CN215534183U - 一种内镜图像处理电路和内窥镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及集成电路技术领域，提供一种内镜图像处理电路和内窥镜，其电路包括：微型镜头电路，用于采集医疗视频信号；SRAM电路，与所述微型镜头电路连接，用于缓存所述医疗视频信号；所述FPGA电路，与所述SRAM电路连接，用于当读取到所述医疗视频信号时发送采样信号至ARM电路，对所述医疗视频信号进行采样；所述ARM电路，与所述FPGA电路连接，用于接收所述采样信号以控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径；数字隔离器，与所述FPGA电路、视频处理电路连接，用于将电阻隔离后的所述医疗视频信号和控制信号输出至所述视频处理电路。实现结构简单的电路设计且在硬件电路中增加隔离模块，起到保护和隔离的作用，避免信号之间互相干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，尤指一种内镜图像处理电路和内窥镜。
背景技术
内窥镜是一种应用非常广泛的医疗器械，可以直接插入人体，通过内镜前端的摄像头，将拍摄画面实时显示在显示器上，用于医生对病人进行观察和诊治疾病。
电子内窥镜的摄像头传感器一般在顶端位置。摄像头传感器在本领域内通常使用电荷耦合器件(Charge Coupled Device,简称CCD)或者互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)。CCD或者CMOS模块拍摄到的视频画面数据信息经线路传输到硬件电路部分，硬件电路对图像数据信息进行转换和处理，同步传输到后续硬件电路部分。
现有技术中在视频画面数据信息传输到硬件电路时，会存在信号干扰以及硬件电路结构复杂等问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种内镜图像处理电路和内窥镜，解决了上述问题。
本实用新型提供的技术方案如下：
一种内镜图像处理电路，包括：
微型镜头电路，用于采集医疗视频信号；
SRAM电路，与所述微型镜头电路连接，用于缓存所述医疗视频信号；
所述FPGA电路，与所述SRAM电路连接，用于当读取到所述医疗视频信号时发送采样信号至ARM电路，对所述医疗视频信号进行采样；
所述ARM电路，与所述FPGA电路连接，用于接收所述采样信号以控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径；
数字隔离器，与所述FPGA电路、视频处理电路连接，用于将电阻隔离后的所述医疗视频信号和控制信号输出至所述视频处理电路。
进一步优选的，还包括：
电源管理电路，所述电源管理电路包括电源管理芯片，所述电源管理芯片包括：第一电源管理芯片、第二电源管理芯片和第三电源管理芯片；
其中，所述第一电源管理芯片，与所述SRAM电路连接，用于为所述SRAM电路提供电压信号；
所述第二电源管理芯片，与所述FPGA电路连接，用于为所述FPGA电路提供电压信号；
所述第三管理芯片，与所述ARM电路、所述数字隔离器连接，用于为所述ARM电路、所述数字隔离器提供电压信号。
进一步优选的，所述SRAM电路，包括：第一SRAM子电路、第二SRAM子电路；
所述第一SRAM子电路的第一端与所述微型镜头电路的第一输出端连接，所述第一SRAM子电路的第二端与所述FPGA电路的第一总线接口端连接；
所述第二SRAM子电路的第一端与所述微型镜头电路的第二输出端连接，所述第二SRAM子电路的第二端与所述FPGA电路的第二总线接口端连接。
进一步优选的，所述ARM电路，还用于：
与所述FPGA电路连接，用于当接收所述采样信号时控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径为所述第一SRAM电路；
与所述FPGA电路连接，用于当所述采样信号结束时，控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径为所述第二SRAM电路。
进一步优选的，所述FPGA电路，包括：FPGA主芯片；
所述FPGA主芯片包括总线接口、高速串行收发器、数字信号处理器。
进一步优选的，还包括：
测试接口电路，与所述FPGA电路连接，用于提供对所述FPGA电路进行测试的接口。
进一步优选的，所述ARM电路包括：
ARM芯片，所述ARM芯片的型号包括ATM系列。
进一步优选的，所述SRAM电路包括：高速异步CMOS静态RAM。
进一步优选的，电源管理芯片的型号包括MIC系列。
一种内窥镜，包括：所述内镜图像处理电路。
本实用新型提供的一种内镜图像处理电路和内窥镜至少具有以下有益效果：
1)通过本实用新型在硬件电路中增加隔离模块，起到保护和隔离的作用，避免信号之间互相干扰。
2)采用多电源管理芯片分别为多个用电单元供电，避免用电单元之间相互影响、信号串扰，提高硬件系统稳定性和可靠性。
