專利名稱：醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療儀器，特別是對(duì)醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行校正處理的系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
為了提高醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的觀察范圍，內(nèi)窺鏡需要有較大的視場(chǎng)(一般為120°)，而內(nèi)窺鏡頭的直徑又受到人體體腔的限制，成像系統(tǒng)的外形尺寸不可能很大，其成像光學(xué)系統(tǒng)也不可能很復(fù)雜，因此內(nèi)窺鏡光學(xué)成像系統(tǒng)一般存在較嚴(yán)重的光學(xué)畸變，影響醫(yī)生正確判斷病變部位。
通過復(fù)雜的透鏡組減小圖像畸變是一種理想的辦法，但是因?yàn)獒t(yī)用電子內(nèi)窺鏡的自身結(jié)構(gòu)與使用空間的限制，光學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造工藝存在很大的難度，甚至不可能實(shí)現(xiàn)。例如復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)都是由多個(gè)透鏡組成，而每個(gè)透鏡都會(huì)引入兩個(gè)反射面，使一部分成像光能因反射而損失掉，為了提高其透過率，就需要進(jìn)行表面鍍膜等處理。這無疑提高了光學(xué)系統(tǒng)的制造成本。
在醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡中，物體成像在CCD的光敏面上，轉(zhuǎn)化為視頻電信號(hào)后輸出，送給標(biāo)準(zhǔn)顯示設(shè)備，如監(jiān)視器等進(jìn)行顯示，也可進(jìn)入圖像采集設(shè)備(如圖像采集卡)進(jìn)行數(shù)字化處理。因此，利用計(jì)算機(jī)完成幾何畸變校正算法是很容易實(shí)現(xiàn)的。盡管如此，由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的限制，軟件只能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)圖像的畸變校正，不能對(duì)動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行畸變的實(shí)時(shí)校正。
為了解決內(nèi)窺鏡圖像畸變實(shí)時(shí)校正的問題，現(xiàn)有技術(shù)中公開了如下解決方案1、Asari，V.K.等人采用最小面積估計(jì)法對(duì)畸變進(jìn)行校正，校正圖象大小為256×192。Asari，V.K.等人采用單片VLSI(超大規(guī)模集成芯片)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能，達(dá)到了很高的集成度，但由于單片VLSI的處理能力有限，使得畸變校正系統(tǒng)圖像分辨率太低，沒有解決高分辨率圖像畸變的實(shí)時(shí)校正問題。參見Non-linear spatial warping of endoscopic imagesan architecturalperspective for real time applications/Asari，V.K.// Microprocessors andMicrosystems，-2002，26(4).-161～1712、Olympus Optical Co.，Ltd.(Chiba；Masahiro)的立體視覺內(nèi)窺鏡系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)圖像畸變校正技術(shù)，但其圖像源為逐行掃描的圖像；對(duì)逐行掃描的視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，單位時(shí)間內(nèi)所要讀寫和處理的數(shù)據(jù)量是同等圖像質(zhì)量的隔行掃描視頻圖像的兩倍。所以，在高分辨率標(biāo)準(zhǔn)視頻的場(chǎng)合下，該系統(tǒng)對(duì)處理器的處理能力、存儲(chǔ)器的容量和讀寫速度都非常高，整個(gè)系統(tǒng)成本昂貴、體積龐大。參見Stereoscopic-vision endoscope system provided with function ofelectrically correcting distortion of image or the like with respect toleft-and right-hand image signals having parallax，independently of eachother US5,860,912/0lympus Optical Co.，Ltd.(Chiba；Masahiro).-1999.01.193、Interactive Pictures Corporation(Martin；H.Lee)的關(guān)于掃描圖像的方法采用非線性掃描獲取模擬圖像像元，無法對(duì)圖像進(jìn)行插值處理，圖像質(zhì)量較低。參見Method for directly scanning a rectilinear imaging element usinga non-linear scan US6,243,131/Interactive Pictures Corporation(Martin；H.Lee).