電子內(nèi)窺鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配備有視頻窺鏡(Video-scope)和視頻處理器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，并且具體地用于放大由圖像傳感器獲取的圖像。
【背景技術(shù)】
[0002]視頻窺鏡(電子內(nèi)窺鏡)配備有圖像傳感器。由于圖像傳感器的尺寸受到尖部薄度的限制，圖像傳感器的像素?cái)?shù)量通常少于顯示所觀察的圖像的監(jiān)視器的像素?cái)?shù)量。因此，提出了一種插值運(yùn)算以放大由圖像傳感器獲取的圖像的尺寸。通常，圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)場值(field’ s worth)或幀值(frame’ s worth)臨時(shí)存儲在場/幀存儲器中，針對存儲的圖像數(shù)據(jù)，提出了一種插值運(yùn)算。但是，利用場/幀存儲器的插值運(yùn)算增加了耗電量以及待傳遞和處理的數(shù)據(jù)量，從而降低了系統(tǒng)的性能。
[0003]為了避免降低性能，提出了一種利用線存儲器的插值運(yùn)算。日本第1989-261086A號申請公開了低次(例如，二次)插值運(yùn)算，其中，利用存儲在線存儲器中的鄰近的兩線像素?cái)?shù)據(jù)值來添加插值線。日本第2000-184295A號申請公開了通過直接利用鄰近線來添加插值線的簡單插值運(yùn)算。
[0004]利用線存儲器的低次插值運(yùn)算或簡單插值運(yùn)算不能生成高分辨率的放大圖像。近年來，需要顯示高品質(zhì)的觀察圖像以精確地診斷某些醫(yī)療問題。上述插值運(yùn)算不能在內(nèi)窺鏡區(qū)域中充分地實(shí)現(xiàn)觀察圖像的高品質(zhì)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明致力于提供一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其在使用很少的線存儲單元的同時(shí)生成高品質(zhì)的放大圖像。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，一種帶圖像傳感器的電子內(nèi)窺鏡，其具有圖像傳感器驅(qū)動器、至少四個(gè)線存儲單元以及插值處理器，其中，所述圖像傳感器驅(qū)動器配置為按次序地驅(qū)動圖像傳感器讀取一線圖像像素信號值；所述至少四個(gè)線存儲單元分別配置為各自存儲一線圖像像素信號值；所述插值處理器插入插值掃描線的圖像像素信號以生成放大的圖像。所述插值處理器基于存儲在所述線存儲器中的圖像像素信號而生成一線插值圖像像素信號值。例如，線存儲器的數(shù)量等于用于插值運(yùn)算的掃描線的數(shù)量。所述圖像傳感器為，例如，電荷轉(zhuǎn)移型(charge transfer-type)圖像傳感器。在這種情況下，所述圖像傳感器驅(qū)動器中斷垂直轉(zhuǎn)移脈沖信號的輸出。
[0007]在本發(fā)明中，所述圖像傳感器驅(qū)動器間歇地讀取一線圖像像素信號值，并且所述插值處理器根據(jù)來自所述圖像傳感器的一線圖像像素信號值的輸出的暫停來中斷存儲在所述線存儲器中的圖像像素信號的寫入。所述插值處理器可以基于存儲在所述線存儲器中的一個(gè)線存儲器內(nèi)的圖像像素信號和最新輸入的一線圖像像素信號值來生成一線插值圖像像素信號值。當(dāng)中斷圖像像素信號的寫入時(shí)，所述插值處理器可以利用直接存儲在所述三個(gè)線存儲器中的一個(gè)線存儲器內(nèi)的一線圖像像素信號值。
[0008]例如，插值處理器將存儲在每個(gè)線存儲器中的一線圖像像素信號值按次序地轉(zhuǎn)移至下一個(gè)線存儲器。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中可以包括掩模信號發(fā)生器，所述掩模信號發(fā)生器將掩模信號(mask signal)以預(yù)定的時(shí)間間隔輸出至所述圖像傳感器驅(qū)動器。當(dāng)接收到掩模信號時(shí)，所述圖像傳感器驅(qū)動器可以中斷一線圖像像素信號值的讀取。