3)采用10层PCB板布局，提高集成度，缩小PCB板体积，从而节约内部空间。
4)采用低功耗芯片，在全面实现功能的同时，同步实现了节能优势。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种内镜图像处理电路和内窥镜的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本实用新型中一种内镜图像处理电路的一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型中一种内镜图像处理电路的另一个实施例的结构示意图；
图3是本实用新型中一种内镜图像处理电路的应用示意图；图4是本实用新型中MIC69302WR电源管理芯片模块的示意图；
图5是本实用新型中读写应用的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
需要说明的是，USB:是英文Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。DSP:一般指数字信号处理。
实施例一
本实用新型的一个实施例，如图1所示，本实用新型提供一种内镜图像处理电路，包括：
微型镜头电路1，用于采集医疗视频信号。
具体的，根据内镜视频处理电路的结构示意图，主要包括：
微型镜头电路1可以包括：ScountCam1.2微型镜头摄像单元模块。
示例性的，ScountCam1.2微型镜头摄像单元模块输出的视频信号，经总线传输存储至CMOS静态RAM中，输入至FPGA中进行处理，并将处理的缓存数据存入SRAM，经数字隔离器输出至视频处理板进行进一步视频数据处理。
SRAM电路2，与所述微型镜头电路连接，用于缓存所述医疗视频信号。
具体的，SRAM电路2可以包括：IS61WV102416BLL-10MLI高速异步CMOS静态RAM模块。
SRAM选用的IS61WV102416BLL-10MLI是一种为高性能、低功耗的高速异步CMOS静态RAM，可以高效率完成视频数据的读写存储，完全静态操作无时钟和刷新，具备多电源和接地引脚，具有更大的抗噪声能力。存储单元采用两片IS61WV102416BLL-10MLI高速异步CMOS静态RAM作为图像缓存。
第一次采样时，FPGA将接收到的一帧图像数据保存到SRAM中，此时ARM在等待；第一次采样结束后，ARM控制完成FPGA的总线切换，分别连接到与上次不同的SRAM上开始读取数据，FPGA开始采集数据。两个器件并行工作，提高图像数据处理效率。
所述FPGA电路3，与所述SRAM电路连接，用于当读取到所述医疗视频信号时发送采样信号至ARM电路，对所述医疗视频信号进行采样。
具体的，FPGA电路3可以包括：Spartan-6型FPGA模块。
示例性的，FPGA选择Spartan-6型FPGA模块，具备低静态功耗，逻辑优化和高速串行连接，多电压，多标准SelectIO接口bank，内置高速串行收发器和高效率DSP模块，作为整个视频信号处理的中央控制器，实现对画面数据的快速处理和缓存读取。
示例性的，当第一帧同步信号到来时启动采样，并将这一帧数据存放在一片SRAM中，采样结束后开始处理过程，同时开始采集下一幅画面并保存在另一片SRAM中，采样结束后开始处理过程，在两片SRAM上交替采集保存并处理画面数据并输出。
所述ARM电路4，与所述FPGA电路连接，用于接收所述采样信号以控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径。
具体的，ARM电路4可以包括：ATMEGA_128L ARM模块。
ARM选择ATMEGA_128BL模块，通过片上接口拓展数据存储器SDRAM存储待处理的数字视频信号，并调入视频数据进行处理，程序存储器FLASH用于存储数字视频信号处理程序、FPGA的配置文件，在复位后完成ARM的初始化和FPGA的配置并运行应用程序实现数据计算，并与FPGA建立即时通讯，实现系统程序模块间的调度和协调。
数字隔离器5，与所述FPGA电路、视频处理电路连接，用于将电阻隔离后的所述医疗视频信号和控制信号输出至所述视频处理电路。
具体的，数字隔离器5可以包括：ADUM_1400数字隔离器模块。
低功耗Adum1400数字隔离器提供4组数字隔离通道，共采用6个Adum1400数字隔离器，5个用于视频信号和控制信号的输出，一个用于后续视频处理板的控制信号的输入，实现FPGA输出信号的传输，实现电路隔离保护和减少信号噪声的功能。
实施例二
本实用新型的一个实施例，如图2、3所示，本实用新型提供一种内镜图像处理电路，优选的，还包括：
电源管理电路，所述电源管理电路包括电源管理芯片，所述电源管理芯片包括：第一电源管理芯片61、第二电源管理芯片62和第三电源管理芯片63。
其中，所述第一电源管理芯片61，与所述SRAM电路2连接，用于为所述SRAM电路2提供电压信号。
所述第二电源管理芯片62，与所述FPGA电路3连接，用于为所述FPGA电路3提供电压信号；
