多源医疗成像系统的制作方法

专利名称：多源医疗成像系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于医疗以及医院和临床的成像设备。
背景技术：
视频信号通常利用若干组的长视频电缆被路由至通过悬臂安装的外科手术显示器。此外，所需电缆的类型取决于视频源。典型地，长度达到100英尺的八条或更多条的多种视频电缆可连接至显示器。该传统的信号路由机制在临床或医院环境的小面积中引起杂波。由于电缆长度约束和有限面积要求，存在减少长电缆数量同时对显示器保持视频、图像以及远程手术传输。

发明内容
本发明的一个方面包括一种多功能设备，该多功能设备提供用于外科手术车和/ 或综合手术室(OR)的完整的视频切换、视频组合、图像流送以及数字捕获解决方案。该设备通过实现跨房间或跨洲的实时交互咨询来提供医疗专业人员之间的连接性。该设备允许对外科手术和介入科治疗室的视频和成像信号控制。集中式DC电源和用于显示器的基于光纤的视频传输使得在医院环境中OR设施利用该设备是可行的。该设备为小型和大型外科手术环境带来了视频整合和分配益处。具体而言，该视频连接设备是视频信息平台产品。该设备的特征是全高清(HD)视频缩放和切换、全HD视频流送以及触摸屏接口。一些特征包括全HD视频缩放和切换、全HD 视频流送、触摸屏用户接口、RS-232命令接口、USB主控连接器以及以太网接口。该视频连接设备被配置成显示同时的可能为不同格式的输出。任何输入可被唯一地和/或同时地被引导至任何输出。具体而言，该视频连接设备被配置成显示三个主输出和三个副输出、或其任何组合。主输出可以是显示器上的主图像，而副输出可以是显示器上的角落图像。主图像和副图像也可同时显示，即并排显示。该视频连接设备可组合所有输入模式，并将它们呈现至与该连接设备输出的分辨率和属性相匹配的显示器。该视频连接设备包括双DVI和HD-SDI输入以及全面多模式输入组合灵活性。该实施例允许任意输入与其他输入一起以分屏或画中画(PIP)配置被观看。 此外，该视频连接设备可配备HD视频流送能力。该视频连接设备的一个实施例包括与控制器和显示器连接的规范器。该规范器包括从输入接口接收输入信号的输入连接器。该规范器还包括选择器和调节器。这些输入信号可单独或一起被发送。与输入连接器兼容的输入信号然后被发送至选择器，以选择要发送至调节器的信号格式。选择器选择一个输入并将其传输至调节器。需要多个选择器来处理不同的信号类型，例如模拟信号对于数字信号、辉度一色度(YUV)信号对于红绿蓝(RGB) 信号、差分信号对于单端信号。选择器耦合至控制器以用于从显示器接收命令。这些命令关于显示格式要求或视频连接设备的操作。选择器然后将电信号发送至调节器。选择器可以是多路复用器。该调节器耦合至控制器和显示器，用于使所接收的信号格式匹配于显示格式。格式化的示例可以是刷新率、分辨率以及颜色属性。该调节器包括时间组合器，用于所接收信号的同步或异步组合；空间组合器，用于图形、图像、视频或数据的放置；缩放器，用于图形、图像、视频或数据的几何缩放或非几何缩放；以及用于图形、视频或图像的旋转部件。时间组合器组合所接收的图形、图像、视频、音频或数据的同步或异步信号。该图形、图像、视频、音频或数据然后可被同步以供同时发送或按照特定方式发送。该时间组合可近似实时或实时地进行。空间组合器将输入信号放置在一起，以获得图形、图像、视频或数据的正确配置。缩放器对该图形、图像、视频或数据进行缩放，以获得几何缩放或非几何缩放。几何或非几何缩放放大或减小图形、图像、视频或数据的大小。调节器还旋转图形、图像和视频以获得在显示器上的正确配置。视频连接设备的另一实施例包括作为规范器一部分的调节器1、调节器2、调节器 3、调节器4以及选择器。该视频连接设备包括可以是永久的或模块化的/可替换的视频输入。这些视频输入发送输入数据，并将输入数据传输至可能为开关的选择器。该选择器接收输入数据，并根据显示器1、2、3以及3’将输入数据传输至调节器(调节器1、调节器2、 调节器3、调节器4)。选择器开关可被配置成接收八个输入并发送六个输出。调节器接收输入信号并将它们发送至背板，该背板连接至控制器。控制器控制所接收信号的功能，并通过背板将它们传输至输出模块1、2、3和3’。图形、图像、视频、音频或数据的信号然后通过输出模块1、2、3和3’被发送至所选择的显示器。用户可输入以表达他们想要预览图像、图形、视频、音频或数据。该输入可由控制器发送至调节器。该选择器可接收该输入信号，并将该信号发送至调节器。该调节器然后可调节发送至预览显示器的该预览信号。视频连接设备的另一实施例包括控制器。控制器确定哪个输入信道信号将被发送至背板连接器或规范器。控制器被配置成发送和接收来自规范器的数据。控制器包括操作部件(例如，现场可编程门阵列(FPGA))，该操作部件被配置成发送在控制器中处理的信息，并接收信息以供在控制器中处理。该控制器包括交织器(和解交织器)，用于使视频、 图形、图像和数据交织(和解交织)。微控制器控制该控制器，并经由RS 232接口向触摸屏通信。音频输入和音频输出流送数据可被发送至音频端口，然后发送至编码器一解码器 (编码解码器)以用于在控制器中进行处理。至硬驱动器的USB连接也是通过该控制器可用的。为了实现远程连接性，可将数据从以太网端口(即RJ45)发送至以太网交换机，然后发送至编码解码器。来自矩阵交叉交换机的数据被发送至编码解码器块以用于在控制器中对数据进行编码。此外，在该控制器中，数据在编码解码器块中被解码，以便发送至矩阵交叉交换机。视频连接设备的一般操作如下所述。在操作中，规范器接收多种格式的视频、图形、图像、音频和数据的输入信号。这些输入可被实时地接收。该输入可被发送至解码器、 串并转换器、滤波器、缓冲器和/或模数转换器(A/D转换器)。具体而言，这些输入可被转换成一种或多种类型的模拟信号格式。如果该信号是模拟格式，则该信号然后可被转换成数字信号。模拟输入信号在被发送至模数转换器之前，可被转换成一种类型的模拟格式。数字格式可被转换成常见的基于色彩的数字格式。该数字信号然后可被组合、缩放、空间化、 旋转并同步，以与显示格式匹配。以下描述这些实施例的细节。附图简述