-2001.06.054、Ngo HT，Asari VK等人采用VLSI對(duì)廣角攝像機(jī)輸出的8-bit 2056×2056的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。受到象素?cái)?shù)據(jù)寬度的限制，其圖像細(xì)節(jié)不明顯，像值較低。參見A fully pipelined architecture for barrel-distortion correctionbased on back mapping and linear interpolation，International Conferenceon Embedded Systems and Applications/Ngo HT，Asari VK.-2003-268-274
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種能對(duì)高分辨率內(nèi)窺鏡彩色動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)畸變校正，且能降低成本和減小系統(tǒng)尺寸的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)。
本實(shí)用新型醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)，包括視頻解碼器、存儲(chǔ)器、視頻處理器和視頻編碼器組成，其中，存儲(chǔ)器包括奇場(chǎng)和偶場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器、奇場(chǎng)和偶場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器以及標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，從CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)視頻解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后，分為奇場(chǎng)和偶場(chǎng)分別存儲(chǔ)到相應(yīng)輸入幀存儲(chǔ)器中，即當(dāng)解碼器輸出奇或偶場(chǎng)圖像時(shí)，將其寫入奇或偶場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中；在存儲(chǔ)奇或偶場(chǎng)圖像的同時(shí)，校正偶或奇場(chǎng)圖像，即視頻處理器FPGA從標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的校正地址，并根據(jù)該地址從偶或奇場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的灰度信息，寫入到偶或奇場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器；在校正偶或奇場(chǎng)圖像的同時(shí)，從奇或偶場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器中讀出上一場(chǎng)的校正圖像，送入編碼器，編碼輸出校正視頻信號(hào)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性。采用PAL/NTSC制式，場(chǎng)頻50/60Hz，輸出視頻信號(hào)可直接送入監(jiān)視器顯示。圖像從輸入到輸出的時(shí)間延時(shí)是兩場(chǎng)時(shí)間，相當(dāng)于40/33ms，因此，觀察校正圖像時(shí)，人眼根本感覺不到延時(shí)的存在，達(dá)到了實(shí)時(shí)性的設(shè)計(jì)要求。
(2)圖像采樣精度高。對(duì)畸變圖像的采樣、校正和編碼都是按702×576像素點(diǎn)(PAL制)或795×596(NTSC制)個(gè)點(diǎn)大小進(jìn)行的，輸出視頻信號(hào)的精度完全能夠滿足一般監(jiān)視器的分辨率要求，校正圖像清晰。
(3)實(shí)現(xiàn)了對(duì)彩色圖像的畸變校正。由于校正過程是在YCbCr彩色空間下進(jìn)行的，對(duì)色差信號(hào)兩點(diǎn)一組校正，不改變輸入畸變圖像的顏色信息，而且輸出圖像上沒有馬賽克，沒有孤立的亮點(diǎn)或黑點(diǎn)。
(4)采用隔行掃描標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像，校正參數(shù)數(shù)據(jù)量為逐行掃描的一半，大大降低了系統(tǒng)成本。

圖1是本新型的點(diǎn)陣樣板圖；圖2是本新型的點(diǎn)陣樣板光學(xué)中心確定方法圖；圖3是本新型的實(shí)時(shí)校正原理示意圖；圖4是本新型的畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)在實(shí)際使用中的連接原理圖；圖5是本新型的校正系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)原理框圖；圖6是本新型的SRAM和線驅(qū)動(dòng)連接及工作示意圖；圖7是本新型校正電路框圖；圖8是胃鏡畸變圖像；圖9是圖8校正后的圖像。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1工作原理本新型采用標(biāo)準(zhǔn)樣板標(biāo)定法畸變校正原理，就是利用特制的標(biāo)準(zhǔn)樣板，使其通過待校正光學(xué)系統(tǒng)成像，由于光學(xué)系統(tǒng)本身存在著畸變，從而使像發(fā)生變形，根據(jù)樣板理想設(shè)計(jì)參數(shù)和光學(xué)系統(tǒng)的放大率，計(jì)算出樣板理想的無失真的像，比較它和實(shí)際像的差別，得到它們之間的函數(shù)關(guān)系。校正的過程就是利用這種函數(shù)關(guān)系來完成有畸變的實(shí)際像到無畸變的理想像的轉(zhuǎn)換。
