TW201503866A - 數位訊號傳輸之內視鏡系統 - Google Patents

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Kuo-Tsai Hsieh
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Abstract

本發明提供一數位訊號傳輸之內視鏡系統，包含一探測管、一高畫素影像擷取單元、一發光模組、一數位訊號傳輸單元以及一影像處理單元。影像擷取單元位於探測管的中空管體內，該高畫素影像擷取單元具有一鏡頭以及一數位感光模組，發光模組位於該鏡頭周圍，用以提供一光源，該數位感光模組透過該光源產生一數位影像訊號，數位訊號傳輸單元亦位於探測管的中空管體內，且連接於該影像擷取單元；影像處理單元具有一分析模組以及一顯示模組，分析模組對數位影像訊號進行分析處理後產生一影像輸出訊號，顯示模組對應影像輸出訊號顯示一檢測影像。

Description

數位訊號傳輸之內視鏡系統
本發明係有關一種內視鏡系統，特別是一種數位訊號傳輸之內視鏡系統。
習知當需長距離傳送影像時，因類比訊號的能量衰減程度較數位訊號低，因此內視鏡的訊號傳輸介面均為類比式傳輸，習知內視鏡之影像傳送流程是經由影像感測元件內之放大器及類比數位轉換器(ADC)，先將影像轉換為數位訊號，再藉由數位類比轉換器(DAC)將數位訊號再轉為類比訊號，以雙絞線或同軸電纜進行長距離訊號傳送，進而再藉由影像處理電路將類比訊號轉換成標準Video格式，最後傳送至顯示屏幕以顯示影像。
使用類比方式傳送訊號時，因頻寬會受到限制，而無法提高傳輸速度，當傳輸高畫素高解析度之影像訊號時，將造成訊號難以即時傳送造成影像遲延。
綜上所述，即使習知類比式的內視鏡具有長距離傳輸的能力，但亦有解析度不高之限制，因解析度不高，也造就傳輸資料不大，傳輸效率低，雖因傳送距離長，可運用面廣，但品質有限，將影像放大後，經常無法判別相關重要資訊，品質低落。
此外，雖然近年來具有高畫素高解析度攝影功能的數位相 機及手機相關技術已相當成熟，但其內部影像感測元件與作為接收端的主機板之間的距離很短，大多只有不到1公分的距離，因此數位相機及手機相關的數位訊號傳輸技術並無法使用在內視鏡領域中。
有鑑於此，本發明提供一種數位訊號傳輸之內視鏡系統，透過此數位訊號傳輸之內視鏡系統可以解決上述之缺點。
本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統包含一探測管、一高畫素影像擷取單元、一發光模組、一數位訊號傳輸單元、一影像處理單元以及一控制單元。
本發明之探測管為一中空管體，且探測管具有一第一端以及一第二端，高畫素影像擷取單元位於探測管的中空管體內，該高畫素影像擷取單元具有一鏡頭以及一數位感光模組，其中該鏡頭位於該第一端，且該數位感光模組連結於該鏡頭，該數位感光模組可將該鏡頭周圍的環境影像轉換產生一數位影像訊號。
本發明之發光模組位於該鏡頭周圍，用以提供一光源。
本發明之數位訊號傳輸單元亦位於該中空管體內，且連接於該高畫素影像擷取單元。
本發明之影像處理單元連接於探測管的該第二端，且具有一判斷模組、一分析模組、一顯示模組以及一電力供應模組。
數位訊號傳輸單元將來自數位感光模組的數位影像訊號傳送至影像處理單元時，判斷模組會先判斷此時的數位影像訊號是否符合一預期規範的訊號；若此時的數位影像訊號確實符合該預期規範的訊號，則分析模組將對該數位影像訊號進行分析處理後產生一影像輸出訊號，最後，該顯示模組對應該影像輸出訊號顯示一檢測影像。
電力供應模組除了供應電力給影像處理單元，亦可提供電力給高畫素影像擷取單元以及發光模組，本發明不以此為限。
本發明之控制單元連接於該高畫素影像擷取單元以及該發光模組，用以控制該高畫素影像擷取單元的作動方式以及調整該發光模組的亮度，本發明不以此為限。
本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統直接以數位訊號取代現存類比訊號的傳輸方式，可長距離傳送大量的訊號資料，並克服了數位訊號易受干擾的問題，不僅具有傳送距離長，可運用面廣的優點，還可得到高解析度的影像。
緣是，本發明係針對以上問題加以研究，經長時間之設計與開發，進而完成本案「數位訊號傳輸之內視鏡系統」，用以解決習知技術未能達成之標的。
2‧‧‧數位訊號傳輸之內視鏡系統
20‧‧‧探測管
201‧‧‧第一端
202‧‧‧第二端
30‧‧‧高畫素影像擷取單元
301‧‧‧鏡頭
302‧‧‧數位感光模組
40‧‧‧發光模組
50‧‧‧數位訊號傳輸單元
60‧‧‧影像處理單元
601‧‧‧判斷模組
602‧‧‧分析模組
603‧‧‧顯示模組
604‧‧‧電力供應模組
70‧‧‧控制單元
第一圖係本發明之數位訊號傳輸之內視鏡系統的示意圖。
為讓鈞局貴審查委員及習於此技術人士，對本發明之功效完全了解，茲配合圖示及圖號，就本發明較佳之實施例說明如下：請參考第一圖，其係本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統的示意圖，本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統2包含一探測管20、一高畫素影像擷取單元30、一數位訊號傳輸單元50以及一影像處理單元60。
本發明之探測管20為一中空管體，且探測管20具有一第一端201以及一第二端202，且探測管20可為非導電材質。本案不以此為限。
本發明之高畫素影像擷取單元30位於探測管20的中空管體內，該高畫素影像擷取單元30具有一鏡頭301以及一數位感光模組302，其中該鏡頭位於該第一端201，且該數位感光模組302連結於該鏡頭301，該數位感光模組302可將該鏡頭301周圍的環境影像轉換產生一數位影像訊號。