图1示出一种用于由视频连接设备所支持的视频分配和远程医疗连接的系统的一个实施例。图2示出与诸如医院网络之类的联网系统耦合的该视频连接设备的一个实施例。图3示出耦合至远程接口和显示器的该视频连接设备的一般示图。图4示出与控制器和显示器连接的规范器的一个示例。图5A和5B示出与显示器连接的规范器的详细示例。图6提供控制器的一个功能的流程图，其中需要利用多个视频连接设备以供输出至多个显示器。图7示出可使用视频连接设备组合以在显示器上呈现的不同大小和格式的图像和视频。图8示出耦合至远程接口和三个显示器的该视频连接设备的一般示图。图9示出视频连接设备的示例性部件，具有作为规范器的一部分的调节器1、调节器2、调节器3、调节器4以及选择器。图10示出规范器的详细示例。图11示出控制器的详细示例。图12示出输出模块的示例。图13示出输入模块的示例。本发明的具体描述本发明的一个方面涉及用于综合手术室(OR)的视频连接设备。该视频连接设备提供与OR、医院和/或临床环境、视频控制应用以及控制系统的兼容。视频连接设备实现多形态成像、将来自病理学、PACS成像、荧光光谱测量以及超声波的图像与外科手术视频相整合。该视频连接设备还实现扩展的临床作用范围以及医疗存档。该视频连接设备耦合至多个显示器(例如23"Radiance 外科手术显示器)。替代地，多个视频连接设备可耦合至一个显示器。本发明的一个方面是向多个显示器发送输出的视频连接设备。该视频连接设备是旨在安装在外科手术车上的系统。
图1示出一种用于由视频连接设备所支持的视频分配和远程医疗连接的系统的一个实施例。在本实施例中，该视频连接设备10经由以太网集线器耦合至诸如医院网络5 之类的联网系统。该视频连接设备经由光纤光缆耦合至多个显示器1，以分配视频、图形、图像、音频和医疗数据，并在远程医疗中操作。该视频连接设备还可向显示器1提供DC功率。该视频连接设备支持多种模式。该视频连接设备所支持的模式可包括磁共振成像(MRI) 3、介入成像系统16 (OR/介入式数字成像控制中心)、基于放射学的系统12、PACS 19、计算机断层X射线照相法(CT)成像6、荧光成像13 (即c-arm(c形臂)成像11)、超声成像17、内窥镜成像21、音频系统9、以太网视频和音频流7、触摸屏控制15以及生命体征监视系统8。也可支持其它模式。这些模式可以是以下格式(尽管这些模式不限于以下格式)数字视频接口(DVI)、高清一串行数字接口(HD-SDI)、串行数字接口(SDI)、高清红绿蓝复合同步(HD-RGBS)、红绿蓝复合同步(RGBS)、高清辉度一色度(HD-YPWr)、辉度一色度 (YPbPr)、视频图形阵列(VGA)、绿同步(SOG)、S-视频和复合视频。音频流送也可用于支持这些显示器。视频连接设备10还经由局域网(LAN)/因特网来提供IP网络服务器访问以及视频和音频。记录站可耦合至LAN以在标准PC或另一机器上记录视频连续镜头。多个用户可经由以太网连接同时访问该视频/音频流。图2示出与诸如医院网络5之类的联网系统耦合的视频连接设备10的另一个实施例。该联网系统可与用于主治外科医师27和至少一个临床医师四和31的站相关联。这些临床医师可能能够借助该视频连接设备来观看图像或视频。该联网系统可与诸如听众网络37之类的独立网络相关联，用于借助该视频连接设备来观看图像或视频。网络5可经由以太网/web传输而连接至远程位置35和网络路由器33。图3-7示出视频连接设备10的一个实施例。图3示出耦合至远程接口 55和显示器1的该视频连接设备10的一般示图。该远程接口 55允许用户输入用于控制视频连接设备10的操作的输入命令，且该远程接口 55可以是可选的。该视频连接设备包括控制器50和规范器100。每个连接设备通过光纤光缆耦合至显示器1。该光纤光缆所提供的输出具有与可归属于控制器50功能的显示格式相似的格式。格式化的示例可以是刷新率、分辨率以及颜色属性。控制器50具有用于用户选择模式的前端接口 70，由此允许用户输入用于控制视频连接设备10的操作的命令。规范器 100具有输入接口 60，用于来自这些模式的信令的互连。远程接口 55和前端接口 70可以是耦合至视频连接设备10的前面板按钮或用户接口(即，触摸屏界面)的形式。视频连接设备10的输入接口 60可包括DVI输入、HD-SDI回送输入、HD-SDI回送输出、HD-SDI输入 (通道 2 (Ch. 2))、HD-SDI 输入(通道 1 (Ch. 1))、红绿蓝(RGB) / 辉度-色度(YPbPr) /VGA、 HD-YPbPr/YPbPr、VGA输入、绿同步、S-视频输入、复合视频输入以及S-视频输出、以太网流输出、VGA输出和光纤输出。该视频连接设备中可包括其它视频、图像、音频输入以及输出。图4示出与控制器60和显示器1连接的规范器100的一个示例。该规范器包括从输入接口 60接收输入信号的输入连接器。该规范器还包括选择器150和155以及调节器170。这些输入信号可单独或一起被发送。与输入连接器兼容的输入信号然后被发送至选择器150和155，以选择要发送至调节器170的信号格式。选择器150和155选择一个输入并将其传输至调节器170。需要多个选择器(例如150和155)来处理不同的信号类型，例如模拟信号对于数字信号、辉度一带宽一色度(YUV)信号对于红绿蓝(RGB)信号、差分信号对于单端信号。选择器150和155耦合至控制器50以用于从显示器1接收命令。这些命令关于显示格式要求或视频连接设备10的操作。选择器150和155然后将电信号发送至调节器170。选择器150和155可以是多路复用器。该调节器170耦合至控制器50和显示器1，用于使所接收的信号格式匹配于该显示格式。该调节器包括时间组合器，用于所接收信号的同步或异步组合；空间组合器，用于图形、图像、视频或数据的放置；缩放器，用于图形、视频、图像或数据的几何缩放或非几何缩放。时间组合器组合所接收的图形、图像、视频、音频或数据的同步或异步信号。该图形、图像、视频、音频或数据然后可被同步以供同时发送或按照特定方式发送。该时间组合可近似实时或实时地进行。空间组合器将输入信号放置在一起，以获得图形、图像、视频、音频或数据的正确配置。缩放器对该图形、图像、视频、音频或数据进行缩放，以获得几何缩放或非几何缩放。几何或非几何缩放放大或减小图形、图像、视频或数据的大小。调节器170 还旋转图形、图像、视频以及数据以获得在显示器1上的正确配置。视频连接设备10的一般操作如下所述。在操作中，规范器100接收多种格式的视频、图形、图像、音频和数据的输入信号。这些输入可被实时地接收。这些输入可随后被转换成一种或多种类型的模拟信号格式。具体而言，模拟输入信号在被发送至模数转换器之前， 可被转换成一种类型的模拟格式。如果该信号是模拟格式，则该信号然后可被转换成数字信号。数字格式可被转换成一种常见的基于色彩的数字格式。该数字信号然后可被组合、 缩放以及同步，以与显示格式匹配。例如，图7示出可使用视频连接设备组合以在显示器上呈现的多种大小和格式的图像/视频。