所述第三管理芯片63，与所述ARM电路4、所述数字隔离器5连接，用于为所述ARM电路4、所述数字隔离器5提供电压信号。
示例性的，所述内镜图像处理电路还可以包括其它外围配置电路。
需要说明的是，在内镜视频处理电路中，为了使得各电路要稳定正常的工作，本实用信息给所有电路供给稳定的低纹波额定工作电压。
优选的，电源管理芯片的型号包括MIC系列。
具体的，在本实施例中，通过MIC系列的电源管理芯片对每个电路分别进行供电。
具体的，电源管理电路可以包括：MIC69302WR电源管理芯片模块。
需要说明的是，MIC69302WR电源管理芯片整体功耗较小，具有出色的线路和负载调节能力，电压调节范围1.65V到5.5V之间，满足各用电单元对电压的要求，可驱动高电流下的低电压数字电路，模块电路图如图4所示。
优选的，所述SRAM电路2，包括：第一SRAM子电路、第二SRAM子电路。
所述第一SRAM子电路的第一端与所述微型镜头电路1的第一输出端连接，所述第一SRAM子电路的第二端与所述FPGA电路3的第一总线接口端连接。
所述第二SRAM子电路的第一端与所述微型镜头电路1的第二输出端连接，所述第二SRAM子电路的第二端与所述FPGA电路3的第二总线接口端连接。
优选的，所述ARM电路4，还用于：
与所述FPGA电路3连接，用于当接收所述采样信号时控制所述FPGA电路3的总线切换，切换所述FPGA电路3的读写路径为所述第一SRAM电路。
与所述FPGA电路3连接，用于当所述采样信号结束时，控制所述FPGA电路3的总线切换，切换所述FPGA电路3的读写路径为所述第二SRAM电路。
优选的，所述FPGA电路，包括：FPGA主芯片；
所述FPGA主芯片包括总线接口、高速串行收发器、数字信号处理器。
优选的，还包括：
测试接口电路，与所述FPGA电路连接，用于提供对所述FPGA电路进行测试的接口。
优选的，所述ARM电路包括：
ARM芯片，所述ARM芯片的型号包括ATM系列。
优选的，所述SRAM电路包括：高速异步CMOS静态RAM。
具体的，FPGA选择Spartan-6型FPGA模块，具备低静态功耗，逻辑优化和高速串行连接，多电压，多标准SelectIO接口bank，内置高速串行收发器和高效率DSP模块，作为整个视频信号处理的中央控制器，实现对画面数据的快速处理和缓存读取。
当第一帧同步信号到来时启动采样，并将这一帧数据存放在一片SRAM中，采样结束后开始处理过程，同时开始采集下一幅画面并保存在另一片SRAM中，采样结束后开始处理过程，在两片SRAM上交替采集保存并处理画面数据并输出。
ARM选择ATMEGA_128BL模块，通过片上接口拓展数据存储器SDRAM存储待处理的数字视频信号，并调入视频数据进行处理，程序存储器FLASH用于存储数字视频信号处理程序、FPGA的配置文件，在复位后完成ARM的初始化和FPGA的配置并运行应用程序实现数据计算，并与FPGA建立即时通讯，实现系统程序模块间的调度和协调。
SRAM选用的IS61WV102416BLL-10MLI是一种为高性能、低功耗的高速异步CMOS静态RAM，可以高效率完成视频数据的读写存储，完全静态操作无时钟和刷新，具备多电源和接地引脚，具有更大的抗噪声能力，通过CE OE WE接收使能信号，通过地址输入A0-A19和数据输入/输出I/O0-I/O15完成数据的读写传输。流程框图如图5所示，存储单元采用两片IS61WV102416BLL-10MLI高速异步CMOS静态RAM作为图像缓存。
第一次采样时，FPGA将接收到的一帧图像数据保存到SRAM中，此时ARM在等待；第一次采样结束后，ARM控制完成FPGA的总线切换，分别连接到与上次不同的SRAM上开始读取数据，FPGA开始采集数据。
在本实施例中，通过电路结构的设计，使得两个高性能的SRAM器件实现并行工作，提高图像数据处理效率。
实施例三
本实用新型的一个实施例，本实施例包括一种内窥镜，包括：所述内镜图像处理电路。
硬件电路部分作为其中的核心，起到对摄像视频数据信息进行转换处理、控制信号传输、电路隔离保护的作用。
示例性的，通过本实用新型提供的一种用于医疗的内镜图像数据处理电路，对内镜摄像头CMOS的视频数据进行预处理，并将视频数据输出到其它后续硬件电路部分，同时在硬件上实现隔离和保护的功能。
通过本实用新型在硬件电路中增加隔离模块，起到保护和隔离的作用，避免信号之间互相干扰。采用多电源管理芯片分别为多个用电单元供电，避免用电单元之间相互影响、信号串扰，提高硬件系统稳定性和可靠性。采用10层PCB板布局，提高集成度，缩小PCB板体积，从而节约内部空间。采用低功耗芯片，在全面实现功能的同时，同步实现了节能优势。
在本实施例中，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种内镜图像处理电路，其特征在于，包括：
微型镜头电路，用于采集医疗视频信号；
SRAM电路，与所述微型镜头电路连接，用于缓存所述医疗视频信号；
所述FPGA电路，与所述SRAM电路连接，用于当读取到所述医疗视频信号时发送采样信号至ARM电路，对所述医疗视频信号进行采样；