一實施例中，該高畫素影像擷取單元30屬於USB video class(UVC)設備，也就是說，本案的影像擷取單元30可以在不需要安裝任何驅動程式下隨插即用，本案不以此為限。
一實施例中，該高畫素影像擷取單元30可為網路攝影機(webcam)，本案不以此為限，使用網路攝影機作為該高畫素影像擷取單元30，可大幅降低架構本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統2的成本。
一實施例中，該數位感光模組302為一電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)或一互補式金屬-氧化層-半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)，本案不以此為限。
本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統2可包含一發光模組40，本發明之發光模組40位於該鏡頭301周圍，該發光模組40可為一個或複數個，用以提供一光源，一實施例中，發光模組40可為發光二 極體(Light-Emitting Diode,LED)，本案不以此為限。
不論該數位感光模組302為CCD或CMOS，其皆係用以記錄光線變化的半導體，因此，當探測管20伸入待測物體內進行探測時，可能會遭遇光線不足的情況，透過發光模組40所提供的光源照射，且光線進入鏡頭301後，數位感光模組302可以感應光線，並將鏡頭301周圍的環境影像轉變成數位影像訊號，本案不以此為限。
本發明之數位訊號傳輸單元50亦位於該中空管體內，且連接於該影像擷取單元30，用以傳輸該數位感光模組302所產生之數位影像訊號，該數位訊號傳輸單元50可為一通用序列匯流排(USB)纜線，本案不以此為限。
一實施例中，本發明之數位訊號傳輸單元50為多蕊共地的結構，因此具抗高雜訊干擾功能，可長距離傳送大量的數位影像訊號，進而能提高訊號傳輸效率。
於本發明中，該高畫素影像擷取單元30所擷取之影像畫素係大於30萬畫素，因此會產生大量的數位影像訊號，搭配上述之數位訊號傳輸單元50，才可有效且完整地將數位影像訊號傳輸至影像處理單元60。
本發明之影像處理單元60連接於探測管20的該第二端202，用以處理數位影像訊號，該影像處理單元60包含一判斷模組601、一分析模組602、一顯示模組603以及一電力供應模組604。
該數位訊號傳輸單元50將來自數位感光模組302的數位影像訊號傳送至影像處理單元60時，判斷模組601會先判斷此時的數位影像訊號是否符合一預期規範的訊號；若此時的數位影像訊號確實符合該預期規範的訊號，則分析模組602將對該數位影像訊號進行分析處理後產生一影像輸出訊號，最後，該顯示模組603對應該影像輸出訊號顯示一檢測影像。
一實施例中，該預期規範可以是USB video class(UVC)，本發明不以此為限，於此實施例中，該判斷模組601係安裝有支援UVC的作業系統，例如Linux、Mac OS X、Windows或是Solaris，本發明不以此為限。
一實施例中，該分析模組602可為一解碼器，透過解碼器將數位影像訊號進行解碼並轉換為高清晰度多媒體接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI)的訊號後，再藉由顯示模組603對應該HDMI訊號顯示一檢測影像，本發明不以此為限，HDMI是一種全數位化影像和聲音傳送接口，可以傳送未壓縮的音頻及視頻信號，由此可知，透過本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統可以將目標區域的影像清楚呈現出來。
一實施例中，該檢測影像之解析度可為720p、1080i或1080p，本發明不以此為限。
一實施例中，顯示模組603可為一具有高解析顯示能力的螢幕，例如高畫質訊號(High Definition或Full High Definition)的顯示器，本發明不以此為限。
影像處理單元60的電力供應模組604除了供應電力給影像處理單元60，亦可提供電力給高畫素影像擷取單元30以及發光模組40，本發明不以此為限。
本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統2更可包含一控制單元70，係連接於該高畫素影像擷取單元30以及該發光模組40，用以控制該高畫素影像擷取單元30的開啟、關閉、錄影、拍照等作動方式，也可用以控制該發光模組40的開啟、關閉以及亮度調整，本發明不以此為限。該控制單元70可使用按鍵、滾輪、觸控界面、語音輸入等方式進行控制操作，本發明不以此為限。
一實施例中，可進一步地將該影像處理單元60以及該控制單元70整合於一手持式主機內，本發明不以此為限。
本發明所提供的數位訊號傳輸之內視鏡系統直接以數位訊號取代現存類比訊號的傳輸方式，並克服了數位訊號易受干擾的問題，可長距離傳送大量的數位訊號資料，不僅具有傳送距離長，可運用面廣的優點，還可得到高解析度的影像。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧數位訊號傳輸之內視鏡系統
20‧‧‧探測管
201‧‧‧第一端
202‧‧‧第二端
30‧‧‧高畫素影像擷取單元
301‧‧‧鏡頭
302‧‧‧數位感光模組
40‧‧‧發光模組
50‧‧‧數位訊號傳輸單元
60‧‧‧影像處理單元
601‧‧‧判斷模組
602‧‧‧分析模組
603‧‧‧顯示模組
604‧‧‧電力供應模組
70‧‧‧控制單元

