CN205071128U - 一种用于医用内窥镜的视频采集增强电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于医用内窥镜的视频采集增强电路，包括视频采集芯片和图像增强芯片，所述视频采集芯片将采集后的视频数据发送至图像增强芯片进行处理；所述视频采集芯片内部包括：控制器、驱动器、感光器、取样器和输出器；所述图像增强芯片包括：数据接收器、中心控制器、图像处理器、数据输出器。相比于现有技术，本实用新型通过同时设置视频采集芯片和图像增强芯片，对内窥镜的采集的图像进行处理，使图像输出更加清晰。

Description

一种用于医用内窥镜的视频采集增强电路

技术领域

本实用新型涉及一种视频采集电路，特别是一种用于用于医用内窥镜的视频采集增强电路。

背景技术

内窥镜是一种常用的医疗器械，由可弯曲部分、光源及一组镜头组成。经人体的天然孔道，或者是经手术做的小切口进入人体内，使用时将内窥镜导入预检查的器官，可直接窥视有关部位的变化。

其中，图像质量的好坏直接影响着内窥镜的使用效果。现有的一般使用电子内窥镜进行观察。通常的电子内窥镜采用尺寸极小的电子成像元件—CCD(电荷耦合器件)，将所要观察的腔内物体通过微小的物镜光学系统成像到CCD上，然后通过导像纤维束将接收到的图像信号送到图像处理系统上，最后在监视器上输出处理后的图像，供医生观察和诊断。然而，现有的CCD芯片仍然存在功耗过高、画质不够清的缺陷。

同时，现有的一般使用电子内窥镜进行观察，并将观察后的图像发送至外部连接的处理系统进行图像处理。然而，由于在人体内进行图像采集时，会由于人体内部的各种原因，而导致出现噪音干扰、亮度无法自动调节或由于灯光的颜色而导致图像出现色差，如此导致在后期的图像处理中，难以还原真实的图像，使医生在观察时难以辨认。

实用新型内容

本实用新型在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高清、低功耗、低照度的用于医用内窥镜的视频采集增强电路。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种用于医用内窥镜的视频采集增强电路，包括视频采集芯片和图像增强芯片，所述视频采集芯片将采集后的视频数据发送至图像增强芯片进行处理；

所述视频采集芯片内部包括：控制器、驱动器、感光器、取样器和输出器；

——所述控制器，其用于接收外部的触发信号，发送触发信号至驱动器；

——所述驱动器，其用于接收控制器的触发信号，并驱动感光器工作；

——所述感光器，其用于接收外界的光信号，并将该光信号转换为电信号；

——所述取样器，其用于对感光器的电信号进行取样处理，并将处理完的电信号发送至输出器；

——所述输出器，其用于将该电信号转换为数字信号，并进行输出图像增强芯片；

所述图像增强芯片包括：数据接收器、中心控制器、图像处理器、数据输出器；

——所述数据接收器，其用于接收外部的图像数据；

——所述中心控制器，其用于接收外部的触发信号，并相应控制所述数据接收器、图像处理器和数据输出器的工作状态；

——所述图像处理器，其用于对图像进行处理；所述图像处理器包括一白平衡固定电路，其用于根据预设的参数，进行白平衡的固定调整；

——所述数据输出器，其用于将处理后的图像数据进行输出。

相比于现有技术，本实用新型通过在视频采集芯片中划分为多个功能模块，分别并由各个功能模块独立协调工作，能够实现低功耗、低照度，以及可以是输出的画面更加高清。

进一步，本实用新型通过在控制芯片中划分为多个功能模块，分别并由各个功能模块独立协调工作，能够实现对图像的增强处理。同时，进一步在该图像增强器中设置一图像边缘增强电路，用以增强图像边缘的清晰度。

进一步通过在图像增强芯片中划分为多个功能模块，分别并由各个功能模块独立协调工作，能够实现低功耗、低照度，以及可以是输出的画面更加高清。同时，进一步在该图像处理器中设置一白平衡固定电路，用于将该白平衡参数进行固定，无需在工作时进行白平衡的调节，从而防止出现色差干扰的现象。

进一步，所述视频采集芯片还包括一倍频器，其用于将外部输入的触发信号的频率进行增倍处理，再发送至控制器；

所述图像增强芯片还包括一倍频器，其用于将外部输入的触发信号的频率进行增倍处理，再发送至中心控制器。

进一步，所述图像增强芯片中的图像处理器还包括一曝光增益电路，用于增加曝光增益大小。

进一步，所述图像处理器还包括一光学探测电路和闪烁探测电路，其用于探测图像的亮度和闪烁情况，并将探测结果发送至曝光增益电路。

进一步，所述视频采集芯片外部设有：用于接收供电电压的电源端口、用于输出视频信号的视频信号端口、用于输出行场信号的行场信号端口、用于接收参考电压电频的参考信号端口和一用于接收外部时钟信号的时钟信号端口；