在图7中，用户选择的输入(或多模式输入组合) 可被实时地处理，并被转换成匹配外科手术显示器的原始分辨率(1920x1200或1080p)的数字视频格式。图5A和5B示出与显示器1连接的规范器100的示例。这些箭头示出从一个部件到另一部件的信令的方向。一般而言，规范器100组合、缩放、空间化、同步并旋转该多模式输入以用于输出至显示器1。在图5A和5B中，如上所述，可能接收到多种格式的输入信号。 这些输入信号然后可被发送至解码器、串并转换器、滤波器、缓冲器和/或模数转换器(A/D 转换器)。可利用开关或多个开关来辅助发送。随后利用A/D转换器(例如SA7118或AD 9883)将模拟信号转换成数字格式。该数字格式可以是RGB或YUV格式。使用图5B中的选择器A，该数字格式可被转换成一种常见的基于色彩的数字格式。该数字信号然后可被发送至调节器170以匹配显示器的分辨率和其它属性。调节器170被用于向显示器1显示图形、图像、视频或数据。例如，该输入信号可以是复合视频信号。该复合视频信号和S-视频信号然后可被发送至转换器160 (例如8位转换器)。该复合视频信号也可被发送至多路复用器1 (例如S0G/RGB多路复用器)用于信号的选择。SDI信号可被发送至串并转换器164以进行数字一数字转换。RGBS/YPWr信号可被发送至滤波器选择器和多路复用器151，然后至转换器161。来自PC的模拟RGB信号可被发送至多路复用器IM或至选择器B 155。DVI输入信号然后可被发送至选择器155。来自转换器160的信号然后可绕过选择器A 150并被发送至调节器170。来自转换器160的信号也可被发送至另一转换器161(例如模数转换器) 或发送至多路复用器152。多路复用器152然后可将信号发送至选择器A150。该复合信号也可被发送至多路复用器154，然后被发送至缓冲器162。来自串并转换器的信号可被发送至多路复用器152。来自串并转换器的信号也可被发送至选择器A 150。转换器161然后可将信号发送至选择器A 150。来自转换器161的信号然后可绕过选择器A 150并被发送至调节器170。来自缓冲器162和选择器B 155的信号然后可由调节器接收。可从缓冲器 162和选择器B 155接收RGB格式的信号。来自转换器160、选择器A 150以及转换器162 的信号在三态输出167处被接收并被发送至调节器170。在三态输出167处接收的信号可以是YUV格式。存储器166由调节器170用于存储，以进行组合、缩放、空间化、旋转以及同步化。对于多个显示器，可利用多个调节器。替代地，组合器/同步器/定标器可分成独立部件。经组合、缩放和/或同步的信号然后可发送至特定的连接器元件以供输出至显示器或输出至LCD屏幕。如图5A和5B所示，可向定标器片板添加处理器、存储器、开关、调节器以及其它元件，以使视频、图像或数据输出信号能被发送至显示器。控制器50耦合至接口 55、70和规范器100。控制器50确定哪个输入信道信号被发送至定标器片板。控制器50可从接口 55、60、70接收选择和控制命令并解码这些控制命令。基于该命令，对定标器片板的视频输入中的一个或多个将被引导至显示器。控制器50 响应于接口阳、70(即前端面板按钮或用户触摸屏界面)以控制视频连接设备10的功能。图6提供控制器50的一个功能的流程图，其中需要利用多个视频连接设备以供输出至多个显示器。用户经由远程接口(例如用户触摸屏界面)提供命令。该命令包含地址或多个地址以及功能信号。控制器50然后确定该地址是否匹配于视频连接设备10。如果该地址匹配于视频连接设备10，则该功能被解码，且输入信号被发送至规范器100。如果该地址不匹配于视频连接设备10，则该命令被发送至下一视频连接设备10。替代地，用户可经由视频连接设备10上的前端面板接口完成输入选择，这样将在该视频连接设备10上解码该功能。接着，图8-13示出视频连接设备10的另一个实施例。该视频连接设备10可具有电源开关和触摸屏界面。输入和输出接口可包括DVI (数字可视接口)、SDI (串行数字接口， 包括HD和3G)、RS232、YPbPr, S-视频、光纤、音频、SPDIF(索尼/飞利浦数字互连格式)、 以太网、USB(通用串行总线)、VGA、复合以及S0G(绿同步)。可包括诸如HD-SDI回送输出、HD-SDI 输入(通道 2 (Ch. 2)) ,HD-SDI 输入(通道 1 (Ch. 1)), RGB/YPbPr/VGA, HD-YPbPr/ YPbPr、VGA输入、绿同步以及光纤输出之类的双重输入和输出。这些输入和输出连接器可以是模块化的/可替换的。在示例实施例中，可存在多至四个模块化的输出(DVI/光纤或SDI)。因为第四输出模块数据(图9中的输出模块3’) 是第三模块数据(图9中的输出模块幻的重复，所以第四输出模块可被安装为与第三模块相同的类型。可安装DVI-光纤适配器以在光纤光缆上发送DVI信号。可提供以下接口以用于系统控制和操作用于远程监视器控制的RJ(标准插座)11连接器、每个输出视频接口卡上的RS-232、以及用于命令接口和视频流子系统固件更新的DB-9/RS232连接器。可提供仅用于定标器子系统固件更新的迷你_A USB连接器和用于附连至视频流送子系统的A型USB连接器。A型USB可用于文件输入/输出。此外，以太网两端口 RJ-45可用于流送输入和输出。该视频连接设备中可包括其它视频、图像、音频输入以及输出。
图8示出耦合至远程接口 205和三个显示器200的该视频连接设备10的一般示图。视频连接设备10可耦合至两个显示器或三个以上显示器。该视频连接设备包括控制器 270和规范器250，其中该规范器250耦合至背板/输出部件。该视频连接设备10通过光纤光缆耦合至显示器200。该光纤光缆所提供的输出具有与可归属于控制器/规范器功能的每个显示器200相似的分辨率。控制器270具有用于模式的用户选择的前端接口观0，由此允许用户输入用于控制视频连接设备10的操作的命令。规范器250具有输入接口四0， 用于来自这些模式的信令的互连。远程接口 205和前端接口 280可以是耦合至视频连接设备10的前端面板按钮或用户接口(即触摸屏界面)的形式。视频连接设备10的输入接口 290可包括DVI输入、HD-SDI回送输入、HD-SDI回送输出、HD-SDI 输入(通道 2 (Ch. 2))、HD-SDI 输入(通道 1 (Ch. 1))、RGB/YPbPr/VGA、 HD-YPbPr/YPbPr、VGA输入、绿同步、S-视频输入、复合视频输入以及S-视频输出、以太网流输出、VGA输出和光纤输出。该视频连接设备中可包括其它视频、图像、音频输入以及输出。