多信号支持多功能可远距离传输高清视频的内窥镜系统的制作方法

本发明涉及视频传输技术领域，具体的说是涉及一种多信号支持多功能可远距离传输高清视频的内窥镜系统。

背景技术：

内窥镜分医用内窥镜、工业内窥镜。

医用内窥镜普遍传输距离短，工业内窥镜要求传输长（50~300米）。

目前市场上的720p高清内窥镜摄像头都是采用ccd传感器，摄像头体积较大，很大程度上增加了探测端的尺寸，使得内窥镜难以在狭小的空间里应用。而流行的coms内窥镜摄像头像素都在44万以下，像素太低，难以观测目标表面的细节，影响内窥镜使用者对故障的诊断。为了应对复杂的工业环境，摄像头除了满足高清图像采集之外，还需要解决高清视频信号传输的问题。现有可用于远距离传输的（100米~300米）内窥镜系统，通常传输的是模拟信号，ntsc、pal制水平（30万像素），分辨率较低，图像效果差。为提升内窥镜（特别是工业内窥镜）远距离传输视频图像效果。

现有内窥镜产品，通常只有一种输入信号及接口，不能兼容多种信号输入。

现有内窥镜产品，功能过于单一，往往仅限于监控某观测表面、或顶多是抓拍图像、录像视频。无法做更多的应用。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种多信号支持多功能可远距离传输高清视频的内窥镜系统。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：多信号支持多功能可远距离传输高清视频的内窥镜系统，该内窥镜系统包括：

摄像头模块，所述摄像头模块包括数字高清视频采集及发射模块，数字高清视频采集及发射模块用于发射视频信号；

内窥镜主板，所述内窥镜主板包括数字高清视频接收模块，数字高清视频接收模块用于接收视频信号，所述内窥镜主板通过线材与摄像头模块连接；

显示屏，用于显示摄像画面；

所述摄像头模块还包括高清摄像头模组、前图像处理模块；

所述内窥镜主板还包括有中央处理单元及与中央处理单元电性连接的后图像处理模块、

所述前图像处理模块、后图像处理模块都设置有视觉无损压缩单元，该视觉无损压缩单元为低延时帧内压缩单元，其支持可配置的压缩比，并根据传输信道的好坏自适应调整压缩比，取得最优的图像质量；

所述前图像处理模块、后图像处理模块集成有片上模块、并串转换器、线缆驱动器，该片上模块用于消除传输误码对图像的影响；

所述摄像头模块拍摄视频，前图像处理模块通过视觉无损压缩单元将视频根据传输信道的好坏调整压缩比，进行无损压缩，压缩后的视频经数字高清视频采集及发射模块或传输线材传输给数字高清视频接收模块，接收到的压缩视频被后图像处理模块还原，并根据上模块消除传输误码对图像的影响，还原后的压缩视频通过与中央处理单元信号连接的便携式移动设备终端或屏显示模块进行实时播放，其播放的视频质量为无损视频。

进一步的，所述视觉无损压缩单元采用norelsys算法。

进一步的，所述内窥镜主板还设置有：

屏显示模块连接口，用于连接屏显示模块；

tvout/hdmi输出端口；

usb高清摄像头连接端口，用于连接usb高清摄像头；

sd卡插口，用于安装sd卡，所述sd卡用于存储还原后的视频；

键盘插口，用于连接键盘；

移动终端插口，用于连接便携式移动设备终端。

进一步的，所述前图像处理模块、后图像处理模块设置有反向音频与控制单元，且集成了反向音频与控制信号接收电路；

所述后图像处理模块在接收正向传输视频、音频及控制信号的同时，接收同一根线缆上传输的反向音频与控制信号。

进一步的，所述线材环绕在圆盘上，所述圆盘上增加霍尔传感器，所述霍尔传感器感知圆盘的旋转圈数，达到测量摄像头移动距离的目的。

进一步的，所述中央处理单元还设置有测量监测特征图像或者缺陷图像的大小，以及摄像头鱼眼图像矫正单元。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供一种内窥镜系统的高清技术解决方案。系统使用cmos高清图像传感器，200万像素，720p/1080p的解析度。选用专用图像处理模块，进行无损传输，色彩还原性好，图像清晰等优点，传输距离可到500米。