本新型的點(diǎn)陣樣板由一些圓點(diǎn)按六角形排列，每一點(diǎn)與其六個(gè)鄰點(diǎn)的距離都是相同的，如圖1所示。同時(shí)圓點(diǎn)在三個(gè)方向(0°，60°，120°)上排列成直線，并且在每條直線上的點(diǎn)，其間距是相同的。利用這種排列的點(diǎn)陣，通過樣板圖像可方便地確定光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)中心。對(duì)于畸變的光學(xué)系統(tǒng)，物空間中的直線在像空間中一般不再是直線，而只有通過光學(xué)中心的直線是例外的。根據(jù)這種性質(zhì)，在點(diǎn)陣樣板的畸變圖像上，只有通過光學(xué)中心的直線點(diǎn)列仍舊排列為直線，而其余偏離光學(xué)中心的直線將有不同程度的彎曲。由于點(diǎn)陣樣板在三個(gè)特定方向(0°，60°，120°)上的點(diǎn)成直線排列，在樣板畸變圖像上找到三條最接近于直線排列的點(diǎn)列，用三條直線擬合相應(yīng)的點(diǎn)列，這三條直線交點(diǎn)，就可近似認(rèn)為是系統(tǒng)光學(xué)中心的位置。如圖2所示。
在理想樣板圖像上選定一些像素點(diǎn)，并且找到它們?cè)趯?shí)際樣板圖像上對(duì)應(yīng)的位置。在理想圖像上選定的像素點(diǎn)集合，稱為樣點(diǎn)集合。在實(shí)際圖像上相對(duì)應(yīng)的像素的集合，稱為對(duì)應(yīng)點(diǎn)集合。利用點(diǎn)陣樣板，可以確定這兩個(gè)集合中像素點(diǎn)的坐標(biāo)。
在畸變圖像和樣板圖像上選擇對(duì)應(yīng)點(diǎn)，擬合畸變圖像與樣板圖像間的函數(shù)關(guān)系。這樣，對(duì)應(yīng)點(diǎn)集也可以確定，從而也就得到了所需的畸變圖像到理想圖像的一組對(duì)應(yīng)關(guān)系。
灰度校正。選擇雙線性內(nèi)插方法。由于醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡輸出圖像是RGB格式的彩色圖像，將其轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr下進(jìn)行，灰度校正不改變色差信號(hào)，只對(duì)亮度信號(hào)插值。
首先，用軟件擬合出畸變函數(shù)，求出待校正圖像上每個(gè)點(diǎn)在畸變圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置排列成表，并將其轉(zhuǎn)換成便于在電路中使用的存儲(chǔ)形式，固化到硬件存儲(chǔ)器EPROM中作為硬件校正的查找表；然后，硬件電路根據(jù)從查找表中讀出的校正數(shù)據(jù)，得到待校正點(diǎn)在畸變圖像存儲(chǔ)空間的位置，再把該位置的灰度寫入校正圖像上對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置就完成了校正。
所謂實(shí)時(shí)校正就是要完成對(duì)每隔輸入畸變圖像的校正，并把校正后的圖像按輸入順序輸出，換而言之，就是在畸變圖像連續(xù)輸入的“同時(shí)”，必須保證校正圖像連續(xù)輸出，不能有間斷的現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)的方法是讓校正圖像相對(duì)輸入延遲2場(chǎng)時(shí)間輸出，即第3場(chǎng)畸變圖像輸入時(shí)，對(duì)第2場(chǎng)圖像進(jìn)行校正，與此同時(shí)輸出第1場(chǎng)的校正圖像，三場(chǎng)圖像并行處理，這樣就實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性輸出。實(shí)時(shí)校正的示意圖見圖3所示。
具體電路結(jié)構(gòu)如圖5所示電路結(jié)構(gòu)原理框圖，從CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)視頻解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后，分為奇場(chǎng)和偶場(chǎng)分別存儲(chǔ)到相應(yīng)輸入幀存儲(chǔ)器中，即當(dāng)解碼器輸出奇或偶場(chǎng)圖像時(shí)，將其寫入奇或偶場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中；在存儲(chǔ)奇或偶場(chǎng)圖像的同時(shí)，校正偶或奇場(chǎng)圖像，即視頻處理器FPGA從標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(即查找表)中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的校正地址，并根據(jù)該地址從偶或奇場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的灰度信息，寫入到偶或奇場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器；在校正偶或奇場(chǎng)圖像的同時(shí)，從奇或偶場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器中讀出上一場(chǎng)的校正圖像，送入編碼器，編碼輸出校正視頻信號(hào)。
