光學(xué)系統(tǒng)主要包括：雙目內(nèi)窺鏡管身、管內(nèi)設(shè)置的物鏡、轉(zhuǎn)鏡、目鏡等部分。

由于醫(yī)用內(nèi)窺鏡在微創(chuàng)手術(shù)實際應(yīng)用中需要做到盡可能小的外徑(一般是10mm)，故采用平行光路系統(tǒng)，且雙CCD攝像頭采用光軸平行的擺放方式?？墒沟霉鈱W(xué)系統(tǒng)得到最大簡化、重量減輕、光能損失減少，有利于成像質(zhì)量的提高。