所述图像增强芯片外部设有：用于接收供电电压的电源端口、用于接收图像信号的信号接收端口、用于输出视频信号的视频信号端口、用于输出行场信号的行场信号端口、用于接收外部时钟信号的时钟信号端口、用于接收存储数据的数据接收端口和一用于接收外部通讯命令的通讯端口。

进一步，所述视频采集芯片的电源端口外接有一用于稳压的滤波电路；所述滤波电路包括一个电感和至少一个电容；所述电感一端与外部电源连接，另一端分别与每个电容连接，所述每个电容的另一端与接地；所述电感与电容连接的一端接入电源端口；

所述图像增强芯片的电源端口外接有一用于稳压的滤波电路；所述滤波电路包括一个电感和至少一个电容；所述电感一端与外部电源连接，另一端分别与每个电容连接，所述每个电容的另一端与接地；所述电感与电容连接的一端接入电源端口。

进一步，所述视频采集芯片的行场信号端口外接有一用于提供信号强度的电阻。

进一步，所述视频采集芯片的参考信号端口外接有作为电压电频参考基准的电容。

进一步，所述视频采集芯片的时钟信号端口外接一时钟电路，其包括一钟振芯片；所述钟振芯片的电源端通过一滤波电路与电源连接，该钟振芯片的输出端通过一调试电路与所述时钟信号端口连接；所述滤波电路包括由一电感和电容串联组成，所述电感的一端与电源连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述钟振芯片的电源端与连接与电感和电容之间；所述调试电路由电阻和电容组成；该调试电路的电阻的一端与钟振的输出端连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述时钟信号端口连接于该电阻与电容之间；

所述图像增强芯片时钟信号端口外接一时钟电路，其包括一钟振芯片；所述钟振芯片的电源端通过一滤波电路与电源连接，该钟振芯片的输出端通过一调试电路与所述时钟信号端口连接；所述滤波电路包括由一电感和电容串联组成，所述电感的一端与电源连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述钟振芯片的电源端与连接与电感和电容之间；所述调试电路由电阻和电容组成；该调试电路的电阻的一端与钟振的输出端连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述时钟信号端口连接于该电阻与电容之间。

进一步，所述视频采集芯片还包括通讯命令端口，其外接有一工作模式配置电路；所述配置电路由两个电阻串联组成，所述通讯命令端口连接于两电阻之间。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型的视频采集芯片和图像增强芯片连接示意图。

图2是视频采集芯片的内部模块连接示意图。

图3是视频采集芯片的外部端口连接电路图。

图4是视频采集芯片的电源部分连接的电路图。

图5视频采集芯片的2.7V的电压接入电路图。

图6是视频采集芯片的1.8V的电压接入电路图。

图7是视频采集芯片的1.2V的电压接入电路图。

图8是视频采集芯片的行场信号的局部放大图。

图9是视频采集芯片的参考信号端口的局部放大图。

图10是视频采集芯片的时钟电路的电路图。

图11是视频采集芯片的配置电路的电路图。

图12是图像增强芯片的内部模块连接示意图。

图13是图像增强芯片的第一部分外部连接电路图。

图14是图像增强芯片的第二部分外部连接电路图。

图15是图像增强芯片的3.3V电压的稳压滤波电路的电路图。

图16是图像增强芯片的3.3V转换为1.8V的电源转换电路图。

图17是图像增强芯片的3.3V转换为1.2V的电源转换电路图。

图18是图像增强芯片的信号接收端口的局部放大图。

图19是图像增强芯片的视频信号端口的局部放大图。

图20是图像增强芯片的时钟电路的电路图。

图21是图像增强芯片的行场信号端口的局部放大图。

具体实施方式

请参阅图1，其为本实用新型的视频采集芯片和图像增强芯片连接示意图。本实用新型提供了一种用于医用内窥镜的视频采集增强电路，包括视频采集芯片10和图像增强芯片20，所述视频采集芯片10将采集后的视频数据发送至图像增强芯片20进行处理。

