一种3D显示器以及内窥镜辅助诊断系统的制作方法

文档序号:14942978发布日期:2018-07-13 21:32

本发明涉及3D显示领域,尤其涉及一种3D显示器以及内窥镜辅助诊断系统。



背景技术:

微创手术是一种主要透过内窥镜及各种显像技术而使外科医生在无需对患者造成巨大伤口的情况下施行手术。手术时,医生将内窥镜(微型摄像机)放入人体内手术部位,并将内窥镜输出的信号连接到医疗显示器上,医生通过观看显示器上的内容进行手术。

因为现有的医疗显示器大多只能显示2D图像,所以立体感差,医生手术时空间定位不准,导致病灶切除时不够精准。消费类的3D显示器虽然能显示3D图像,但是视频接口多为HDMI或者DP,而内窥镜的视频输出接口多为SDI或者DVI,所以也无法满足。如今,3D成像已成为手术室越来越重要的工具。它能实际取代传统2D成像,为外科医生提供内窥镜和手术显微镜拍摄到的高分辨率图片的立体视图。3D改善了深度感知和空间定位,提供准确、逼真的视觉体验。这样,即便是复杂的手术程序,也能提供更为逼真的视觉体验。

因为内窥镜为了手术室的长线传输,通常采用SDI和DVI接口,而这两个接口没有3D标准文件,也没有通用的3D解决方案可以实现,需要增加3D信号的解码和编码模块才能实现3D图像的显示,否则只能显示2D图像。

参考图1,现有的3D显示器只有HDMI和DP端口能解码3D图像,而内窥镜输出的3D信号接口为SDI和DVI,要想使用现有的3D显示,必须再增加一个视频信号转换盒(即把内窥镜通过SDI或者DVI输出的3D信号转换成HDMI或者DP接口的3D信号),这样才能正常显示3D图像。因为内窥手术对图像画质要求比较高,现有消费类的显示器因为色彩还原不够真实,视角不够宽,导致医生看到的信息不够准确,无法满足医用要求,再加上多一个视频转换盒,加大了故障风险。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种3D显示器以及内窥镜辅助诊断系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种3D显示器,包括:

视频输入接口,包括两个SDI接口和一个DVI接口;

视频解码模块,用于将视频输入接口接入的原始3D视频信号解码成TTL格式输出;

3D格式转换模块,用于将解码后的3D视频信号进行3D格式转换,统一转换为特定3D格式的视频信号输出;

图像处理模块,用于将3D格式转换模块输出的视频信息中的每帧图像进行图像处理;

3D显示面板,用于显示处理后的视频信息;

控制模块,用于协调各个模块的工作。

在本发明所述的3D显示器中,所述特定3D格式为行交错格式,原始3D视频信号为两路SDI信号或者为左右格式、行交错格式或者上下格式的一路SDI信号/DVI信号。

在本发明所述的3D显示器中,所述3D格式转换模块包括:

缓存单元,用于缓存输入的3D视频信号;

原始3D格式获取单元,用于获取输入的3D视频信号的3D格式;

左右格式转换单元,用于将缓存单元中的左右格式的3D视频信号转换为行交错格式后输出;

上下格式转换单元,用于将缓存单元中的上下格式的3D视频信号转换为行交错格式输出;

两路SDI合成单元,用于将缓存单元中的两路SDI信号合成为行交错格式输出;

行交错格式直输单元,用于将缓存单元中的行交错格式的3D视频信号直接输出。

在本发明所述的3D显示器中,所述的将左右格式的一路SDI信号/DVI信号转换为行交错格式的SDI信号/DVI信号输出包括:从缓存单元中取左眼对应的输入信号的奇数行/偶数行和右眼对应的输入信号的偶数行/奇数行按照顺序进行整合后输出,且将每行的输入信号通过插值方式将其宽度增大至左右眼对应的输入信号的宽度之和。

在本发明所述的3D显示器中,所述的将上下格式的一路SDI信号/DVI信号转换为行交错格式的SDI信号/DVI信号输出包括:从缓存单元中按照顺序轮流地取左、右眼对应的输入信号的行进行整合后输出。

在本发明所述的3D显示器中,所述的将缓存单元中的两路SDI信号合成为行交错格式输出包括:如果输入信号是隔行信号,则直接从缓存单元中按照行序轮流取两路SDI信号进行合并输出;如果输入信号是逐行信号,则从缓存单元中取左眼对应的输入信号的奇数行/偶数行和右眼对应的输入信号的偶数行/奇数行按照顺序进行整合后输出。