图9示出该视频连接设备的示例性部件。调节器1、调节器2、调节器3、调节器4 以及选择器300可以是规范器250的一部分。该视频连接设备10包括可能是永久的或模块化的/可替换的视频输入。视频输入290发送图形、图像、视频、音频或数据的输入信号， 并将这些输入信号传输至选择器300，该选择器300可以是开关。该选择器300接收输入信号，并根据被选择为显示输入数据的显示器1、2、3以及3’而将输入信号传输至调节器(调节器1、调节器2、调节器3、调节器4)。选择器300可被配置成接收八个输入并发送六个输出。调节器260接收这些信号并将它们发送至背板，该背板连接至控制器270。控制器270 控制这些信号的功能，并通过背板将它们传输至输出模块1、2、3和3’。这些信号然后通过输出模块1、2、3和3’被发送至所选择的显示器。用户可输入以表达他们想要预览图像、图形、视频、音频或数据。该输入可由控制器270发送至调节器277。该选择器300可接收该输入信号，并将该信号发送至调节器4。 该调节器4然后可调节发送至预览显示器278的信号。图10示出规范器250的一个示例。在图10中，箭头示出去往规范器250中的多种部件以及来自规范器250中的多种部件的信令的方向。规范器250提供视频缩放和切换功能。规范器250包括选择器300，该选择器300可以是用于路由输入视频的矩阵交叉开关 (例如FPGA)。规范器250还包括调节器260 (例如视频处理器(VXP))，用于缩放、同步化、 空间化、组合、旋转或者以其它方式调节输入视频，以供显示或流送输出。可从模块化或永久的输入设备/接口 210发送输入信号。规范器250还将模块化的输入(例如DVI/SDI)转换成一种类型的格式(即标准化模块化总线格式)。一些标准化模块化总线格式为LVDS低电压差分信令(LVDS)、转换最小化差分信令(TMDQ以及CMOS(互补金属氧化物半导体)并行M位和并行30位。可使用唯一标识符来标识该模块化插入类型。该标识符区分输入格式类型，并辅助向特定格式的转换。选择器300的输入可以是任意数量。同一信号可从模块化输入被发送至所有三个调节器沈0。输入接口 210为以下2个S-视频、2个复合/S0G、1个VGA、1个YPbPr/DVI/ RGBS以及4个模块化输入(DVI/SDI输入卡)。在图10中，选择器300可以是诸如矩阵交叉开关之类的任何类型的标准交叉开
12关。选择器300连接至调节器1、调节器2以及调节器3。调节器260可以是视频处理器。 三个视频处理器可连接至选择器300。每个视频处理器可具有主图像(例如A所示)和副图像(例如B所示)，该主图像和副图像将以多种双图像或多图像(例如画中画(PIP)或并排)配置来显示。如果共同副图像可被发送，则所有B信令可能连接到一起。微控制器 320(例如Renesas)用于检测视频输入模式，并建立视频连接设备配置。诸如最小化差分传输信令(TMDQ或低电压差分信令(LVDQ之类的驱动器305和307可用于编码被发送至背板连接器的信息。诸如USB 322之类的存储器可用于存储图形、视频、图像、数据以及音频。来自以太网连接的数据、图像、视频和图形可被发送至选择器300。选择器300然后可将该数据发送至调节器沈0。该调节器260包括时间组合器，用于所接收信号的同步或异步组合；空间组合器，用于图形、图像、视频或数据的放置；缩放器，用于图形、视频、图像或数据的几何缩放或非几何缩放。时间组合器组合所接收的图形、图像、视频、音频或数据的同步或异步信号。该图形、图像、视频、音频和或数据然后可被同步以供同时发送或按照特定方式发送。该时间组合可近似实时或实时地进行。空间组合器将输入信号放置在一起，以获得图形、图像、视频或数据的正确配置。缩放器对该图形、图像、视频或数据进行缩放，以获得几何缩放或非几何缩放。几何或非几何缩放放大或减小图形、图像、视频或数据的大小。调节器还旋转图形、图像、视频以及数据以获得在显示器1上的正确配置。规范器250可具有以下外部连接器DVI输入、VGA输入(HD15)、RGBS输入(HD15)、 2-S-视频、2-复合/S0G(BNC)、2-SDI 输入(BNC-高频)、SDI 输出(BNC-高频)以及 RJ11-6 引脚。规范器可具有以下内部连接器背板连接器、10引脚小键盘(用于测试)以及4引脚电源连接器(用于测试)。规范器250的其它特征可包括作为内建连接器的VGA、DVI/ RGBS、S-视频/复合-1、S-视频/复合-2输入。规范器250可支持多至四个模块化输入 (DVI或SDI类型)。规范器250还可从(控制器板上的编码器一解码器(编码解码器)362 和361块)接收国际电信联盟(ITU) ITU-1120信号。选择器(即，被配置为矩阵开关的FPGA)300将所选输入路由至三个调节器(例如 VXP)260。每个VXP可具有一个主的和一个副的图形、图像、视频或数据源。此外，矩阵FPGA 可对输入信号进行伽马校正。规范器250可经由视频传输卡(即SDI、DVI以及光纤)或编码解码器360和361块将要使用的LVDS或TMDS信令向背板传输全30位数据输出。对于 DVI输出视频卡，视频处理器(例如VXP)输出分辨率可被编程为1920x1080或1920x1200。 对于SDI输出视频卡，视频处理器(例如VXP)输出分辨率可被编程为1920xl080i或 1920xl080p。微控制器320的功能是用于配置和控制，并包括以下内容1)输入设备模数转换器(ADC)、解码器等以及经由I2C的模块化输入卡类型检测；幻输出设备(数模转换器数字视频接口(DAC DVI)、SDI发射机和模块化的输出卡类型检测I2C) ；3)经由SPI的FPGA 多路复用器控制和伽马表设置；4)来自串行端口的用户命令。提供非易失性随机存取存储器(NVRAM)用于存储规范器设定。该设定数据包括图像设定、系统以及用户默认。在图10中，微控制器320 (即Renesas)通过系统分组接口(SPI)与调节器260 (即视频处理器)通信。对数据的请求通过三个视频处理器(例如VXP)而被菊花式链接。取决于其芯片选择状态，在任一给定时刻仅能访问(读/写)一个视频处理器(例如VXP)。 为了从Renesas发送命令至视频处理器(例如VXP)，首先其可启用目标视频处理器(例如 VXP)的芯片选择(⑶)信号。在此之后，其可发送请求至视频处理器(例如VXP)。在读取来自VXP的任何响应之前，可首先设置Cs。规范器250可包括用于在视频连接设备10中接收和传输的其它部件。图11示出控制器270的一个示例。在图11中，箭头示出去往控制器中的多种部件和来自控制器中的多种部件的信令的方向。