CN1282939C - 直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，包括如下步骤：1)将待观察物通过显微镜光学成像系统放大并成实像于传感器的感应区域；2)将所述光信号转换成数字图象信号并存储在存储器中；3)数字图象信号数据通过一个数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据；4)将需要显示的纯数据数字图象信号以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列；5)将步骤4)所述数字信号序列转换成标准显示设备的模拟信号；6)将所述模拟信号经接驳显示设备的接插件输出给显示设备。本发明还公开了一种实现上述方法的结构简单、制作成本大幅降低、可直接装在普通显微镜上直接显示的方便实用的嵌入式图象处理装置。
Description
【技术领域】
本发明涉及图象处理技术和显微技术，具体地说涉及数码显微镜。
【背景技术】
在传统显微镜实现数字化的技术环节中，必须解决对光学图象直接进行数字采集到直接在显示屏上显示的一系列处理。人们曾经尝试了采用特殊摄象机加特殊数字化设备并借助于计算机实现上述功能。
虽然目前国内外研究生产数码显微镜的厂商不少，但开发的产品以在传统显微镜上增加摄象机和计算机为主。这种方式的产品一方面成本较高，另一方面使用起来不太方便，因为总是需要一台计算机连着，不但体积庞大，连接的电线电缆也很多。
从图象技术指标看，因采用普通摄象机的缘故，图象的分辨率指标受到制约，大多数产品的图象尺寸定在VGA(640×480)，采用USB接口将图象传送到计算机时图象采集速度达不到每秒15帧。图象在计算机的显示器上显示。国外产品也有采用高于XGA(1024×768)的图象尺寸的数码显微镜，但由于采用的是特殊摄象机，价格昂贵，而且对图象接口卡和计算机的要求都非常高(即便如此，图象的采集速度也只能达到10-15帧/秒)，无法推广使用。
综上所述，上述现有技术在很大程度上只适合在实验性的场合使用，因为不仅成本太高，而且让一台显微镜再搭载庞大的“数字化设备”，很不实用。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、制作成本低、可直接装在普通显微镜上并可直接用标准显示器显示图象的方便实用的嵌入式图象处理装置。
实现上述目的技术方案为：一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，包括如下步骤：
1)将待观察物通过显微镜光学成像系统放大并成实像于传感器的感应区域；
2)以一定的采集速度将所述感应区域的光信号转换成数字图象信号并存储在存储器中；
3)所述存放在存储器中的数字图象信号数据通过一个数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后，输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据；
4)将需要显示的纯数字图象数据以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列，用以实现传感器以采集速度采集的图象信号与显示设备以刷新频率刷新的图象信号的同步显示；
5)将步骤4)所述数字信号序列转换成标准显示设备的模拟信号；
6)将所述模拟信号经接驳显示设备的接插件输出给所述显示设备显示。
一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，包括传感器、驱动电路、数字信号处理器、第一存储器、显示处理控制器、第二存储器、视频D/A转换器和VGA接口，将经过显微镜光学成像系统成实像并放大于传感器感应区域的光信号，在数字信号处理器的时序控制下，经驱动电路转换成电信号(数字图象信号)存储在第一存储器中，从第一存储器中读出的数字图象信号输入数字信号处理器，数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据到显示处理控制器，显示处理控制器将需要显示的纯数字图象数据存入第二存储器，并同时将这些数据以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列并输出给视频D/A转换器，视频D/A转换器的输出接VGA接口。
所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置还包括数字视频(DVI)控制器及DVI接口构成数字视频显示通道，数字信号处理器按照DVI格式输出的数字视频信号经过DVI控制器输出数字视频显示器所需的差分信号，差分信号经DVI接口接数字视频显示器。
所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置还包括USB控制器和USB接口，数字信号处理器按照USB格式输出的数字视频信号经USB控制器将图象数据以USB协议方式经USB接口向计算机发送。
采用上述技术方案，本发明突出的技术进步在于：1、提供了一种不需要专用摄像机和电脑就能直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，且具有模拟(VGA)、数字(DVI)、数据输出等多种输出通道。2、在普通显微镜装上本发明装置后就可以直接用模拟或数字显示器在显示屏上观察显微图象。3、主要技术指标：数字图象输入：1280×1024@1024M color；输入速度：30帧/秒；显示尺寸：1280×1024×24-bit；图象输出接口：VGA、DVI；数据输出接口：USB2.0；图象参数控制：亮度、对比度、色彩RGB分别可调；图象处理功能：锐化、模糊、边缘增强、去背景。3、在同等条件下，其制作成本大幅降低。4、由于可直接装在显微镜中，并不增加原显微镜的体积，使用非常方便、可靠。
