CN111182252A - 影像类医疗器械系统及图像传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了影像类医疗器械系统及图像传输方法，其中，该系统包括：主机和图像采集装置，其中，该图像采集装置包括微控制器和图像传感器；该主机发送协议报文给该微控制器；该微控制器接收该协议报文后，解析出控制信号，并将该控制信号转换为与该图像传感器接口对应的配置信号，该配置信号用于配置该图像传感器的控制参数，解决了影像类医疗器械系统信号传输的可靠性低和易干扰的问题，提高了信号传输的可靠性和抗干扰性。

Description

影像类医疗器械系统及图像传输方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及影像类医疗器械系统及图像传输方法。

背景技术

目前影像类医疗器械系统主要包括前端图像采集装置11、后端主机12、显示器13和长电缆14，图1是根据相关技术中的影像医疗器械系统的示意图，如图1所示，前端图像采集装置11用于采集人体影像并回传给后端主机12处理，后端主机12控制前端图像采集装置11的工作模式，比如图像传感器的分辨率、帧率、曝光控制、增益控制等；后端主机12同时给前端图像采集装置11提供电源。后端主机12连接显示器13，将处理完的图像展现在显示器13上，医生根据显示器13上人体的影像指导医疗操作。

在相关技术中，前端图像采集装置11与后端主机12通常使用长电缆14连接，控制信号、数据信号、电源都在该电缆上传输。前端图像采集装置11的图像传感器的控制接口通常为串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称为SPI)或是集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，简称为I2C)，后端主机12上的处理器可以通过SPI或是I2C接口直接配置图像传感器，配置图像传感器输出各种分辨率、帧率，在不同的应用场景下，还可以配置图像传感器的增益和曝光参数，在实际应用中，后端主机12和前端图像采集装置11之间距离较远，通常需要3米以上电缆，SPI或是I2C信号在长电缆14上传输幅度会衰减，导致前端图像传感器无法接收到数据，甚至接收到错误的数据，图像传感器被错误的配置，会出现图像偏色、条纹等异常情况，误导医生医疗操作。

针对相关技术中，影像类医疗器械系统信号传输的可靠性低和易干扰的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中，影像类医疗器械系统信号传输的可靠性低和易干扰的问题，本发明的实施例至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种影像类医疗器械系统，该系统包括：主机和图像采集装置，其中，所述图像采集装置包括微控制器和图像传感器；

所述主机发送协议报文给所述微控制器；

所述微控制器接收所述协议报文后，解析出控制信号，并将所述控制信号转换为与所述图像传感器接口对应的配置信号，所述配置信号用于配置所述图像传感器的控制参数。

在其中一个实施例中，所述主机通过异步串行通信的方式传输所述控制信号给所述微控制器，其中，所述控制信号携带在所述协议报文中。

在其中一个实施例中，所述协议报文包括：报文类型、报文长度、报文内容和校验码。

在其中一个实施例中，所述图像传感器接口包括串行外设接口SPI或者集成电路总线I2C。

在其中一个实施例中，所述影像类医疗器械系统包括电缆，所述电缆连接所述主机和图像采集装置，所述图像采集装置包括数据转换单元；

所述数据转换单元将所述图像传感器的图像数据信号，转换为与所述电缆匹配的数据格式，并将转换后的所述图像数据信号发送给所述主机。

在其中一个实施例中，所述电缆包括第一线芯、第二线芯和第三线芯；

所述第一线芯传输所述图像采集装置的所述协议报文；

所述第二线芯传输所述图像采集装置的图像数据信号；

所述第三线芯传输所述图像采集装置的电源信号。

在其中一个实施例中，所述影像类医疗器械系统包括电缆，所述电缆连接所述主机和图像采集装置；

所述主机通过所述电缆，以差分电平的方式传输所述协议报文给所述图像采集装置。

根据本发明的一个方面，还提供了一种图像的传输方法，应用在影像类医疗器械系统，所述影像类医疗器械系统包括：主机和图像采集装置，其中，所述图像采集装置包括微控制器和图像传感器，所述方法包括：