请参阅图2，其为视频采集芯片的内部模块连接示意图。所述视频采集芯片10内部包括：控制器11、驱动器12、感光器13、取样器14、输出器15和倍频器16；

所述控制器11，其用于接收外部的触发信号，发送触发信号至驱动器；

所述驱动器12，其用于接收控制器的触发信号，并驱动感光器工作；

所述感光器13，其用于接收外界的光信号，并将该光信号转换为电信号；

所述取样器14，其用于对感光器的电信号进行取样处理，并将处理完的电信号发送至输出器；

所述输出器15，其用于将该电信号转换为数字信号，并进行输出。

所述倍频器16，其用于将外部输入的触发信号的频率进行增倍处理，再发送至控制器。进一步，为了方便于视频采集芯片的使用频率的要求，通过倍频器实现频率的调节放大。

请同时参阅图3，其为视频采集芯片的外部端口电路图。另外为了适应该视频采集芯片的应用，在所述视频采集芯片外部设有：用于接收电压的电源端口101、用于输出视频信号的视频信号端口102、用于输出行场信号的行场信号端口103、用于接收参考电压电频的参考信号端口104、用于接收外部时钟信号的时钟信号端口105和用于接收外部工作模式命令的通讯命令端口106。

请同时参阅图4，其为视频采集芯片的电源部分的电路图。具体的，视频采集芯片中的电源部分同时采用三种电压，分别为2.7V、1.8V，和1.2V。

请同时参阅图5-7，其分别为视频采集芯片的2.7V、1.8V和1.2V的电路图。具体的，视频采集芯片的三种电压的输入端口101都外接有一用于稳压的滤波电路；所述滤波电路包括一个电感和至少一个电容；所述电感一端与外部电源连接，另一端分别与每个电容连接，所述每个电容的另一端与接地；所述电感与电容连接的一端接入电源端口。其中，2.7V和1.8V的电压接入电路包括四个电容，1.2V的电压接入电路包括三个电容，以滤掉不同频率的干扰信号。

请参阅图8，其为行场信号的接口放大图。进一步，所述行场信号端口103外接有一用于提供信号强度的电阻。通过该行场信号，用于控制视频输出的频率和顺序。比如：可以控制视频信号在屏幕上的显示频率和显示顺序，可以是从上之下每行输出，也可以是从左至右输出。

请参阅图9，其为视频采集芯片的参考信号端口的局部放大图。进一步，所述参考信号端口104外接有作为电压电频参考基准的电容。在本实施例中，所述参考信号端口有7个，每个端口都外接一个1uF的电容。

请参阅图10，其为视频采集芯片的时钟电路的电路图。所述时钟信号端口105外接一时钟电路，其包括一钟振芯片；所述钟振芯片的电源端通过一滤波电路与电源连接，该钟振芯片的输出端通过一调试电路与所述时钟信号端口连接；所述滤波电路包括由一电感和电容串联组成，所述电感的一端与电源连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述钟振芯片的电源端与连接与电感和电容之间；所述调试电路由电阻和电容组成；该调试电路的电阻的一端与钟振的输出端连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述时钟信号端口连接于该电阻与电容之间。

请参阅图11，其为视频采集芯片的配置电路的电路图。进一步，所述通讯命令端口106，其外接有一工作模式配置电路；所述配置电路由两个电阻串联组成，所述通讯命令端口连接于两电阻之间。

请参阅图12，其为图像增强芯片的内部模块连接示意图。所述图像增强芯片包括：数据接收器21、降噪处理器2、动态存储器23、图像增强器24、像素自适应校对器25、数据输出器26、静态存储器27、控制器28、视频信号倍增器29、存储信号倍增器210、时钟发生器211。

所述数据接收器21，其用于接收图像数据信号，并发送至降噪处理器22；

所述数据接收器21接收到的图像数据信号，发送至降噪处理器22进行降噪处理，再转发至动态存储器23。

所述动态存储器23在接收到降噪处理器22处理后的图像数据后，再转发至图像增强器24。

所述图像增强器24，其包括一图像边缘增强电路；所述图像边缘增强电路用于增强图像边缘的清晰度。进一步，所述图像增强器先将处理后的图像数据发送至所述像素自适应校对器5，由该像素自适应校对器25进行像素适应校对，再发送至数据输出器26。

所述数据输出器26，其用于接收图像增强器处理后的图像数据，并进行数据输出；

所述静态存储器27，其用于存储图像增强器的驱动数据，以驱动该图像增强器的工作；

所述控制器28，其用于接收外部触发信号，并相应控制数据接收器、图像增强其和数据输出器的工作状态；

所述时钟发生器211，其用于为图像增强芯片产生时钟信号。进一步，所述时钟发生器，将产生的时钟信号分别发送至视频信号倍增器29和存储信号倍增器210，并由该视频信号倍增器29将时钟信号发送至数据接收器，由该存储信号倍增器210将时钟信号发送至动态存储器和静态存储器。

