基于fpga的双目立体内窥镜系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及内窥镜系统，特别是涉及一种处理速度快、集成度高的基于FPGA的双目立体内窥镜系统。
【背景技术】
[0002]医疗内窥镜是微创手术的关键设备之一，随着近些年微创手术的快速发展，对内窥镜提出了更高的要求。由于早期内窥镜仅能提供二维图像，缺少距离感和深度状态，具有很大程度上的局限性，因而产生了三维内窥镜技术。目前对于立体内窥镜的研宄主要采用具有图像处理功能的主机来实现实时采集的术中图像的处理，其处理速度较慢且稳定性不高，且计算机软件具有绝对意义上的延迟性，难以满足微创手术中对实时视频图像显示的严格要求。整个系统体积大，成本高。
【实用新型内容】
[0003]基于此，有必要提供一种处理速度快、集成度高的基于FPGA的双目立体内窥镜系统。
[0004]一种基于FPGA的双目立体内窥镜系统，包括:解码模块、存储模块、FPGA信号处理模块及编码模块；
[0005]所述解码模块、所述FPGA信号处理模块、所述编码模块依次连接，所述FPGA信号处理模块连接所述存储模块；所述解码模块用于接收左右CCD摄像头输出的模拟信号，并将所述模拟信号转换成数字信号发送给所述FPGA信号处理模块；所述存储模块用于缓存所述FPGA信号处理模块接收的数字信号；所述FPGA信号处理模块用于将左右CCD摄像头的数字信号合成立体图像信号，并输出给三维显示器显示。
[0006]在其中一个实施例中，所述解码模块包括分别连接所述FPGA信号处理模块的第一解码芯片和第二解码芯片，所述第一解码芯片接收左C⑶摄像头的模拟信号，所述第二解码芯片接收右CCD摄像头的模拟信号。
[0007]在其中一个实施例中，所述存储模块包括分别连接所述FPGA信号处理模块的第一同步动态随机存储器和第二同步动态随机存储器；所述第一同步动态随机存储器用于存储所述FPGA信号处理模块接收的所述第一解码芯片输出的数字信号；所述第二同步动态随机存储器用于存储所述FPGA信号处理模块接收的所述第二解码芯片输出的数字信号。
[0008]在其中一个实施例中，所述FPGA信号处理模块包括FPGA芯片。
[0009]在其中一个实施例中，所述编码模块包括编码芯片。
[0010]在其中一个实施例中，还包括电源模块，所述电源模块用于为所述解码模块、所述FPGA信号处理模块、所述存储模块及所述编码模块提供工作电源。
[0011 ] 上述基于FPGA的双目立体内窥镜系统采用的FPGA信号处理模块具有丰富的硬件资源和强大的并行处理优势，适合双目立体内窥镜中两路摄像头采集的并行图像同步处理显示的需求，处理速度极快，可达到软件处理速度的数十倍之多，其系统结构可重新配置、集成度高、开发成本较低、稳定性好等突出特点。加上解码模块、存储模块及编码模块的配合，可以很好地实现立体内窥镜系统中对于图像处理的严格要求。实现立体内窥镜在微创手术临床中的实时性和稳定性要求，及立体内窥镜系统图像处理平台的可升级与可移植。
【附图说明】
[0012]图1为基于FPGA的双目立体内窥镜系统的示意图；
[0013]图2为基于FPGA的双目立体内窥镜系统的模块图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，基于FPGA的双目立体内窥镜系统的示意图。
[0015]由冷光源接入双目内窥镜10的光纤提供照明，插入手术部位的两根腹腔镜将腔内反射的光学图像传输至CCD (Charge-coupled Device，电荷親合元件)摄像头，CCD摄像头将图像数据送入基于FPGA(Field — Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)的双目立体内窥镜系统20中，在基于FPGA的双目立体内窥镜系统20中完成图像处理并控制实现系统所需要的各种功能，最后经视频接口送入到三维显示器30进行显示。
[0016]双目内窥镜10主要由双摄像头和平行双光路光学结构组成，双光路光学系统主要包括??双目内窥镜管身、管内设置的物镜、转镜、目镜等部分。
[0017]由于医用内窥镜在微创手术实际应用中需要做到尽可能小的外径(一般是1mm)，故采用平行光路系统，且双CCD摄像头采用光轴平行的摆放方式。可使得光学系统得到最大简化、重量减轻、光能损失减少，有利于成像质量的提高。
[0018]两个CXD摄像头将标准制式的模拟信号送入基于FPGA的双目立体内窥镜系统20中。由于FPGA只能处理数字信号数据，所以加入两个完全相同型号的解码芯片来实现两路图像数据向数字信号的转化，为了保证较大数据量的图像信号的实时处理，使用两片同步动态随机存储器芯片对两路图像数据进行缓存，由FPGA控制图像信号，输出数据经编码芯片完成模数转换，与由FPGA产生的同步信号由视频接口送入三维显示器30显示。FPGA对图像处理系统的控制通过已广泛应用的Verilog HDL硬件描述语言来编程实现，可塑性和可移植性高。
[0019]基于FPGA的双目立体内窥镜系统20要接收两路摄像头采集的输入，故需要两个输入端，两个相同型号的解码芯片，两个相同型号的编码芯片，两个相同型号的同步动态随机存储器。
[0020]采用最被广泛应用的三维显示器30作为输出终端。将基于FPGA的双目立体内窥镜系统20中输出的图像信号接入三维显示器30，配合相应的立体眼镜达到观看效果。
[0021]在本实施例中，立体显示系统采用偏振3D显示技术。偏振3D显示与红蓝3D、快门3D显示技术相比，给人的视觉舒适度最佳，不易产生视觉疲劳。并且偏振显示所配置的偏振眼镜较快门式眼镜更轻便，不需要配置电池，适宜于临床手术中医生较长时间佩戴的需求。此外，相比其他技术偏振3D技术的色彩损失是最小的，能够很好的保留真实色彩，满足了临床腹腔手术中对腹腔内病患部位情况的真实准确还原的要求。
[0022]FPGA作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现，它是在可编程的 PAL (Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑)、GAL(generic array logic，通用阵列逻辑)、EPLD (Erasable Programmable Logic Device，可擦除可编辑逻辑器件)等器件原型上不断加以改进而形成的，避免了定制电路的诸多问题，也解决了 PAL、GAL等早期器件集成的门阵列有限的缺陷。FPGA具有丰富的硬件资源及强大的并行处理优