控制器270确定哪个输入信道信号将被发送至背板连接器或规范器250。控制器 220被配置成从规范器250发送和接收数据。控制器270包括操作部件350 (例如FPGA)，该操作部件350被配置成发送在控制器中已处理的信息，并接收信息以供在控制器中处理。 根据ITO601和ITU 656配置的数据可进入和离开控制器270。控制器270包括交织器(和解交织器)，用于使视频、图形、图像和数据交织(和解交织)。具体而言，控制器270包括视频连接设备的外部控制接口，诸如经由背板连接器 230到前端接口 280的RS232 342,USB 322以及IXD连接。控制器可具有以下外部连接器 1-USB、2以太网集线器、音频输入和输出各1个、MIC输入、1 SPDIF数字音频输出、1 SPDIF 光纤音频输出、具有一个重新分路的1 RS232输入、用于外部监视器的1-电源连接器、来自编码解码器362和361的1-模拟输出YPWr连接器、用于记录的I-DVI-D输出连接器以及 1-24V输入电源连接器。该控制器可具有以下内部连接器前端IXD功率和RS232连接器、 10键前端小键盘(可选)、用于内部设备的双USB连接器、用于内部设备的单USB连接器、 背板连接器、用于内部硬驱动器AT附连(ATA，数据传输接口标准)连接器、用于未来用途的迷你PCI连接器、以及用于风扇的5V连接器。为了实现远程视频连接性，可将数据从以太网端口 333(即，RJ45)发送至以太网交换机331，然后发送至编码解码器1 360和编码解码器2 361。对硬驱动器的USB 322连接性也是通过控制器270而可用的。使用该USB连接性，视频和文件可通过控制器270被传输至显示器，然后可被发送至规范器250。编码解码器361和362可用作USB连接的智能设备。音频输入337和音频输出338流送数据可被发送至音频端口 332，然后发送至编码解码器362以进行处理。操作部件350可用于使用端口 341向预览显示器278传输信号。操作部件350还通过M位RGB记录和M位YUV线路提供至DVI和HD部件的连接。微控制器360控制该控制器250，并经由RS 232接口 342向触摸屏通信。微控制器还向前端接口 280通信。操作部分350还包括与微控制器260通信的视频处理器(即 VXP)。这允许视频功能被显示在视频连接设备的前端屏幕接口上。在该控制器中设置了另一 RS232连接342，用于传输来自PC或另一机器的命令。该控制器的一些详细功能如下。操作部件350可能是微芯片/FPGA、矩阵交叉开关。微芯片/FPGA可用于控制多至8个具有缓冲能力的硬件串行端口 G个监视器、1个触摸板、1个外部串行端口、以及2个编码解码器362和361)。矩阵交叉开关(例如FPGA)可转换来自视频处理器(例如VXP)的1080P的信号，并将IOSOi馈送至编码解码器362和361 (ITU601至ITO656转换和交织)。矩阵交叉开关(即FPGA)将编码解码器362和361视频输出作为1080i YPWr输入路由至规范器。矩阵交叉开关(例如FPGA)还将编码解码器 362和361视频输出1080i路由至DAC，DAC将其转换成YpWr用于直接显示和/或转换成 DVI以供记录。流送能力基于编码解码器362和361，编码解码器362和361能流送输出高至1080i 30fps。可选的第二编码解码器351可被配置成允许并发的流送输入和输出。可添加可选的VXP以直接驱动触摸屏，并提供现场视频预览功能。电池供电的实时时钟附连至微芯片。可使用NDS串行命令通过串行端口设定日期和时间。编码解码器362和361系统需要同步来自微控制器的其自身的日期/时间。来自矩阵交叉开关的数据被发送至编码解码器362和361块以用于编码数据。另一方面，数据在编码解码器362和361块中被解码以发送至矩阵交叉开关。编码解码器362 和361块还将视频信息转换成适合通过以太网发送的格式。具体而言，该控制器包括编码解码器362和361块，编码解码器362和361块能通过编码解码器362和361块上的以太网接口流送输入和输出经压缩的视频流。编码解码器362和361块还将视频从音频分离。编码解码器362和361块提供HD视频流送功能。编码解码器360和361块还提供视频流送能力。编码解码器362和361块以服务器模式(通过以太网发出经压缩的视频数据)或客户机模式(从以太网接收经压缩的视频分组)操作、将该数据解压缩、并将该数据以YUV格式发送至视频输出端口。编码解码器362和361块能编码和解码音频输入。编码解码器362和361块子系统通过RS232接口来控制。可发送命令以设置系统配置和开始 /停止流送操作。可提供经由通用异步接收机发射机(UART) 1的RS232头部以用于除错目的。该控制器可包括内部背板，该内部背板具有以下信号至调节器的RS232 ；至输出板的RS232 ；至调节器的重置(Reset)；从编码解码器362和361块至VXP的16位数据、同步和时钟；从VXP至编码解码器362和361块的M位数据、同步和时钟；以及+24V电源和接地。该控制器可包括可选的外部连接器。该控制器可包括用于在视频连接设备中接收和传输的其它部件。图12示出输出模块的示例。在图12中，箭头示出去往多种部件和来自多种部件的信令的方向。信号缓冲器404和似4从驱动器305和307接收视频。来自缓冲器404的信号然后被发送至DVI或光纤发射机410。来自缓冲器424的信号然后被发送至SDI发射机432。来自信号缓冲器404和424的信号可被发送至选择器350以供预览显示。信号可在微控制器360至RS232连接408与似6之间来回地发送。标识芯片406 和422可连接至微控制器320。在图12中，通过视频传输卡(VTC)连接实现模块化的输出功能。每个卡可以是 DVI或SDI类型。光纤连接器可用于在光纤光缆上的DVI信号传输。来自模块的输出可被复制并被分割成2个模块，从而导致4个输出模块。图12包括用于标识输入格式(即DVI或SDI)的标识芯片422。该标识芯片422 连接至VTC。输出模块通过VTC连接而连接至背板。输出数据被发送至显示器以供用户观看。用户可向显示器中输入。如果用户通过显示器输入，则该输入数据可利用RS 232连接408和似6被发送至视频连接设备。输出模块可经由光纤适配器或无线发射机而连接至显示器。