在本发明所述的3D显示器中,所述3D格式转换模块还包括时钟同步单元,用于在原始3D视频信号为一路SDI信号/DVI信号时,将SDI信号/DVI信号的时钟作为3D格式转换模块的视频输出时钟;在原始3D视频信号为两路SDI信号时,从两路SDI信号中选择一路SDI信号的时钟作为3D格式转换模块的视频输出时钟,且在两路SDI信号为隔行输入格式时,选择一路SDI信号的时钟进行倍频处理后作为3D格式转换模块的视频输出时钟。

在本发明所述的3D显示器中,所述3D格式转换模块还包括视差调节单元,用于根据设定的视差调节百分比,将左眼/右眼对应的输入信号的每一行的左/右侧的占该行视差调节百分比的数据剔除,并将剩下的数据进行插值处理以补偿剔除的数据。

在本发明所述的3D显示器中,所述3D格式转换模块为FPGA。

本发明还公开了一种内窥镜辅助诊断系统,包括微型摄像机和所述的3D显示器。

实施本发明的3D显示器以及内窥镜辅助诊断系统,具有以下有益效果:本发明的3D显示器支持两路SDI或者一路SDI或者一路DVI视频源的输入,显示器将原始3D视频信号解码成TTL格式后进行3D格式转换,统一转换为特定3D格式的视频信号,再经图像处理,最后由3D显示面板显示,因此本发明的显示器可以直接接收内窥镜输出的SDI和DVI类型的3D信号,无需额外的视频信号转换盒,降低了整体实现的难度,提供了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图:

图1是现有技术中内窥镜3D显示系统的结构示意图;

图2是发明的3D显示器的结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中,3D显示器提供两个SDI接口和一个DVI接口,内置的视频解码模块可以将视频输入接口接入的原始3D视频信号解码成TTL格式,内置的3D格式转换模块将解码后的3D视频信号进行3D格式转换,统一转换为特定3D格式的视频信号,再经图像处理后发往3D显示面板显示。因此本发明的显示器可以直接接收内窥镜输出的SDI和DVI类型的3D信号,无需额外的视频信号转换盒,降低了整体实现的难度,提供了系统的可靠性。

为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明,应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图2,是发明的3D显示器的结构示意图。本发明的3D显示器包括:依次连接的视频输入接口、视频解码模块、3D格式转换模块、图像处理模块、3D显示面板,以及分别与视频输入接口、视频解码模块、3D格式转换模块、图像处理模块连接的控制模块。

视频输入接口,包括两个SDI接口和一个DVI接口。在具体应用时,如果内窥镜输出的3D信号是一路同时包含左右眼对应的SDI信号或者DVI信号,则可以将本发明的一个SDI接口或者一个DVI接口连接内窥镜,如果内窥镜输出的3D信号是左右眼对应的两路SDI信号,则将本发明的两个SDI接口连接内窥镜即可。

视频解码模块,用于将视频输入接口接入的原始3D视频信号解码成TTL格式输出,由此处理的信号稳定可靠且兼容性好。具体的,可以采用市面上已有的解码芯片实现,例如SDI信号可以经由GS2970芯片解码,DVI信号可以经由SiI 1161芯片解码。

3D格式转换模块,用于将解码后的3D视频信号进行3D格式转换,统一转换为特定3D格式的视频信号输出。3D格式转换模块可以采用具有强大的数据处理性能且成本较低的FPGA实现。

图像处理模块,用于将3D格式转换模块输出的视频信息中的每帧图像进行图像处理。例如,对输入图像进行缩放、色彩校正、亮度校正,图像增强处理等。具体的图像处理算法可以参考现有的显示器中的图像处理算法,此处不再赘述。

3D显示面板,用于显示处理后的视频信息;

控制模块,用于协调各个模块的工作。

其中,特定3D格式为行交错格式,由于原始3D视频信号为两路SDI信号或者为左右格式、行交错格式或者上下格式的一路SDI信号/DVI信号,所以格式转换主要包括:左右格式、上下格式转换为行交错格式,行交错格式的话可以直接输出,两路SDI信号时则需要合成为一路行交错格式的SDI信号。为此,本发明采用的先将左右眼的信号分别缓存,再进行格式转换。

较佳实施例中的3D格式转换模块包括:缓存单元、原始3D格式获取单元、左右格式转换单元、上下格式转换单元、两路SDI合成单元、行交错格式直输单元、时钟同步单元。具体的:

缓存单元,用于缓存输入的3D视频信号,将左右眼的输入信号分别缓存。

原始3D格式获取单元,用于获取输入的3D视频信号的3D格式,并根据3D格式触发左右格式转换单元、上下格式转换单元、两路SDI合成单元、行交错格式直输单元中的某一个进行后续处理。