【附圖說明】
[0009]下文將參考所附附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案:
[0010]圖1為根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的方框圖；
[0011]圖2為圖像信號處理電路的方框圖；
[0012]圖3為插值處理器105的方框圖；
[0013]圖4為顯示了標(biāo)準(zhǔn)圖像和放大圖像的視圖；
[0014]圖5為基于雙三次(bicubic)方法的插值運(yùn)算；以及
[0015]圖6為顯示了對圖像傳感器的驅(qū)動過程和線存儲單元的讀取/寫入過程的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下文將參考所附附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
[0017]圖1為根據(jù)當(dāng)前實(shí)施方案的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的方框圖。圖2為圖像信號處理電路的方框圖。
[0018]內(nèi)窺鏡系統(tǒng)配備有視頻窺鏡(電子內(nèi)窺鏡)120和視頻處理器130，視頻窺鏡120具有在其尖部的圖像傳感器101。視頻窺鏡120可拆卸地連接至視頻處理器130，并且監(jiān)視器150連接至視頻處理器130。視頻處理器130中的光源138向光導(dǎo)管127的入射面發(fā)射照明光。設(shè)置在視頻窺鏡120內(nèi)的光導(dǎo)管127將入射光引至視頻窺鏡120的尖部120T。穿過光導(dǎo)管127并且從光導(dǎo)管127的尖部127B離開的光經(jīng)由擴(kuò)散透鏡128而離開視頻窺鏡120的尖部120T。從而，可以照亮目標(biāo)對象。
[0019]從目標(biāo)對象反射回來的光進(jìn)入到攝像光學(xué)系統(tǒng)121，并且穿過攝像光學(xué)系統(tǒng)121的光到達(dá)電荷轉(zhuǎn)移型圖像傳感器101，以在圖像傳感器101的感光區(qū)域形成目標(biāo)圖像。本文的圖像傳感器101為CCD并且具有行間轉(zhuǎn)移CCD的布局，其中，多個(gè)光電二極管布置在矩陣中，并且多個(gè)垂直移位寄存器沿著行方向分別布置在光電二極管的旁邊。在光電二極管中累積的電荷被同時(shí)轉(zhuǎn)移至垂直移位寄存器，并且逐行地轉(zhuǎn)移至水平移位寄存器。然后，一線累積電荷(即，圖像像素信號)值按次序地轉(zhuǎn)移至水平移位寄存器并且從圖像傳感器101輸出。一場或一幀圖像像素信號值以預(yù)定的時(shí)間間隔(例如，1/60或1/50秒)讀出。圖像傳感器驅(qū)動器102輸出脈沖信號以驅(qū)動圖像傳感器101。在圖像傳感器101的光接收表面上設(shè)置濾色陣列。
[0020]從圖像傳感器101讀取的圖像像素信號在放大器122上逐行地放大。放大的圖像像素信號在模擬信號處理電路(A.S.P.C.) 123上進(jìn)行數(shù)字化，并且傳輸至圖像信號處理電路(1.S.P.C.)103。如圖2所示，1.S.P.C.103具有第一信號處理器107，插值處理器105以及第二信號處理器108。數(shù)字化的圖像像素信號(像素?cái)?shù)據(jù))在第一信號處理器107上經(jīng)過給定的處理并且被傳輸至插值處理器105。插值處理器105具有線存儲單元106，并且根據(jù)用戶的操作來放大在一場/幀的觀察圖像值上的所觀察到的圖像。例如，當(dāng)用戶通過操作連接至視頻處理器130的輸入設(shè)備(未示出)而設(shè)定放大處理模式時(shí)，放大的圖像顯示在監(jiān)視器150上。