本发明提供了多种信号输入解决方案。远距离传输时，采用不同的图像处理模块，即可传输ahd模拟高清，或者传输全数字高清。而针对短距离传输的医用内窥镜，则可采用即插即用型的usb高清摄像头，使用非常方便。

本发明提供一种多功能多应用的内窥镜解决方案。能对监控区域进行放大观测；能抓拍视频照片；能对照片进行放大、缩小、旋转、镜像等操作；能对照片进行颜色编辑，彩色变黑白，黑白恢复彩色等；能对照片重新修改名字；能进行视频录像；能对照片、视频文件通过wifi、3g/4g直连手机或网络发送出去。除此之外，本发明还有多种算法功能：实时测量工业内窥镜摄像头的移动距离，能测量监测特征图像或者缺陷图像的大小，能支持摄像头鱼眼图像矫正。

附图说明

图1为本发明内窥镜系统原理框图；

图2为本发明内窥镜系统各模块的连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参照附图1-2，本发明的多信号支持多功能可远距离传输高清视频的内窥镜系统，该内窥镜系统包括：

摄像头模块a，所述摄像头模块a包括数字高清视频采集及发射模块b1，数字高清视频采集及发射模块b1用于发射视频信号，所述摄像头模块a是高清数字摄像头（720p/1080p/以及4k）；

内窥镜主板c，所述内窥镜主板c包括数字高清视频接收模块b2，数字高清视频接收模块b2用于接收视频信号，所述内窥镜主板c通过线材d与摄像头模块a连接；线材d为双绞线或是同轴线，与电源线、地线一起，长度最高可到500m；

显示屏e，用于显示摄像画面；

所述摄像头模块a还包括高清摄像头模组2、前图像处理模块3；

所述内窥镜主板c还包括有中央处理单元1及与中央处理单元1电性连接的后图像处理模块5、

所述前图像处理模块3、后图像处理模块5都设置有视觉无损压缩单元，该视觉无损压缩单元为低延时帧内压缩单元，其支持可配置的压缩比，并根据传输信道的好坏自适应调整压缩比，取得最优的图像质量；

所述前图像处理模块3、后图像处理模块5集成有片上模块、并串转换器、线缆驱动器，该片上模块用于消除传输误码对图像的影响；

所述摄像头模块a拍摄视频，前图像处理模块3通过视觉无损压缩单元将视频根据传输信道的好坏调整压缩比，进行无损压缩，压缩后的视频经数字高清视频采集及发射模块b1或传输线材4传输给数字高清视频接收模块b2，接收到的压缩视频被后图像处理模块5还原，并根据上模块消除传输误码对图像的影响，还原后的压缩视频通过与中央处理单元1信号连接的便携式移动设备终端8或屏显示模块6进行实时播放，其播放的视频质量为无损视频。