需要明确的是,因为SDI和DVI这两种接口,没有3D标准,格式无法识别,所以本发明通过控制模块直接设置。控制模块设置好了之后告知图像处理模块,图像处理模块通过I2C总线反馈给3D格式转换模块以通知其进行相应的格式转换。

左右格式转换单元,用于将缓存单元中的左右格式的3D视频信号转换为行交错格式后输出。具体过程为:从缓存单元中取左眼对应的输入信号的奇数行/偶数行和右眼对应的输入信号的偶数行/奇数行按照顺序进行整合后输出,且将每行的输入信号通过插值方式将其宽度增大至左右眼对应的输入信号的宽度之和。

例如,取左眼对应的输入信号的1、3、5…行(或者2、4、6…行),取右眼对应的输入信号的2、4、6…行(或者1、3、5…行),然后重新整合得到1、2、3、4、5、6…行,并且将每一行进行插值拓展一倍。即在场方向上,针对左右眼的信号分别降一半的采样,这样重新整合编码后的输出信号的高度和输入信号的高度相等,宽度相当于两个输入信号的宽度之和。

上下格式转换单元,用于将缓存单元中的上下格式的3D视频信号转换为行交错格式输出。具体过程为:从缓存单元中按照顺序轮流地取左、右眼对应的输入信号的行进行整合后输出。

例如,取左眼对应的输入信号的1、2、3…行作为输出信号的1、3、5…行(或者2、4、6…行),取右眼对应的输入信号的1、2、3…行,作为输出信号的2、4、6…行(或者1、3、5…),这样重新整合编码后的输出信号的高度即相当于两个输入信号的高度之和,输出信号的宽度等于输入信号的高度。

行交错格式直输单元,用于将缓存单元中的行交错格式的3D视频信号直接输出。

两路SDI合成单元,用于将缓存单元中的两路SDI信号合成为行交错格式输出。具体过程为:如果输入信号是隔行信号,则直接从缓存单元中按照行序轮流取两路SDI信号进行合并输出,例如先从第一路SDI信号中取一行信号,再从第二路SDI信号中取一行信号,再从第一路SDI信号中取下一行信号…,以此类推;如果输入信号是逐行信号,则从缓存单元中取左眼对应的输入信号的奇数行/偶数行和右眼对应的输入信号的偶数行/奇数行按照顺序进行整合后输出,例如,取左眼对应的SDI信号的1、3、5…行(或者2、4、6…行),取右眼对应的输入信号的2、4、6…行(或者1、3、5…行),然后重新整合得到1、2、3、4、5、6…行。

时钟同步单元,用于在原始3D视频信号为一路SDI信号/DVI信号时,将SDI信号/DVI信号的时钟作为3D格式转换模块的视频输出时钟;在原始3D视频信号为两路SDI信号时,从两路SDI信号中选择一路SDI信号的时钟作为3D格式转换模块的视频输出时钟,且在两路SDI信号为隔行输入格式时,选择一路SDI信号的时钟进行倍频处理后作为3D格式转换模块的视频输出时钟。

由于左右眼观看到的画面具有水平视差,因此需要对左右眼进行视差调节。优选的,所述3D格式转换模块还包括视差调节单元,用于根据设定的视差调节百分比,将左眼/右眼对应的输入信号的每一行的左/右侧的占该行视差调节百分比的数据剔除,并将剩下的数据进行插值处理以补偿剔除的数据,进行视差调节之后的数据再进行后续的格式转换处理。

例如,视差调节百分比暂定10%(即有10%可能会超出屏幕不显示),原始信号一行有1920个像素,当视差调节10%,即左眼的行左侧的192个像素不显示,剩下(1920-192)个像素的原始信号,这时通过插值,使输出信号变为1920个像素。同理,右眼的行右侧的192个像素,剩下(1920-192)个像素的原始信号通过插值变为1920个像素。

本发明还公开了一种内窥镜辅助诊断系统,包括微型摄像机和所述的3D显示器。

综上所述,实施本发明的3D显示器以及内窥镜辅助诊断系统,具有以下有益效果:本发明的3D显示器支持两路SDI或者一路SDI或者一路DVI视频源的输入,显示器将原始3D视频信号解码成TTL格式后进行3D格式转换,统一转换为特定3D格式的视频信号,再经图像处理,最后由3D显示面板显示,因此本发明的显示器可以直接接收内窥镜输出的SDI和DVI类型的3D信号,无需额外的视频信号转换盒,降低了整体实现的难度,提供了系统的可靠性。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1