[0021]如下所述，插值處理器105通過利用鄰近的掃描線來插入掃描線，以生成放大的圖像。圖像處理器100大體進(jìn)行插值運(yùn)算。在第二信號處理器108中，圖像像素信號經(jīng)過白平衡處理、顏色轉(zhuǎn)換處理等等。因此，生成彩色圖像數(shù)據(jù)。圖1所示的掩模處理器124在生成的圖像數(shù)據(jù)的邊緣部分上進(jìn)行掩模處理。信號處理器133(其設(shè)置在視頻處理器130內(nèi))根據(jù)視頻標(biāo)準(zhǔn)而處理彩色圖像數(shù)據(jù)，并且將圖像數(shù)據(jù)輸出至監(jiān)視器150。從而，將觀察到的圖像實(shí)時(shí)地顯示在監(jiān)視器150上。
[0022]視頻窺鏡120中的窺鏡系統(tǒng)控制器(scope system controller) 125控制窺鏡時(shí)序控制器(scope timing controller，S.T.C.) 104。窺鏡時(shí)序控制器104將時(shí)序信號(時(shí)鐘脈沖信號)輸出至模擬信號處理電路123、圖像信號處理電路103以及圖像傳感器驅(qū)動器102。并且，窺鏡系統(tǒng)控制器125從存儲器126讀取與視頻窺鏡120的性能相關(guān)的數(shù)據(jù)。在與從窺鏡時(shí)序控制器104傳輸過來的時(shí)序信號同步的同時(shí)，圖像傳感器驅(qū)動器102向圖像傳感器101發(fā)送各種脈沖信號。具體地，圖像傳感器驅(qū)動器102輸出垂直讀取脈沖信號、垂直轉(zhuǎn)移脈沖信號以及水平轉(zhuǎn)移脈沖信號。將各自的脈沖信號周期地傳輸至圖像傳感器101。利用這種方式，成像裝置100 (其包括圖像傳感器101、圖像信號處理電路103、窺鏡時(shí)序控制器104以及圖像傳感器驅(qū)動器102)生成放大的圖像。
[0023]視頻處理器130中的系統(tǒng)控制器131通過將控制信號輸出至?xí)r序控制器132、光源138等等來控制視頻處理器130的動作。時(shí)序控制器132將時(shí)鐘脈沖輸出至信號處理器133和窺鏡時(shí)序控制器104。并且，系統(tǒng)控制器131與窺鏡系統(tǒng)控制器125通信。設(shè)置在前面板134上的開關(guān)按鈕(未示出)由用戶操作。擋板(stop)或光闌(diaphragm) 136由電機(jī)135打開和關(guān)閉，以調(diào)節(jié)在監(jiān)視器150上顯示的觀察圖像的亮度。
[0024]圖3為插值處理器105的方框圖。
[0025]除了線存儲單元106之外，插值處理器105還具有選擇器109和觸發(fā)器電路(flip-flop circuit) 112。線存儲單元106具有分別連接至信號線路110的第一線存儲器106a，第二線存儲器106b、第三線存儲器106c以及第四線存儲器106d。信號線路110連接至窺鏡時(shí)序控制器104并且傳輸中斷數(shù)據(jù)的寫入的控制信號TC。當(dāng)接收到控制信號TC時(shí)，各個(gè)線存儲器不重寫數(shù)據(jù)，而是保持當(dāng)前數(shù)據(jù)。
[0026]第一、第二、第三及第四線存儲器106a_106d分別存儲一線圖像像素信號(本文中，稱為“像素?cái)?shù)據(jù)”)值，并將一線圖像像素信號值輸出至觸發(fā)器112。選擇器109連接至窺鏡時(shí)序控制器104，并且根據(jù)從窺鏡時(shí)序控制器104傳輸過來的選擇信號(SS)而選擇性地輸出四線像素?cái)?shù)據(jù)值。具體地，選擇器109選擇從第一信號處理器107輸出的一線像素?cái)?shù)據(jù)值與從第一、第二及第三線存儲器106a-106c讀取的三線像素?cái)?shù)據(jù)值的第一組合，或者選擇從第一至第四線存儲器106a-106d讀取的四線像素?cái)?shù)據(jù)值的第二組合。插值處理器105基于前述第一或第二組合生成放大圖像。