该视频连接设备可包括用于输出的其它部件和信令方法，包括但不限于光学、红外辐射(IR)、射频和无线。图13示出输入模块的示例。在图13中，箭头示出去往多种部件和来自多种部件的信令的方向。例如，SDI输入模块458可将信令发送至均衡器456，然后至串并转换器452。串并转换器452然后将信号发送至选择器300。可使用标识芯片454以标识输入的格式，输入的格式可由微控制器320控制。DVI输入模块470可将信令发送至接收机462，然后发送至选择器300。EDID存储器系统468耦合至DVI模块470。可使用标识芯片464以标识输入的格式，输入的格式可由微控制器320控制。除了一组内建的输入视频连接器之外，可安装多至4个模块化的输入卡。他们可以是SDI或DVI类型。为了标识类型信息，板载PIC微控制器经由I2C总线被连接至规范器250上的Renesas。微控制器320能从Renesas接受询问类型命令，并以类型信息作出响应。该视频连接设备10可包括用于输入的其它部件和信令方法，包括但不限于光学、 红外辐射(IR)、射频和无线。此外，背板230提供规范器250、控制器以及视频传输卡(VTC)之间的互连。此外， 背板向整个系统分配电源。背板由3行连接器组成，这些连接器用于将调节器连接至视频传输卡(VTC)和控制器。背板230可被物理地折叠，且被配置成连接至电路板。背板230 允许信号从一级发送至另一级。背板230从规范器接收数据，并将其传输至输出模块或控制器。该背板可包括用于在视频连接设备中接收和传输的其它部件。输入选择可通过触摸屏经由前端接口 70/280和远程接口 55/205来进行。触摸屏接口允许用户设置开关矩阵、流送输入和输出配置。主屏幕是加电屏幕。触摸屏显示四个选项以供用户从中选择选择输入、信息、IP流送以及输出设定。这些输入可以是主输入和副输入。屏幕可能显示输出模块配置。如果输出槽是空的，则将停用相应行。输出类型(SDI 或DVI)被自动检测。对于DVI模块，VXP输出分辨率可被编程为1920x1080或1920x1200。 对于SDI输出模块，VXP输出分辨率可被编程为1920xl080i或1920xl080p。视频连接设备可被配置为流发送器(流输出)或接收机(流输入)。具体而言，用户可选择显示器，就此而言，他/她将选择主和副输入。该接口显示当前针对该显示器所选择的主和副输入，且允许用户通过按下“改变”按钮来改变那些设定。标识按钮在被按下时将发送消息至所连接的显示器，以取决于这些显示器所连接的连接设备10的哪个输出而叠加数字“1”至“3”。画中画(PIP+按钮)增加了所选显示器的 PIP大小。PIP-按钮减小了所连接显示器的PIP大小。交换按钮将所连接的显示器的主输入和副输入进行交换。禁用PIP按钮将禁用所选显示器的PIP。通过该视频连接设备可利用其它输入选择手段。如上所述，可通过视频连接设备10流送音频。可通过视频连接设备10利用MIC输入或LINE输入来传输音频。音频可被发送至显示器或麦克风系统。音频的格式可通过视频连接设备10来转换。控制器270可从监视器接收音频数据，且可将音频传输至VTC。编码解码器360和361块可用于分离音频和视频数据。
音频数据也可经由以太网连接来接收，并经由以太网连接而被发送至另一机器。音频数据不必经过规范器250。可支持两个立体声音频输入，诸如3. 5mm标准立体声麦克风输入和3. 5mm标准立体声线路输入。可支持三个音频输出，诸如3. 5mm标准立体声耳机输出、3. 5mm标准立体声线路输出以及用于SPDIF的光学发射机。通过该视频连接设备可利用其它手段以流送音频。一般而言，视频连接设备10的操作包括以下步骤。用户设置显示器的分辨率。作为示例，对于SDI输出而言，用户可选择1920xl080i或1920xl080p分辨率。作为另一示例，对于DVI输出而言，用户可选择1920x1080或1920x1200分辨率。对于每个显示器，用户可选择主输入和副输入。如果使用视频连接设备作为视频服务器，则指定作为流源的输出。用户可设定流送分辨率。由于视频输出流送输出的最大分辨率是1920x1080，如果流送分辨率被设定为1920x1200，则其将被降低至该最大分辨率。如果视频连接设备被用作视频接收机，则用户可输入远程视频服务器IP并选择供观看的显示器。经解码的视频被呈现为 YPbPr输入，然后由视频连接设备处理以显示。此外，例如，可通过串行连接(即RS-232连接)控制多个视频连接设备。在所有实施例中，信号可在视频连接设备中被编码，或可在视频连接设备中放置纠错系统/编码解码器。虽然在本文中已经示出和描述了本发明的优选实施例，但对本领域普通技术人员显而易见的是，这样的实施例仅仅是作为示例而提供。本领域普通技术人员能想到不背离本发明的各种变化、改变、以及替换。应当理解在本文中描述的本发明各实施例的各种替代方案可在实施本发明时采用。所附权利要求旨在限定本发明的范围，而且覆盖在这些权利要求的范围内的方法和结构及其等价物。
权利要求
1.一种耦合至显示器的临床连接设备，包括 用户接口，被配置用于选择显示格式；控制器，被配置成从所述用户接口接收命令，并用于控制所述临床连接设备的操作； 耦合至所述控制器和调节器的一个以上的选择器，所述选择器被配置成从临床环境中的设备接收图形、图像、视频、音频或数据的输入信号，且进一步被配置成基于输入信号格式选择要发送至所述调节器的信号；以及耦合至所述控制器和所述显示器的所述调节器，用于使所接收的信号格式匹配于所述显示格式，所述调节器包括时间组合器，被配置成组合所接收的同步和异步的信号； 空间组合器，被配置成放置图形、图像、视频或数据； 缩放器，用于对图形、图像、视频或数据进行几何缩放和非几何缩放；以及旋转部件，被配置成旋转图形、图像、视频或数据。
2.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括模数转换器。
3.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括数字格式转换器。
4.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括8位转换器。
5.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括缓冲器。
6.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，所述调节器是视频处理器。
7.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括转换最小化差分信令驱动ο
8.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括低压差分信令驱动器。