本新型采用24.6MHz的晶振作為輸入到解碼器當(dāng)中，解碼器內(nèi)部采樣頻率13.5MHz，輸出13.5MHz、27MHz兩個(gè)頻率的時(shí)鐘；編碼器輸入時(shí)鐘為解碼器輸出的13.5MHz時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)編、解碼同步。
具體校正電路見圖7，從CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)輸入視頻解碼器后，分四路分別依次輸入控制數(shù)據(jù)寫入的線驅(qū)動(dòng)X1、X3、X5、X7，然后再分別依次經(jīng)輸入幀存儲(chǔ)器SRAM1、SRAM2、SRAM3、SRAM4后，再經(jīng)讀出的線驅(qū)動(dòng)X2、X4、X6、X8后共同輸入視頻處理器FPGA1、FPGA2，該視頻處理器通過數(shù)據(jù)線雙向連接存放標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器L1～L8，并將校正后的圖像信息分四路分別依次輸入控制數(shù)據(jù)寫入的線驅(qū)動(dòng)X10、X12、X14、X16，然后再分別依次經(jīng)輸入幀存儲(chǔ)器SRAM5、SRAM6、SRAM7、SRAM8后，再經(jīng)讀出的線驅(qū)動(dòng)X9、X11、X13、X15共同輸入視頻編碼器，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換為復(fù)合視頻信號(hào)后輸出圖像顯示。
如圖中實(shí)線箭頭所示，圖像數(shù)據(jù)信號(hào)按輸入、處理、輸出的方向在電路中通過；圖中長(zhǎng)虛線代表尋址信號(hào)；點(diǎn)虛線代表配置信號(hào)；FPGA對(duì)SRAM和線驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)見圖6。EPG1和EPC2分別是兩個(gè)FPGA的專用配置存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器可由FPGA制造商提供。L1～L8是存放校正數(shù)據(jù)的查找表存儲(chǔ)器。
具體工作過程——標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像的編碼與解碼本系統(tǒng)所處理的動(dòng)態(tài)圖像為標(biāo)準(zhǔn)的電視制式NTSC(National TelevisionSystem Committee)制和PAL(Phase Alternation Line)制。校正圖像的大小為702×576像素點(diǎn)(PAL制)或795×596(NTSC制)。兩種視頻制式均為隔行掃描方式。
視頻解碼器采用SAA7111，其功能是將輸入的復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字圖像，即將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，便于電路的內(nèi)部處理。在硬件電路中，令編碼器工作在PAL/NTSC制式下，隔行掃描，場(chǎng)頻50/60Hz，輸出圖像的數(shù)據(jù)格式為16-bit 4:2:2 YUV(CCIR-601)，其中Y和UV均為8bit。為了便于圖像處理，解碼器輸出圖像大小與編碼器輸入圖像大小相同，規(guī)定每場(chǎng)圖像采樣702×576像素點(diǎn)(PAL制)或795×596(NTSC制)個(gè)點(diǎn)。
視頻編碼器采用BT864，其功能是把輸入的數(shù)字圖像經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換為復(fù)合視頻信號(hào)輸出，在硬件電路中，編碼器也工作在PAL/NTSC制式下，輸入數(shù)據(jù)格式為16-bit 4:2:2 YCbCr，行有效亮度分辨率702與場(chǎng)有效分辨率576(PAL制)，行有效亮度分辨率795與場(chǎng)有效分辨率596(NTSC制)。
——幀存儲(chǔ)器和線驅(qū)動(dòng)選用存儲(chǔ)容量為256K×8bit的SRAM做幀存儲(chǔ)器。由于每場(chǎng)圖像的數(shù)據(jù)又分為8bit亮度信號(hào)和8bit色差信號(hào)，所以存儲(chǔ)輸入和輸出圖像共需要用8個(gè)SRAM芯片，其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)分配如下SRAM1(S1)存儲(chǔ)輸入奇場(chǎng)圖像的色差信號(hào)UV7～UV0；SRAM2(S2)存儲(chǔ)輸入偶場(chǎng)圖像的色差信號(hào)UV7～UV0；SRAM3(S3)存儲(chǔ)輸入奇場(chǎng)圖像的亮度信號(hào)Y7～Y0；SRAM4(S4)存儲(chǔ)輸入偶場(chǎng)圖像的亮度信號(hào)Y7～Y0；SRAM5(S5)存儲(chǔ)輸出偶場(chǎng)圖像的亮度信號(hào)Yc7～Yc0；SRAM6(S6)存儲(chǔ)輸出奇場(chǎng)圖像的亮度信號(hào)Yc7～Yc0；SRAM7(S7)存儲(chǔ)輸出偶場(chǎng)圖像的色差信號(hào)CbCr7～CbCr0；SRAM8(S8)存儲(chǔ)輸出奇場(chǎng)圖像的色差信號(hào)CbCr7～CbCr0。