Claims (10)

  1. 一種數位訊號傳輸之內視鏡系統，包含：一探測管，為一中空管體，且具有一第一端以及一第二端；一高畫素影像擷取單元，位於該中空管體內，該影像擷取單元具有一鏡頭以及一數位感光模組，其中該鏡頭位於該第一端，且該數位感光模組連結於該鏡頭，該數位感光模組產生一數位影像訊號；一數位訊號傳輸單元，位於該中空管體內，且連接於該高畫素影像擷取單元，用以傳輸該數位影像訊號；以及一影像處理單元，連接於該第二端，且具有一分析模組以及一顯示模組；其中，該數位訊號傳輸單元將該數位影像訊號傳送至該分析模組，該分析模組對該數位影像訊號進行分析處理後產生一影像輸出訊號，該顯示模組對應該影像輸出訊號顯示一檢測影像。
  2. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，更包含一發光模組，位於該鏡頭周圍。
  3. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該數位感光模組為一電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)。
  4. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該數位感光模組為一互補式金屬-氧化層-半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)。
  5. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該影 像處理單元更包含一判斷模組。
  6. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該影像處理單元更包含一電力供應模組。
  7. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該數位訊號傳輸單元為一通用序列匯流排(USB)纜線。
  8. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該檢測影像之解析度為720p、1080i或1080p。
  9. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該高畫素影像擷取單元屬於USB video class(UVC)設備。
  10. 如請求項1所述之數位訊號傳輸之內視鏡系統，其中該分析模組為一解碼器。
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