请同时参阅图13和图14，其分别为图像增强芯片的外部连接电路图。

进一步，所述图像增强芯片外部设有：用于接收供电电压的电源端口、用于接收图像信号的信号接收端口201、用于输出视频信号的视频信号端口202、用于接收外部时钟信号的时钟信号端口203、用于输出行场信号的行场信号端口204。

具体的，在本实施例中，所述电源端口外接的电压包含3.3V、1.8V和1.2V三种电压。请参阅图15，其为3.3V电压的稳压滤波电路的电路图。所述滤波电路包括一个电感和至少一个电容；所述电感一端与外部电源连接，另一端分别与每个电容连接，所述每个电容的另一端与接地；所述电感与电容连接的一端接入电源端口。

请参阅图16-17，其分别为3.3V转换为1.8V的电源转换电路图和3.3V转换为1.2V的转换电路图。在本实施例中，通过一电源转换电路，将3.3V的电压分别转换为1.8V和1.2V的电压。具体的，所述电源转换电路包括一电源转换芯片；所述电源转换芯片的输入端接入3.3V的电压，输出端分别输出1.8V和1.2V的电压，以对图像增强芯片进行供电。

请参阅图18，其为图像增强芯片的信号接收端口的局部放大图。所述信号接收端口201包括20个信号引脚，与内部的数据接收器1连接，用于接收输入的图像信号。

请参阅图19，其为图像增强芯片的视频信号端口的局部放大图。所述视频信号端口202包括20个信号引脚，其与内部的数据输出器6连接，用于输出图像信号。

请参阅图20，其为图像增强芯片的时钟电路的电路图。进一步，所述时钟信号端口203外接一时钟电路，其包括一钟振芯片；所述钟振芯片的电源端通过一滤波电路与电源连接，该钟振芯片的输出端与所述时钟信号端口连接；所述滤波电路包括由一电感和电容串联组成，所述电感的一端与电源连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地。

请参阅图21，其为图像增强芯片的行场信号端口的局部放大图。所述行场信号端口204包括一个行信号引脚和一个场信号引脚。所述行场信号端口104用于控制视频输出的频率和顺序。比如：可以控制视频信号在屏幕上的显示频率和显示顺序，可以是从上之下每行输出，也可以是从左至右输出。

以下对本实用新型的视频采集处理电路的工作过程进行描述：

S11：将对该视频采集芯片和图像增强芯片的外部端口依照上述的要求进行电路接入；

S12：当视频采集芯片通电时，先通过该倍频器将输入电压频率进行倍增调节，以适应当前的工作频率；

S13：所述控制器11发送触发信号至驱动器12，由驱动器12驱动感光器13工作；

S14：当光线照射到感光器13上时，由该感光器13将光信号转换为电信号，并传输至取样器14；

S15：当取样器14接收来自感光器13的电信号时，对该电信号进行取样处理，并将处理完的电信号发送至输出器15；

S16：最后通过所述输出器15将该电信号转换为数字信号，并进行输出至图像增强芯片。

S17：所述数据接收器21接收外部的图像数据；

S8：所述图像处理器23对图像进行处理。具体分别通过所述镜头阴影补偿电路231将镜头产生的阴影进行补偿处理；通过所述光学探测电路232和闪烁探测电路233探测图像的亮度和闪烁情况，并将探测结果发送至曝光增益电路；接着由所述曝光增益电路234增加曝光增益大小。最后再通过所述白平衡固定电路35根据预设的参数，进行白平衡的固定调整。

S19：所述数据输出器24将处理后的图像数据进行输出。

相比于现有技术，本实用新型通过在视频采集芯片中划分为多个功能模块，分别并由各个功能模块独立协调工作，能够实现低功耗、低照度，以及可以是输出的画面更加高清。

进一步通过在图像增强芯片中划分为多个功能模块，分别并由各个功能模块独立协调工作，能够实现低功耗、低照度，以及可以是输出的画面更加高清。同时，进一步在该图像处理器中设置一白平衡固定电路，用于将该白平衡参数进行固定，无需在工作时进行白平衡的调节，从而防止出现色差干扰的现象。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：包括视频采集芯片和图像增强芯片，所述视频采集芯片将采集后的视频数据发送至图像增强芯片进行处理；