所述主机发送协议报文给所述微控制器；

所述微控制器接收所述协议报文后，解析出控制信号，并将所述控制信号转换为与所述图像传感器接口对应的配置信号，所述配置信号用于配置所述图像传感器的控制参数。

在其中一个实施例中，所述主机发送协议报文给所述微控制器包括：

所述主机通过异步串行通信的方式传输所述控制信号给所述微控制器，其中，所述控制信号携带在所述协议报文中。

在其中一个实施例中，所述协议报文包括：报文类型、报文长度、报文内容和校验码。

在其中一个实施例中，所述主机发送协议报文给所述微控制器之后，包括：

所述主机等待所述微控制器反馈的应答报文，在未收到所述应答报文的情况下，所述主机重新发送所述协议报文。

在其中一个实施例中，所述微控制器接收所述协议报文后，解析出控制信号包括：

所述微控制器接收所述协议报文后，对整个所述协议报文进行校验生成校验码，与所述协议报文中携带的校验码进行对比；

在所述对比正确的情况下，解析所述协议报文得到所述控制信号；

在所述对比不正确的情况下，丢弃所述协议报文。

在其中一个实施例中，所述影像类医疗器械系统包括电缆，所述电缆连接所述主机和图像采集装置，所述图像采集装置包括数据转换单元，根据所述控制信号配置所述图像传感器之后，所述方法还包括：

所述数据转换单元将所述图像传感器的图像数据信号，转换为与所述电缆匹配的数据格式，并将转换后的所述图像数据信号发送给所述主机。通过本发明，提供了一种影像类医疗器械系统，该系统包括：主机和图像采集装置，其中，该图像采集装置包括微控制器和图像传感器；该主机发送协议报文给该微控制器；该微控制器接收该协议报文后，解析出控制信号，并将该控制信号转换为与该图像传感器接口对应的配置信号，该配置信号用于配置该图像传感器的控制参数，解决了影像类医疗器械系统信号传输的可靠性低和易干扰的问题，提高了信号传输的可靠性和抗干扰性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术中的影像医疗器械系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种影像类医疗器械系统的结构框图一

图3是根据本发明实施例的协议报文的格式示意图；

图4是根据本发明实施例的一种影像类医疗器械系统的结构框图二；

图5是根据本发明实施例的一种影像类医疗器械系统的结构框图三；

图6是根据本发明实施例的一种图像传输方法的流程示意图一；

图7是根据本发明实施例的一种图像传输方法的流程示意图二；

图8是根据本发明实施例的主机传输协议报文方法的流程图；

图9是根据本发明实施例的图像采集装置传输协议报文方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的实施例提供了一种影像类医疗器械系统，图2是根据本发明实施例的一种影像类医疗器械系统的结构框图一，该系统包括：主机21和图像采集装置22，该影像类医疗器械系统可以是内窥镜系统、五官镜、皮肤镜等，并且该图像采集装置22可以设置于手持结构中，该主机21可以连接显示装置，将图像采集装置22采集的图像信息显示在该显示装置上。

该主机21通过异步串行通信的方式传输控制信号给该图像采集装置22，采用异步串行通信方式，该主机21和图像采集装置22之间工作在全双工模式，收发数据可以同时进行，数据传输效率高，而相关技术中的I2C总线只能工作于半双工模式，在同一时刻只能收或是发；异步串行通信方式只需要两种控制信号线，而SPI总线需要四种控制信号线，因此异步串行通信控制简单，成本低，可靠性高，在本实施例中，该异步串行通信可以采用通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称为UART)协议,也可以采用异步串行通信的其他通信协议。

该控制信号携带在协议报文中，图3是根据本发明实施例的协议报文的格式示意图，如图3所示，该协议报文包括：报文类型、报文长度、报文内容和校验码，其中，报文类型是指配置图像传感器、读取图像传感器、复位图像传感器等控制指令类型，该图像传感器位于该图像采集装置22中；报文长度指每次传输数据的总长度，通常用字节或是bit来描述报文长度；报文内容指配置图像传感器的数据，或者是从图像传感器内部寄存器读出来的数据；校验码指要用来检测传输数据可能出现的错误，或者校验保存数据后可能出现的错误，上述协议报文的格式进一步增强了控制信号的抗干扰能力，有一定的纠错能力。

