[發明專利]醫用內窺鏡的超高清圖像增強系統及其方法

有效

• 申請號: 202110334732.4
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113079361B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 邵賀;夏鵬;葛波
• 申請（專利權）人: 鷹利視醫療科技有限公司
• 主分類號: H04N9/64
• 分類號: H04N9/64;H04N21/4363;A61B1/00
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 黃晶晶

本發明涉及一種醫用內窺鏡的超高清圖像增強系統，包括內窺手柄單元，及通過內窺鏡傳輸線纜連接的視頻處理主機；圖像增強的方法：將內窺手柄單元的圖像傳感器捕獲到的圖像光電信號送至視頻預處理FPGA單元，完成視頻數據流打包、進行串并轉換后通過HDMI傳輸驅動器和內窺鏡傳輸線纜將視頻數據送至視頻處理主機；由所述視頻處理主機的數據轉換芯片將接收到的TMDS協議的信號轉換為RGB信號，并將RGB信號送至視頻主處理FPGA單元內實現圖像處理，最后由HDMI輸入單元和HDMI輸出單元或SDI輸入單元和SDI輸出單元實現視頻內容高清顯示。本發明具有更強的實時圖像處理能力，以滿足不同手術對于內窺鏡影像效果的特殊需求。

技術領域

本發明具體涉及一種醫用內窺鏡的超高清圖像增強系統及其方法。

背景技術

醫用內窺鏡攝像系統在臨床微創外科手術中廣泛應用，其具有創傷小、痛苦少、康復快等優點，高質量的實時影像對手術的順利進行至關重要。在實際應用中，攝像系統拍攝的影像具有不同程度的缺陷，并且不同手術或醫生對于影像效果有特殊要求。

傳統的內窺鏡攝像系統是基于工控機或者GPU嵌入式設計的。工控機方案只能處理分辨率較低的視頻源，分辨率高的輸入視頻，由于數據量大的原因，超出了工控機的處理能力，會出現嚴重的拖影卡頓現象，無法滿足實時性及高質量的要求。GPU嵌入式方案在數據處理速度上可以達到超高清圖像處理的要求，實時性也較好，但是該種方案依然存有性價比低，功耗高，軟硬件可擴展性較差，無法在底層架構上對圖像增強算法做優化的缺陷，因此，需要設計一種圖像增強系統對實時影像進行處理。

發明內容

本發明的目的是：提供一種具有更強的實時圖像處理能力，以滿足不同手術對于內窺鏡影像效果的特殊需求的醫用內窺鏡的超高清圖像增強系統及其方法。

為了達到上述目的，本發明的第一個技術方案是：一種醫用內窺鏡的超高清圖像增強系統，其創新點在于：包括內窺手柄單元、內窺鏡傳輸線纜和視頻處理主機，所述內窺手柄單元通過內窺鏡傳輸線纜與視頻處理主機連接；

所述內窺手柄單元包括設在手柄內的圖像傳感器、視頻預處理FPGA單元和HDMI傳輸驅動器，所述圖像傳感器的輸出端與視頻預處理FPGA單元的輸入端電連接，所述視頻預處理FPGA單元的輸出端與HDMI傳輸驅動器的輸入端電連接；

所述視頻處理主機包括數據轉換芯片、視頻主處理FPGA單元、HDMI輸入單元、HDMI輸出單元、SDI輸入單元和SDI輸出單元，所述HDMI傳輸驅動器的輸出端通過內窺鏡傳輸線纜與數據轉換芯片通信連接，所述數據轉換芯片的輸出端與視頻主處理FPGA單元電連接，所述HDMI輸入單元和SDI輸入單元分別與視頻主處理FPGA單元相應的輸入端電連接，所述HDMI輸出單元和SDI輸出單元分別與視頻主處理FPGA單元相應的輸出端電連接。

在上述第一個技術方案中，所述視頻處理主機還包括通信接口單元，所述HDMI傳輸驅動器的輸出端通過內窺鏡傳輸線纜與通信接口單元的輸入端通信連接，所述通信接口單元的輸出端與數據轉換芯片的輸入端電連接。

在上述第一個技術方案中，所述視頻處理主機還包括控制接口單元，所述視頻主處理FPGA單元通過控制接口單元與圖像傳感器相應的輸入端電連接。

為了達到上述目的，本發明的第二個技術方案是：一種醫用內窺鏡的超高清圖像增強方法，其創新點在于：其具體的步驟是：

步驟a、將內窺手柄單元的圖像傳感器捕獲到的圖像光電信號轉化為差分數據電信號，并將差分數據電信號送至視頻預處理FPGA單元，再由所述視頻預處理FPGA單元完成視頻數據流打包、進行串并轉換使其轉換成TMDS協議的信號送至HDMI傳輸驅動器，所述HDMI傳輸驅動器通過內窺鏡傳輸線纜將視頻數據穩定傳輸至視頻處理主機；