所述视频采集芯片内部包括：控制器、驱动器、感光器、取样器和输出器；

——所述控制器，其用于接收外部的触发信号，发送触发信号至驱动器；

——所述驱动器，其用于接收控制器的触发信号，并驱动感光器工作；

——所述感光器，其用于接收外界的光信号，并将该光信号转换为电信号；

——所述取样器，其用于对感光器的电信号进行取样处理，并将处理完的电信号发送至输出器；

——所述输出器，其用于将该电信号转换为数字信号，并进行输出图像增强芯片；

所述图像增强芯片包括：数据接收器、控制器、静态存储器、图像增强器、数据输出器和时钟发生器；

——所述数据接收器，其用于接收图像数据信号，并发送至该图像增强器；

——所述控制器，其用于接收外部触发信号，并相应控制数据接收器、图像增强其和数据输出器的工作状态；

——所述静态存储器，其用于存储图像增强器的驱动数据，以驱动该图像增强器的工作；

——所述图像增强器，其包括一图像边缘增强电路；所述图像边缘增强电路用于增强图像边缘的清晰度；

——所述数据输出器，其用于接收图像增强器处理后的图像数据，并进行数据输出；

——所述时钟发生器，其用于为图像增强芯片产生时钟信号。

2.根据权利要求1所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述视频采集芯片还包括一倍频器，其用于将外部输入的触发信号的频率进行增倍处理，再发送至控制器；

所述图像增强芯片还包括一降噪处理器；所述数据接收器接收到的图像数据信号，发送至降噪处理器进行降噪处理，再转发至图像增强器。

3.根据权利要求2所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述图像增强芯片还包括一动态存储器；所述降噪处理器处理后的图像数据，先发送至动态存储器进行存储，再转发至图像增强器。

4.根据权利要求3所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述图像增强芯片还包括一像素自适应校对器；所述图像增强器先将处理后的图像数据发送至所述像素自适应校对器，由该像素自适应校对器进行像素适应校对，再发送至数据输出器。

5.根据权利要求3所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述图像增强芯片还包括一视频信号倍增器和一存储信号倍增器；所述时钟发生器，将产生的时钟信号分别发送至视频信号倍增器和存储信号倍增器，并由该视频信号倍增器将时钟信号发送至数据接收器，由该存储信号倍增器将时钟信号发送至动态存储器和静态存储器。

6.根据权利要求1所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述视频采集芯片外部设有：用于接收供电电压的电源端口、用于输出视频信号的视频信号端口、用于输出行场信号的行场信号端口、用于接收参考电压电频的参考信号端口和一用于接收外部时钟信号的时钟信号端口；

所述图像增强芯片外部设有：用于接收供电电压的电源端口、用于接收图像信号的信号接收端口、用于输出视频信号的视频信号端口、用于输出行场信号的行场信号端口、用于接收外部时钟信号的时钟信号端口和用于接收存储数据的数据接收端口。

7.根据权利要求6所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述视频采集芯片的电源端口外接有一用于稳压的滤波电路；所述滤波电路包括一个电感和至少一个电容；所述电感一端与外部电源连接，另一端分别与每个电容连接，所述每个电容的另一端与接地；所述电感与电容连接的一端接入电源端口；

所述图像增强芯片的电源端口外接有一用于稳压的滤波电路；所述滤波电路包括一个电感和至少一个电容；所述电感一端与外部电源连接，另一端分别与每个电容连接，所述每个电容的另一端与接地；所述电感与电容连接的一端接入电源端口。

8.根据权利要求6所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述视频采集芯片的参考信号端口外接有作为电压电频参考基准的电容。

9.根据权利要求6所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述视频采集芯片的时钟信号端口外接一时钟电路，其包括一钟振芯片；所述钟振芯片的电源端通过一滤波电路与电源连接，该钟振芯片的输出端通过一调试电路与所述时钟信号端口连接；所述滤波电路包括由一电感和电容串联组成，所述电感的一端与电源连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述钟振芯片的电源端与连接与电感和电容之间；所述调试电路由电阻和电容组成；该调试电路的电阻的一端与钟振的输出端连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地；所述时钟信号端口连接于该电阻与电容之间；

所述图像增强芯片时钟信号端口外接一时钟电路，其包括一钟振芯片；所述钟振芯片的电源端通过一滤波电路与电源连接，该钟振芯片的输出端与所述时钟信号端口连接；所述滤波电路包括由一电感和电容串联组成，所述电感的一端与电源连接，另一端与电容连接，且该电容的另一端接地。

10.根据权利要求6所述用于医用内窥镜的视频采集增强电路，其特征在于：所述视频采集芯片还包括通讯命令端口，其外接有一工作模式配置电路；所述配置电路由两个电阻串联组成，所述通讯命令端口连接于两电阻之间。