该图像采集装置22接收该控制信号，根据该控制信号配置该图像采集装置22，该控制信号可以配置图像采集装置22中图像传感器输出的分辨率和帧率等，以及在不同的应用场景下，还可以配置图像传感器的增益和曝光参数，另外，还可以配置图像采集装置22中其他装置的参数，例如，配置电源参数和图像数据参数等。

通过上述影像类医疗器械系统，主机21和图像采集装置22之间采用异步串行通信方式，工作在全双工模式，收发数据可以同时进行，传输效率高，控制简单，成本低，可靠性高，另外，采用自定义的协议报文格式，提高了数据传输的抗干扰性。

在一个实施例中，图4是根据本发明实施例的一种影像类医疗器械系统的结构框图二，如图4所示，该图像采集装置22包括微控制器41和图像传感器42；

该微控制器41接收该控制信号后，将该控制信号转换为与该图像传感器42接口对应的配置信号，该配置信号用于配置该图像传感器42的控制参数，该图像传感器42接口包括串行外设接口SPI或者集成电路总线I2C，由于图像传感器42的接口，不同的芯片厂商或者不同应用场景均会有所不同，通过该微控制器41对各种图像传感器42的接口进行适配，并将异步串行通信的控制信号转换为SPI或者I2C可识别的控制信号，该图像采集装置22的图像传感器42可以通过异步串行通信的方式接收控制信号进行参数的配置。

在一个实施例中，该影像类医疗器械系统还包括电缆，该电缆连接该主机21和图像采集装置22；该主机21通过该电缆，以差分电平的方式传输该控制信号给该图像采集装置22，该电缆中传输差分电平的差分线芯可以是平行等长分布，这样线芯间耦合度很高，在相同的干扰环境中，两根线上的干扰程度接近，而差分线电压的基准点为对应的另一条线，不是地平面，所以对干扰有较好的抑制能力，大大提升了控制信号传输的抗干扰能力，该电缆中传输控制信号的线芯可以是平衡双绞线，或者其他抗干扰的双绞线类型。

图5是根据本发明实施例的一种影像类医疗器械系统的结构框图三，如图5所示，该影像类医疗器械系统包括电缆51和供电单元52，该电缆51连接该主机21和图像采集装置22，该图像采集装置22包括数据转换单元53；该数据转换单元53将该图像传感器42的图像数据信号，转换为与该电缆51匹配的数据格式，并将转换后的该图像数据信号发送给该主机21。需要进一步说明的是，在相关技术中，图像传感器42图像输出接口通常为低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling，简称为LVDS)、移动产业处理器接口(MobileIndustry Processor Interface简称MIPI)、sub-LVDS、可扩展低压信号(Scalable LowVoltage Signaling，简称为SLVS)和高速像素接口(High-Speed Pixel Interface，简称为HiSPi)，这些接口接收的信号幅度低、经过电缆51传输后，信号衰减大，在主机21的接收端，极其容易发生图像数据信息的误码；在图像数据的通道(lane)数量较多的情况下，需要更多的线芯，导致电缆51会很粗。经过数据转换单元53，将图像数据信息转换成最小化传输差分信号(Time Minimized Differential Signal，简称为TMDS)、电流模式逻辑信号(Current Mode Logic，简称为CML)、平板显示链路信号(Flat Panel Display Link,简称为FPD-LINK)和V-By-One等适合于长电缆传输信号的电平，减小了电缆51的线芯的数量。供电单元52给该图像采集装置22提供电源，另外，该电缆51包括第一线芯、第二线芯和第三线芯；该第一线芯传输该图像采集装置22的控制信号；该第二线芯传输该图像采集装置22的图像数据信号；该第三线芯传输该图像采集装置22的电源信号，图像数据信号、控制信号和电源信号通过不同的线芯进行传输，防止信号串扰的产品，进一步提高了图像采集装置22与主机21之间信号的抗干扰性。