9.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，所述输入信号和输出信号是数字视频接口(DVI)信号、串行数字接口(SDI信号)、RS232信号、红绿蓝复合同步(RGBS)信号、辉度一色度(YPbPr)信号、S-视频信号、光学连接信号、音频信号、索尼/飞利浦数字互连格式(SPDIF)信号、以太网连接信号、USB连接信号、VGA连接信号、复合信号、或绿同步 (SOG)信号。
10.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，还包括耦合至所述调节器的存储ο
11.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，所述用户接口是触摸屏界面或前端面板按钮。
12.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器之一被配置成基于红绿蓝(RGB)格式选择信号。
13.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器之一被配置成基于辉度一色度(YUV)格式选择信号。
14.如权利要求1所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器之一被配置成基于所述临床环境中的设备类型来选择信号。
15.一种耦合至显示器的临床连接设备，包括 用户接口，被配置用于选择显示格式；控制器，被配置成从所述用户接口接收命令，并用于控制所述临床连接设备的操作；耦合至所述控制器和一个以上调节器的选择器，所述选择器被配置成从临床环境中的设备接收图形、图像、视频、音频或数据的输入信号，且进一步被配置成基于输入信号格式来选择要发送至一个或多个调节器的任何输入信号；以及耦合至所述控制器和所述显示器的所述调节器，用于使所接收的信号格式匹配于所述显示格式，所述调节器包括时间组合器，被配置成组合所接收的同步和异步的信号； 空间组合器，被配置成放置图形、图像、视频或数据； 缩放器，用于对图形、图像、视频或数据进行几何缩放和非几何缩放；以及旋转部件，被配置成旋转图形、图像、视频或数据。
16.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器是交叉开关。
17.如权利要求16所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器是矩阵交叉开关。
18.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述调节器被配置成接收一个主输入信号和一个副输入信号。
19.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述控制器包括操作部件，被配置成向输出模块、微控制器和编码器一解码器(编码解码器)发送信号，并从输出模块、微控制器和编码器一解码器(编码解码器)接收信号； 其中所述操作部件被配置成对信号进行选择、混合、交织、转换和处理； 其中所述编码解码器被配置成编码和解码信号；其中所述微控制器耦合至所述编码解码器和操作部件，且被配置成从所述用户接口接收命令，并从所述输出模块接收信号，还被配置成控制所述控制器。
20.如权利要求19所述的临床连接设备，其特征在于，所述控制器还包括耦合至所述编码解码器和输出模块的音频部件，所述音频部件被配置成接收和发送音频信号。
21.如权利要求19所述的临床连接设备，其特征在于，所述控制器还包括耦合至所述编码解码器的通用标准总线(USB)，被配置用于存储图形、图像、视频、音频或数据。
22.如权利要求19所述的临床连接设备，其特征在于，所述控制器还包括耦合至所述编码解码器的以太网部件，被配置用于发送和接收图形、图像、视频、音频或数据。
23.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括具有视频传输卡、标识芯片以及发射机的输出模块。
24.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括具有接收机和标识芯片的输入模块。
25.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述调节器之一是预览调节器。
26.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括模数转换器。
27.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括数字格式转换器。
28.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括缓冲器。
29.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述调节器是视频处理器。
30.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括转换最小化差分信令驱动器。
31.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，还包括低压差分信令驱动器。
32.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述输入信号和输出信号是数字视频接口(DVI)信号、串行数字接口(SDI信号)、RS232信号、红绿蓝复合同步(RGBS)信号、辉度一色度(YPbPr)信号、S-视频信号、光学连接信号、音频信号、索尼/飞利浦数字互连格式(SPDIF)信号、以太网连接信号、USB连接信号、VGA连接信号、复合信号、或绿同步 (SOG)信号。
33.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述用户接口是触摸屏界面或前端面板按钮。
34.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器被配置成基于红绿蓝(RGB)格式选择信号。
35.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器被配置成基于辉度一色度(YUV)格式选择信号。
36.如权利要求15所述的临床连接设备，其特征在于，所述选择器被配置成基于所述临床环境中的设备类型来选择信号。