【附图说明】
图1是一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置的电路结构图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：
一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，包括如下步骤：
1)将待观察物通过显微镜光学成像系统放大并成实像于传感器的感应区域；
2)以一定的采集速度K1将所述感应区域的光信号转换成数字图象信号并存储在存储器中；
3)所述存放在存储器中的数字图象信号数据通过一个数字信号处理器经色彩修正、去掉背景、边缘增强等运算后，一路输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据，另一路按照DVI格式输出数字视频信号，再一路按USB协议将图象数据调制成USB2.0格式，再从USB接口输出给计算机或其他USB存储设备；
4)将需要显示的纯数据数字图象信号以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列，用以实现传感器以采集速度K1采集的图象信号与显示设备以刷新频率K2刷新的图象信号的同步显示；
5)将步骤4)所述数字信号序列转换成标准显示设备的模拟信号；
6)将所述模拟信号经接驳显示设备的接插件输出给所述显示设备显示；。
7)将所述按照DVI格式输出的数字视频信号经过一个数字视频接口控制器输出数字视频显示器所需的差分信号；
8)所述差分信号经数字视频接口接数字视频显示器显示。
如图1所示，一种实现直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，由CMOS传感器1(IBIS5-1300或MI1300)、驱动电路2(EP1C6或QL8250)、数字信号处理器DSP(E1-16XS)3、第一存储器4、闪存5(FLASH)、VESA控制器6、第二存储器7、视频D/A转换器(VIDEO DAC)8、VGA接口9、数字视频接口(DVI)控制器10、数字视频接口(DVI)11、USB2.0控制器12、USB接口13组成。其中，标号1至9为以VGA为输出的图象通道；标号1至5及标号10、11为以DVI接口为输出的图象通道；标号1至5及标号12、13为图象数据输出通道。
CMOS传感器1的作用在于以一定的采集速度K1将经过光学成像系统成实像于其感应区域的光信号转换成电信号(数字图象信号)，实现数字化显微镜中数字化显像的第一个步骤。
驱动电路2的作用是产生使CMOS传感器1工作的必要的时钟信号、传送数字信号处理器DSP3对传感器1的设置信号、完成数据由传感器1到数字信号处理器DSP 3的缓冲以及检测并向数字信号处理器DSP 3报告传感器1的工作状态。
数字信号处理器DSP3是本发明的核心部件，其主要作用是指挥整个环节的工作，以及运行图象处理软件模块对采集到的图象作相应的处理，将已存放在第一存储器4中的原始数字图象信号数据进行色彩修正、去掉背景、边缘增强以及其他附加需要的运算，输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据到显示处理控制器(VESA控制器)。
存储器4及闪存5是构成系统的必要部件，其中存储器4的作用是临时存放工作软件及数据，闪存5中存放的是永久性的工作软件。
VESA控制器6：将需要显示的纯数字图象数据存入第二存储器7，并同时将这些数据以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列。即：1、将需要显示的纯数字图象数据缓存入第二存储器(VIDEO存储器)7，使具有任何刷新频率K2的显示器都可以显示标准采集速度K1采集的图像，实现采集与显示的同步；2、加时序，实现标准显示设备所需要的数字信号序列。
第二存储器(VIDEO存储器)7的作用是存储当前要显示的图象数据。
视频D/A转换器(VIDEO DAC)8的作用是将向显示设备输送的数字信号转换成标准显示设备的模拟信号。
VGA接口9是接驳显示设备的接插件。
DVI控制器10及DVI接口11构成另外一种显示设备标准的输出通道。
USB2.0控制器12的作用是将图象数据以USB协议方式向计算机发送。
USB接口13是实现USB通信的物理连接部件。
以上物理装置用以实现经光学成像系统成像后的光学图象信号被采集、经处理并且在显示器上显示的过程。