本发明的实施例提供了一种图像的传输方法，应用在上述影像类医疗器械系统，图6是根据本发明实施例的一种图像传输方法的流程示意图一，如图6所示，该方法包括：

步骤S602,该主机21发送协议报文给该微控制器41；

步骤S604,该微控制器41接收该协议报文后，解析出控制信号，并将该控制信号转换为与该图像传感器42接口对应的配置信号，该配置信号用于配置该图像传感器42的控制参数。

通过步骤S602和S604，在图像采集装置22中设置微控制器41，使得主机21和图像传感器42之间不是直接通信，而是主机21先通过协议报文的方式和微控制器41通信，微控制器41再从协议报文中解析出控制信号用于配置该图像传感器42，通过上述方法，提高了该控制信号传输的可靠性。

本发明的实施例提供了一种图像的传输方法，应用在上述影像类医疗器械系统，图7是根据本发明实施例的一种图像传输方法的流程示意图二，如图7所示，该方法包括：

步骤S702,该主机21通过异步串行通信的方式传输控制信号给该图像采集装置22，其中，该控制信号携带在协议报文中；

步骤S704,该图像采集装置22接收该控制信号，根据该控制信号配置该图像采集装置22。

通过步骤S702和S704，主机21和图像采集装置22之间采用异步串行通信方式，工作在全双工模式，收发数据可以同时进行，传输效率高，控制简单，成本低，可靠性高。

需要进一步说明的是，该协议报文可以包括：报文类型、报文长度、报文内容和校验码；其中，报文类型是指配置图像传感器、读取图像传感器、复位图像传感器等控制指令类型，该图像传感器位于该图像采集装置22中；报文长度指每次传输数据的总长度，通常用字节或是bit来描述报文长度；报文内容指配置图像传感器的数据，或者是从图像传感器内部寄存器读出来的数据；校验码指要用来检测传输数据可能出现的错误，或者校验保存数据后可能出现的错误，采用自定义的协议报文格式，提高了数据传输的抗干扰性，有一定的纠错能力。

在一个实施例中，当主机21向图像采集装置22传输协议报文时，主机21生成校验码，图像采集装置22比对校验码；主机21生成校验码的方式为：主机21是通过采用预先约定的校验方式(比如说循环冗余校验CRC)对报文类型、报文长度和报文内容进行校验形成校验码(记为第一校验码)，并将报文类型、报文长度、报文内容和校验码组成的完整的协议报文传输给图像采集装置22。图像采集装置22校验过程如下：图像采集装置22接收到协议报文后，采用预先约定的校验方式对接收到的协议报文中的报文类型、报文长度和报文内容进行校验形成另一校验码(记为第二校验码)，比对新生成的第二校验码和接收到的协议报文中携带的第一校验码，如果两者一致，在第一校验码和第二校验码一致的情况下，说明该协议报文的传输没有问题，解析该协议报文得到该控制信号，在第一校验码和第二校验码不一致的情况下，则说明传输过程中出现了差错，丢弃该协议报文，图像采集装置22可要求主机21重新发送该数据，该出错重发机制进一步提高了数据传输的抗干扰性。

在一个实施例中，图8是根据本发明实施例的主机传输协议报文方法的流程图，如图8所示，该方法包括如下步骤：

步骤S802，主机21输出控制信号的报文给图像采集装置22；

步骤S804，主机21等待图像采集装置22的应答报文，其中，该应答报文可以通过图像采集装置22的微控制器41发出，主机21在预设时间段内一直等待不到应答报文，则认为传输失败，重发上一次报文；