37.一种在显示器上显示图形、图像、视频或数据且用于从临床环境中的一个或多个临床设备接收音频信号的方法，包括设定显示格式；从临床环境中的设备接收图形、图像、视频、音频或数据的输入信号，并基于输入信号格式来选择选择器；将输入信号发送至调节器以匹配所述显示格式；近似实时地调节所发送的信号并将经调节的信号发送至显示器，其中所述调节步骤包括在时间上同步和异步地组合所接收的信号； 在空间上将图形、图像、视频或数据信号放置在所述显示器上； 对图形、图像、视频或数据信号进行几何和非几何缩放；以及旋转图形、图像或视频信号。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括将所述输入信号转换成数字信号。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括将所述输入信号转换成一种色彩格式信号。
40.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括 提供具有地址的命令以设定所述显示格式；确定所述命令是否匹配于所述临床环境中的设备；以及如果所述地址匹配于所述临床环境中的所述设备，则将所述输入信号发送至选择器。
41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括对所述经调节的信号编码以发送至显示器。
42.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括基于红、绿、蓝(RGB)格式选择选择ο
43.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括基于辉度一色度(YUV)格式选择选择器。
44.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括通过电信号、光信号、无线信号、射频以及红外辐射(IR)将信号发送至所述临床环境中的设备，或从所述临床环境中的设备发送信号。
45.一种在显示器上显示图形、图像、视频或数据且用于从临床环境中的一个或多个临床设备接收音频信号的方法，包括设定显示格式；从临床环境中的设备接收图形、图像、视频、音频或数据的输入信号； 将所述输入信号发送至任一调节器以匹配所述显示格式；近似实时地调节所发送的信号并将经调节的信号发送至显示器，其中所述调节步骤包括在时间上同步和异步地组合所述信号； 在空间上将图形、图像、视频或数据信号放置在所述显示器上； 对图形、图像、视频或数据信号进行几何和非几何缩放；以及旋转图形、图像或视频信号。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括在预览显示器上预览所述输入信号。
47.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括将所述输入信号转换成数字信号。
48.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括将所述输入信号转换成一种格式。
49.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括 提供具有地址的命令以设定所述显示格式；确定所述命令是否匹配于所述临床环境中的设备；以及如果所述地址匹配于所述临床环境中的所述设备，则将所述输入信号发送至选择器。
50.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括路由主输入信号和副输入信号。
51.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括对所述经调节的信号编码以发送至所述显示器。
52.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括从以太网端口发送和接收图形、图像、视频、音频或数据的信号。
53.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括从音频线路发送和接收音频信号。
54.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括编码和解码所述输入信号。
55.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括传输来自个人计算机(PC)或另一机器的命令。
56.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括对信号进行选择、混合、交织、转换以及处理。
57.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括从输出模块接收信号。
58.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括存储图形、图像、视频、音频或数据的输入信号。
59.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括通过电信号、光信号、无线信号、射频以及红外辐射(IR)将信号发送至所述临床环境中的设备，或从所述临床环境中的设备发送信号。
全文摘要
本发明涉及耦合至显示器的临床连接设备。该临床连接设备包括用户接口，被配置成选择显示格式；控制器，被配置成从用户接口接收命令，并用于控制临床连接设备的操作；以及耦合至控制器和调节器的选择器。该选择器被配置成从临床环境中的设备接收图形、图像、视频、音频或数据的输入信号，且进一步被配置成基于输入信号格式来选择要被发送至调节器的信号。该调节器耦合至控制器和显示器，用于使所接收的信号格式匹配于该显示器格式。该调节器包括时间组合器，被配置成组合所接收同步或异步的信号；空间组合器，被配置成放置图形、图像、视频或数据；缩放器，用于图形、图像、视频或数据的几何缩放或非几何缩放；以及旋转部件，被配置成旋转图形、图像、视频或数据。
文档编号G09G5/00GK102460562SQ201080028773
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月24日 优先权日2009年5月22日
发明者A·巴格达的, A·皮尔根, B·萨格哈菲, C·C·常, C-y·黄, G·J·达甘, J·波斯特, J·特鲁帕, M·泰, R·汉森, Y·樊 申请人:恩迪斯外科影像有限公司