所述ARM电路，与所述FPGA电路连接，用于接收所述采样信号以控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径；
数字隔离器，与所述FPGA电路、视频处理电路连接，用于将电阻隔离后的所述医疗视频信号和控制信号输出至所述视频处理电路。
2.根据权利要求1所述内镜图像处理电路，其特征在于，还包括：
电源管理电路，所述电源管理电路包括电源管理芯片，所述电源管理芯片包括：第一电源管理芯片、第二电源管理芯片和第三电源管理芯片；
其中，所述第一电源管理芯片，与所述SRAM电路连接，用于为所述SRAM电路提供电压信号；
所述第二电源管理芯片，与所述FPGA电路连接，用于为所述FPGA电路提供电压信号；
所述第三管理芯片，与所述ARM电路、所述数字隔离器连接，用于为所述ARM电路、所述数字隔离器提供电压信号。
3.根据权利要求1所述内镜图像处理电路，其特征在于，所述SRAM电路，包括：第一SRAM子电路、第二SRAM子电路；
所述第一SRAM子电路的第一端与所述微型镜头电路的第一输出端连接，所述第一SRAM子电路的第二端与所述FPGA电路的第一总线接口端连接；
所述第二SRAM子电路的第一端与所述微型镜头电路的第二输出端连接，所述第二SRAM子电路的第二端与所述FPGA电路的第二总线接口端连接。
4.根据权利要求3所述内镜图像处理电路，其特征在于，所述ARM电路，还用于：
与所述FPGA电路连接，用于当接收所述采样信号时控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径为所述第一SRAM电路；
与所述FPGA电路连接，用于当所述采样信号结束时，控制所述FPGA电路的总线切换，切换所述FPGA电路的读写路径为所述第二SRAM电路。
5.根据权利要求1所述内镜图像处理电路，其特征在于，所述FPGA电路，包括：FPGA主芯片；
所述FPGA主芯片包括总线接口、高速串行收发器、数字信号处理器。
6.根据权利要求1～5中任一项所述内镜图像处理电路，其特征在于，还包括：
测试接口电路，与所述FPGA电路连接，用于提供对所述FPGA电路进行测试的接口。
7.根据权利要求6所述内镜图像处理电路，其特征在于，所述ARM电路包括：
ARM芯片，所述ARM芯片的型号包括ATM系列。
8.根据权利要求6所述内镜图像处理电路，其特征在于，所述SRAM电路包括：高速异步CMOS静态RAM。
9.根据权利要求6所述内镜图像处理电路，其特征在于，电源管理芯片的型号包括MIC系列。
10.一种内窥镜，其特征在于，包括：如权利要求1～9中任一项所述内镜图像处理电路。
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| CN202121131240.7U CN215534183U (zh) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 一种内镜图像处理电路和内窥镜 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114159007A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-03-11 | 极限人工智能有限公司 | 内窥镜、内窥镜影像系统以及手术机器人 |
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2021
- 2021-05-25 CN CN202121131240.7U patent/CN215534183U/zh active Active
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240521 Address after: 201600 room 402-1, building 40, No. 258, Xinzhuan Road, Xinqiao Town, Songjiang District, Shanghai Patentee after: Miaos medical technology (Shanghai) Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: Miaosi Medical Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: Room 402-1, building 40, No. 258, Xinzhuan Road, Songjiang District, Shanghai 201601 Patentee before: Miaos medical technology (Shanghai) Co.,Ltd. Country or region before: China |
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