运行过程：上电时，闪存5中的运行程序装入数字信号处理器DSP3中，数字信号处理器DSP3完成初始化。CMOS传感器1将映射在其上的经过放大的光学图象信号转换成数字图象信号；数字信号处理器DSP3向驱动电路2发出采集图象的指令序列，驱动电路2据此设置数据缓冲区、产生相应的传感器设置信号、帧同步时钟、行同步时钟、象素输出时钟等时序；CMOS传感器1中的图象数据在这些时序的控制下依次输出存放到第一存储器4；数字信号处理器DSP3按照设定的要求对已存放在存储器2中的图象数据进行色彩修正、去背景、边缘增强以及其他附加需要的运算处理；VESA控制器6将数字信号处理器DSP3最终形成的图象按RGB分量分存于VIDEO存储器7的三个颜色通道中；同时VESA控制器6产生显示器所需要的帧同步时钟、行同步时钟和点时钟；根据这些时序，VESA控制器6将存放在VIDEO存储器7的数据按RGB并行送到VIDEO DAC8；VIDEO DAC8将由VIDEO存储器7发送过来的数字图象数据依次转换成显示器系列所要求的模拟信号，并与由VESA控制器6所产生的时序信号一起，通过VGA接口9向显示器输出。标准显示器只要接在VGA接口9上即可有图象显示。本发明的另一个显示输出通道是DVI通道，DVI控制器10从DSP3输入其最终形成的图象数据，并将之与DVI时序一起调制成DVI显示信号，从DVI接口11输出，带DVI接口的显示器直接接到DVI接口11就可显示图象。本发明的图象数据输出通道为USB接口，USB2.0控制器12从DSP3输入其最终形成的图象数据，并按USB协议将图象数据调制成USB2.0格式从USB接口13输出。将计算机或其他USB存储设备连接到USB接口13可得到其输出的图象数据。
必须指出，上述实施例只对本发明作出的一个非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明作出各种修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将待观察物通过显微镜光学成像系统放大并成实像于传感器的感应区域；
2)以一定的采集速度将所述感应区域的光信号转换成数字图象信号并存储在存储器中；
3)将所述存放在存储器中的数字图象信号数据通过一个数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后，输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据；
4)将需要显示的纯数字图象数据信号以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列，用以实现传感器以采集速度采集的图象信号与显示设备以刷新频率刷新的图象信号的同步显示；
5)将步骤4)所述数字信号序列转换成标准显示设备的模拟信号；
6)将所述模拟信号经接驳显示设备的接插件输出给所述显示设备显示。
2、如权利要求1所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，其特征在于还包括如下步骤：
1)将存放在存储器中的数字图象信号数据通过所述数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后，按照DVI格式输出数字视频信号；
2)将所述按照DVI格式输出的数字视频信号经过一个数字视频接口控制器输出数字视频显示器所需的差分信号；
3)所述差分信号经数字视频接口接数字视频显示器显示。
3、如权利要求1所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理方法，其特征在于还包括如下步骤：将存放在存储器中的数字图象信号数据通过所述数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后，按USB协议调制成USB2.0格式，再从USB接口输出给计算机或其他USB存储设备。
4、一种直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，其特征在于：包括传感器、驱动电路、数字信号处理器、第一存储器、显示处理控制器、第二存储器、视频D/A转换器和VGA接口，将经过显微镜光学成像系统成实像并放大于传感器感应区域的光信号，在数字信号处理器的时序控制下，经驱动电路转换成电信号存储在第一存储器中，从第一存储器中读出的电信号输入数字信号处理器，数字信号处理器经色彩修正、去掉背景和边缘增强运算后输出符合VESA标准系列尺寸的纯数字图象数据到显示处理控制器，显示处理控制器将需要显示的纯数字图象数据存入第二存储器，并同时将这些数据以及同步信号调制成符合VESA标准的显示设备的数字信号序列并输出给视频D/A转换器，视频D/A转换器的输出接VGA接口。
5、根据权利要求4所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，其特征在于：所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置还包括由DVI控制器及DVI接口构成的数字视频显示通道，数字信号处理器按照DVI格式输出的数字视频信号经过DVI控制器输出数字视频显示器所需的差分信号，差分信号经DVI接口接数字视频显示器。
6、根据权利要求4所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，其特征在于：所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置还包括USB控制器和USB接口，数字信号处理器按照USB格式输出的数字视频信号经USB控制器将图象数据以USB协议方式经USB接口向计算机发送。
7、根据权利要求4-6中任意一项所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，其特征在于：所述传感器是CMOS传感器。
8、根据权利要求7所述直接显示的数字化显微镜的嵌入式图象处理装置，其特征在于：设置闪存，第一存储器用于临时存放数字信号处理器工作软件及数据，闪存存放数字信号处理器永久性的工作软件。
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