步骤S806，主机21接收到该应答报文，开始校验，若校验码正确，表示传输成功，则结束当前传输；若校验码不正确，则重新发送上一次报文。

图9是根据本发明实施例的图像采集装置传输协议报文方法的流程图，如图9所示，该方法包括如下步骤：

步骤S902，图像采集装置22等待接收主机21发送的报文；

步骤S904，图像采集装置22接收主机21发送的报文后，对报文中的校验码进行校验；

步骤S906，判断校验码是否正确；

步骤S908，若校验码正确，解析报文内容获得控制信号；

步骤S910，若校验码正确，图像采集装置22回复应答报文给主机21；

步骤S912，输出控制信号通过SPI或I2C接口配置图像传感器；

步骤S914，若校验码不正确，图像采集装置22丢弃当前报文。

通过图8和图9的协议报文传输流程，传输报文中采用循环冗余校验CRC机制和出错重传机制，提高了主机21和图像采集装置22传输的抗干扰能力。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述图像传输的方法步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上该实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种影像类医疗器械系统，其特征在于，该系统包括：主机和图像采集装置，其中，所述图像采集装置包括微控制器和图像传感器；

所述主机发送协议报文给所述微控制器；

所述微控制器接收所述协议报文后，解析出控制信号，并将所述控制信号转换为与所述图像传感器接口对应的配置信号，所述配置信号用于配置所述图像传感器的控制参数。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述主机通过异步串行通信的方式传输所述控制信号给所述微控制器，其中，所述控制信号携带在所述协议报文中。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述协议报文包括：报文类型、报文长度、报文内容和校验码。

4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，

所述图像传感器接口包括串行外设接口SPI或者集成电路总线I2C。

5.根据权利要求1至4任一项所述系统，其特征在于，所述影像类医疗器械系统包括电缆，所述电缆连接所述主机和图像采集装置，所述图像采集装置包括数据转换单元；

所述数据转换单元将所述图像传感器的图像数据信号，转换为与所述电缆匹配的数据格式，并将转换后的所述图像数据信号发送给所述主机。

6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，所述电缆包括第一线芯、第二线芯和第三线芯；

所述第一线芯传输所述图像采集装置的所述协议报文；

所述第二线芯传输所述图像采集装置的图像数据信号；

所述第三线芯传输所述图像采集装置的电源信号。

7.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述影像类医疗器械系统包括电缆，所述电缆连接所述主机和图像采集装置；

所述主机通过所述电缆，以差分电平的方式传输所述协议报文给所述图像采集装置。

8.一种图像的传输方法，其特征在于，应用在影像类医疗器械系统，所述影像类医疗器械系统包括：主机和图像采集装置，其中，所述图像采集装置包括微控制器和图像传感器，所述方法包括：

所述主机发送协议报文给所述微控制器；

所述微控制器接收所述协议报文后，解析出控制信号，并将所述控制信号转换为与所述图像传感器接口对应的配置信号，所述配置信号用于配置所述图像传感器的控制参数。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述主机发送协议报文给所述微控制器包括：

所述主机通过异步串行通信的方式传输所述控制信号给所述微控制器，其中，所述控制信号携带在所述协议报文中。

10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述协议报文包括：报文类型、报文长度、报文内容和校验码。

11.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述主机发送协议报文给所述微控制器之后，包括：

所述主机等待所述微控制器反馈的应答报文，在未收到所述应答报文的情况下，所述主机重新发送所述协议报文。

12.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述微控制器接收所述协议报文后，解析出控制信号包括：

所述微控制器接收所述协议报文后，对整个所述协议报文进行校验生成校验码，与所述协议报文中携带的校验码进行对比；

在所述对比正确的情况下，解析所述协议报文得到所述控制信号；

在所述对比不正确的情况下，丢弃所述协议报文。

13.根据权利要求8至12任一项所述方法，其特征在于，所述影像类医疗器械系统包括电缆，所述电缆连接所述主机和图像采集装置，所述图像采集装置包括数据转换单元，根据所述控制信号配置所述图像传感器之后，所述方法还包括：

所述数据转换单元将所述图像传感器的图像数据信号，转换为与所述电缆匹配的数据格式，并将转换后的所述图像数据信号发送给所述主机。

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