數(shù)據(jù)隔離器件采用8位緩沖和線驅(qū)動(dòng)，輸入/輸出數(shù)據(jù)為8bit，輸入。線驅(qū)動(dòng)控制數(shù)據(jù)輸出的原理見圖6所示當(dāng)寫偶場(chǎng)SRAM時(shí)，令X3OE＝0，使得YUV通過線驅(qū)動(dòng)3進(jìn)入線路a，同時(shí)令X4OE＝1，使YUV不能通過線驅(qū)動(dòng)d，線路d中沒有數(shù)據(jù)通過；讀奇場(chǎng)SRAM時(shí)，令X1OE＝1，使YUV不能通過線驅(qū)動(dòng)1，線路b中沒有偶場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)令X2OE＝0，使從奇場(chǎng)SRAM中讀出的數(shù)據(jù)通過線驅(qū)動(dòng)2，經(jīng)線路c進(jìn)入FGPA。因?yàn)榫€驅(qū)動(dòng)的使能信號(hào)為高電平時(shí)，輸出端為高阻態(tài)，此時(shí)與輸出端連接的其它數(shù)據(jù)線上不可能輸入數(shù)據(jù)，所以還要在線驅(qū)動(dòng)的輸出端接上拉電阻。由于每片SRAM需要2個(gè)線驅(qū)動(dòng)來控制數(shù)據(jù)的流向，所以整個(gè)電路中共需要16個(gè)線驅(qū)動(dòng)。
線驅(qū)動(dòng)的使能信號(hào)X1OE、X2OE、X3OE和X4OE是由FPGA的邏輯進(jìn)行控制，YUV為解碼器輸出的YUN格式的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)。本發(fā)明使用8個(gè)SRAM和16個(gè)線驅(qū)動(dòng)。與SRAM連接的線驅(qū)動(dòng)序號(hào)及相關(guān)使能信號(hào)的名稱如下表。
對(duì)于奇場(chǎng)或偶場(chǎng)圖像來說，其亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)UV是同時(shí)輸入/輸出的，SRAM1和SRAM3分別存儲(chǔ)奇場(chǎng)圖像的色差信號(hào)和亮度信號(hào)，于是控制寫SRAM1和SRAM3的線驅(qū)動(dòng)X1和X5的使能信號(hào)是相同的，令其都為X1OE；同理控制讀SRAM1和SRAM3的線驅(qū)動(dòng)X2和X6的使能信號(hào)也是相同的，令其為X2OE。由表4-1可知，為了控制幀存儲(chǔ)器的輸入和輸出數(shù)據(jù)流向，需X1OE、X2OE、X3OE、X4OE、X9OE、X10OE、X11OE和X12OE共8個(gè)使能信號(hào)。
——視頻處理器FPGAFPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為系統(tǒng)的視頻處理器，主要完成六方面的工作1、解碼器和編碼器的I2C寄存器初始化設(shè)置，如圖7所示；2、編碼器的同步控制；3、幀存儲(chǔ)器SRAM的尋址及控制信號(hào)的產(chǎn)生；
4、線驅(qū)動(dòng)的控制邏輯；5、YUV與YCbCr的轉(zhuǎn)換；6、查找表EPROM的尋址及控制信號(hào)的產(chǎn)生。
——查找表所謂查找表就是把校正圖像上每個(gè)點(diǎn)在畸變圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置排列所成的表，其內(nèi)容由軟件通過點(diǎn)陣樣板算法計(jì)算而來。在硬件電路中，查找表存儲(chǔ)的是待校正點(diǎn)對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)畸變圖像的幀存儲(chǔ)器地址。查找表在硬件上用EPROM實(shí)現(xiàn)，由于存儲(chǔ)亮度信號(hào)Y的校正地址和色差信號(hào)UV的校正地址都是18bit，在電路中共需要8片EPROM。
奇場(chǎng)圖像和偶場(chǎng)圖像可以分開進(jìn)行校正，都用校正奇場(chǎng)圖像的數(shù)據(jù)。
整個(gè)軟件程序通常存儲(chǔ)在電路板上的兩個(gè)專用EPROM當(dāng)中，上電以后即可迅速載入FPGA當(dāng)中開始工作；在系統(tǒng)工作的同時(shí)，可以對(duì)軟件程序進(jìn)行在線調(diào)整和變更而不影響系統(tǒng)的正常工作。
如圖4所示，該校正系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用在內(nèi)窺鏡樣機(jī)系統(tǒng)的位置示意。物體1經(jīng)內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)2成像，由CCD3進(jìn)行采集，輸出的畸變圖像以視頻信號(hào)4的形式送入本發(fā)明校正電路5當(dāng)中進(jìn)行校正，校正圖像同樣以視頻信號(hào)6的形式輸出，并送入監(jiān)視器7進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，或送入圖像采集卡通過A/D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。
