基于FPGA的电子内窥镜视频采集处理系统.pdfVIP

262 ‘7．FPGA技术的应用 7．6基于FPGA的电子内窥镜视频采集处理系统 肖铁施柏鑫．许超一． 北京大学智能科学系，机器感知与智能教育部重点实验室，北京 101YInI 摘要：本文设计了针对医用电子内窥镜的视频采集处理系统．谊系统基于FPGA的控制，可以完成对前端 CCD模块的驱动．并将获得的单色图像信号转换成标准彩色图像经视频显示设备输出．并能对图像的亮度． 色度等进行有效调整．经仿真和实际显示效果验证，系统可以实时．清晰的呈现CcD采集的视频图像． FPOA 关键词；内窥镜COD AD／DA 一、引言 近年来发胜起米的I【I了内窥镜足继第一代艇式胃镜和第二代光导纤维内镜之后的第-dr：内窥镜，它主要 由幽像采集镜头、幽像处理系统和图像腋说{{}}兰部分纰J捩．IU了内窥镜的成像依赖于镜身前端装备的微望图 像传感器CCD(I【I荷耦合器件)。曲：镜头前端微型光源下，CCD接收到体腔内柚膜面反射米的光，将此光信吁 缓存和处理，最后传输到幽像脓视器播放{I；米。确：lJf幕．I：姓永{l；受榆脏{{}}的枯膜l!}I像I¨． 医用I乜予内窥镜要求实现彩色掇像系统．但足由于CCD足放确i置入人体消化道的内窥镜镜头部分．对 衡多，斟此奉文设计的系统将采用单儿黑臼CCD实现彩色俯吁输：l；的方案以满足医用的需求【：I． 系统组成及工作流程 图如图l所示． · 图I系统整体结构框图 系统正常工作时，与CCD同处内窥镜镜头顶端的微型光源交替发出红、绿、蓝三种色光，每种色光持续 一帧数据的时间．这样，CCD采集到的就是红，绿，蓝三种颜色交替的彩色信号．信号经过AD芯片实现模 数转换后，送入FPGA处理单元，转换成标准格式的RGB彩色视频信号，经由DA模块生成标准的视频模式 从监视器得到输出． 全国笫：搿主臌煺联合学术～媳 ：6， 三、各模块的功能与实现 《1)CCD驱动及AD转换模块 奉模块主要山Anal08 CCD模拟 像数据竹吁。并将竹甘传送|口l 整输j|i幽像的格式，包括：幽像的人小．图缘数据的位宽、以及幽像的亮度等等．对AD9929的挖制足通过 谈芯J}白定义的接u和协议向芯外内椰的措存器写入数据求实现的。具体T作由FPGA实现的控制甲j亡来完 成． (2)DA转换模块 奉模块生舞由Analog Inj步府{，，_l蠡足直接输入j嵌入了EAV／SAVn息的沌频数挺漉，依靠数据中的狲翔I僚息实现内I·日步．芯”小 仅可以确i内部对IjfI像数据的亮度。包度等进行调节，撕凡能够通过砹定参数米实现Gamma校币． Ji 制． (3)FPGA控制处理单元 这一模块是系统的核心控制单冗，同时还实现．r将按颜也分帧串行输入的红．绿、莪三种颜色的输入幽 的寄存；{}}，分别对】e进行初始化，使JE-T作在系统要求的模式下． 麓出RGB彩包圈像 图2彩色图像的生成原理 该单元的另一个重要工作是将按颜色分帧串行输入的图像信号转换成符合后端ADV7393要求的标准 RGB图像数据流．根据前文介绍的CCD采集图像的原理．在不同色光下，CCD得到不同颜色的图像数据。 色光的变化删期是CCD采塑帧凹像的时间，lⅫ此从CCD料到的足每一帧依次为红、绿，蕊交错单也凹像． FPGA n作为缓存器的SDRAM中开胖r红、绿、蘸=块州定大小的守问．将输入的单也幽像按颧也分别存 ^指定的位置-FPGA坯型n q入的¨时拧制效据凄fl；；’』q入数据小H。输…时二神颜也的幽像数据H时 彩色幽像的转换。只佧实现过程参见酗2。 四、系统功能验证 按照幽I所掣的原理．进行fU路耻计。绘制r6甚的PCB扳。m