所述视觉无损压缩单元采用norelsys算法。

所述内窥镜主板c还设置有：

屏显示模块连接口，用于连接屏显示模块6；

tvout/hdmi输出端口7；

usb高清摄像头连接端口，用于连接usb高清摄像头11；

sd卡插口，用于安装sd卡10，所述sd卡10用于存储还原后的视频；

键盘插口，用于连接键盘9；

移动终端插口，用于连接便携式移动设备终端8。

所述前图像处理模块3、后图像处理模块5设置有反向音频与控制单元，且集成了反向音频与控制信号接收电路；

所述后图像处理模块5在接收正向传输视频、音频及控制信号的同时，接收同一根线缆上传输的反向音频与控制信号。

所述线材d环绕在圆盘上，所述圆盘上增加霍尔传感器，所述霍尔传感器感知圆盘的旋转圈数，达到测量摄像头移动距离的目的。

所述中央处理单元1还设置有测量监测特征图像或者缺陷图像的大小，以及摄像头鱼眼图像矫正单元。

本发明的内窥镜系统可以传输数字高清从150m~500m的方式是首次实现，传统的内窥镜能实现传输视频超100m的都是模拟传输，对采集的视频可以进行拍照、录像等功能。照片文件具有放大、缩小、旋转、镜像、编辑（文件名修改、照片可从彩色修饰为黑白及反过来）等功能。所拍照片、录像文件可通过网络发送、与手机直连分享出去。当摄像头深入管道内部，可实时监测距离（指摄像头离开起始点的距离），实时距离能在屏上显示出来；以及能测量管道内部某个特征的大致宽度大小。

本发明的中央处理单元1主要功能特征如下：

1.主频1.2ghz；

2.存储自带32-bit2gbyte总容量，兼容ddr2/ddr3/ddr3l/lpddr2/lpddr3/dram,支持nandflash,emmc5.0，sd3.0等。

3.动态调频，频率最高576mhz。

4.视频方面，解码支持1080p@45fps,编码支持h2641080p@45fps,最大分辨率4096x4096；视频单显输出支持1080p@60fps,双显输出支持lcd720p@60fps+hdmi720p@60fps。

5.显示方面，双通道lvds最大1080p@60fps;24位rgblcd,最大1080p@60fps;

6.支持hdmi1.4。

7.摄像头，双路串口csi，最大1080p@30fps,支持bt656，bt1120，支持24位yuv444/rgb;支持双路同时输入。

8.外设，支持3路usb，两路tf卡，ps2x2,keypadx1(8行8列)，两路红外接收，keyadcx2。

9.音频，2套i2s/pcm接口，以及32bit/192khz采样精度。

本发明的多信号支持多功能可远距离传输高清视频的内窥镜系统的工作原理如下：

高清cmos图像传感器信号，经过前图像处理模块3后，在传输线材4中最远传输距离可达500米。最后经过后图像处理模块5输出bt656信号或者bt1120信号到中央控制单元1。

为了克服由于数字信号在传输线缆上的衰减所带来的传输距离上的限制，前图像处理模块3采用新一代数字视频压缩模块。数字视频压缩模块使用一半的数字信息量就可以恢复出标准的压缩算法所能得到的高清视频图像。不仅如此，两个图像处理模块能根据传输的距离和信号的衰减，可以自适应调整数字压缩比例，以达到最佳的视频图像效果。图中的线材4若使用六类双绞线，传输距离可达200米；若使用75-3同轴电缆能实现500米以上的远距离、视觉无损的高清视频传输。并且采用本发明的两个图像处理模块易于未来产品的升级换代（支持2k、4k的高清摄像头）。

作为医用内窥镜，本发明的摄像头模组部分需要可弯曲、有一定长度，并能采集到高清的视频图像。因此可直接接入1~2米的usb高清摄像头。

医生在手术过程中，或者复杂的管道内部，需要对某一个画面或视频重复观看、局部画

面重点观看，因此需要提供一种专门用于拍照、录制、局部放大等装置。回放重播等文件编辑等功能。对故障或病灶的专家会诊，方便通过网络分享照片、视频文件等。

1.1对监控区域放大、缩小观测；

1.2视频图像抓拍；

1.3视频图像录像；

1.4照片、视频文件储存于sd卡、u盘随便选用；

1.5驱动屏显示，视频界面、ui界面支持触摸屏操作与按键操作兼容；

1.6照片文件进行放大、缩小、旋转、镜像等操作；

1.7照片文件颜色可编辑，彩色变黑白，黑白恢复彩色等；

1.8照片、视频文件能重新修改中英文名字；

1.9照片、视频文件通过wifi、3g/4g直连手机或网络发送出去。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。