圖8、9分別給出了胃鏡畸變圖像，和校正后的圖像示意圖。
權(quán)利要求1.一種醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)，包括視頻解碼器、存儲(chǔ)器、視頻處理器和視頻編碼器組成，其特征是所述的存儲(chǔ)器包括奇場(chǎng)和偶場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器、奇場(chǎng)和偶場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器以及標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，從CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)視頻解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后，分為奇場(chǎng)和偶場(chǎng)分別存儲(chǔ)到相應(yīng)輸入幀存儲(chǔ)器中，即當(dāng)解碼器輸出奇或偶場(chǎng)圖像時(shí)，將其寫入奇或偶場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中；在存儲(chǔ)奇或偶場(chǎng)圖像的同時(shí)，校正偶或奇場(chǎng)圖像，即視頻處理器FPGA從標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的校正地址，并根據(jù)該地址從偶或奇場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的灰度信息，寫入到偶或奇場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器；在校正偶或奇場(chǎng)圖像的同時(shí)，從奇或偶場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器中讀出上一場(chǎng)的校正圖像，送入編碼器，編碼輸出校正視頻信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)，其特征是從CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)輸入視頻解碼器后，分四路分別依次輸入控制數(shù)據(jù)寫入的線驅(qū)動(dòng)X1、X3、X5、X7，然后再分別依次經(jīng)輸入幀存儲(chǔ)器SRAM1、SRAM2、SRAM3、SRAM4后，再經(jīng)讀出的線驅(qū)動(dòng)X2、X4、X6、X8后共同輸入視頻處理器FPGA1、FPGA2，該視頻處理器通過數(shù)據(jù)線雙向連接存放標(biāo)準(zhǔn)樣板畸變圖像的校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器L1～L8，并將校正后的圖像信息分四路分別依次輸入控制數(shù)據(jù)寫入的線驅(qū)動(dòng)X10、X12、X14、X16，然后再分別依次經(jīng)輸入幀存儲(chǔ)器SRAM5、SRAM6、SRAM7、SRAM8后，再經(jīng)讀出的線驅(qū)動(dòng)X9、X11、X13、X15共同輸入視頻編碼器，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換為復(fù)合視頻信號(hào)后輸出圖像顯示。
專利摘要一種醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像畸變實(shí)時(shí)校正系統(tǒng)。從CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后，分為奇場(chǎng)和偶場(chǎng)分別存儲(chǔ)到相應(yīng)輸入幀存儲(chǔ)器中；同時(shí)，校正偶或奇場(chǎng)圖像，從偶或奇場(chǎng)輸入幀存儲(chǔ)器中讀出偶或奇場(chǎng)圖像的灰度信息，寫入到偶或奇場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器；同時(shí)，從奇或偶場(chǎng)輸出幀存儲(chǔ)器中讀出上一場(chǎng)的校正圖像，送入編碼器，編碼輸出校正視頻信號(hào)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性。采用PAL/NTSC制式，場(chǎng)頻50/60Hz，輸出視頻信號(hào)可直接送入監(jiān)視器顯示。圖像從輸入到輸出的時(shí)間延時(shí)是兩場(chǎng)時(shí)間，相當(dāng)于40/33ms，因此，觀察校正圖像時(shí)，人眼根本感覺不到延時(shí)的存在，達(dá)到了實(shí)時(shí)性的設(shè)計(jì)要求。圖像采樣精度高。實(shí)現(xiàn)了對(duì)彩色圖像的畸變校正。采用隔行掃描，大大降低了系統(tǒng)成本。
文檔編號(hào)A61B1/00GK2698267SQ200420028590
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者郁道銀, 陳曉冬, 謝洪波, 劉琳波, 宋玲玲, 李偉峰 申請(qǐng)人:天津大學(xué)