內(nèi)窺鏡圖像高清處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)探討

任巖 濟(jì)寧市第一人民醫(yī)院

隨著醫(yī)療行業(yè)的快速發(fā)展，更加清楚直觀(guān)的反映了當(dāng)前醫(yī)療中存在的問(wèn)題，特別是當(dāng)前生病時(shí)的檢查，一些基礎(chǔ)的醫(yī)療設(shè)備和病人的病歷要加以完善。內(nèi)窺鏡的使用極大程度上提高了醫(yī)院的管理水平，提升醫(yī)院的工作效率以及服務(wù)質(zhì)量。另外，還能強(qiáng)化醫(yī)療資源利用率，清楚的檢查病人的身體素質(zhì)，保證病人的身體健康。

一、內(nèi)窺鏡的含義

醫(yī)院所使用的電子內(nèi)窺鏡是一項(xiàng)重要的檢查人體疾病的醫(yī)療設(shè)備儀器，該設(shè)備所呈現(xiàn)出來(lái)的圖像分辨率較高，并且色彩較為逼真，可以更加清楚直觀(guān)的為病人提供臨床的情況。近年來(lái)，伴隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字化處理技術(shù)也迅速發(fā)展，基于HDTV 技術(shù)的高清視頻成像已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢查的內(nèi)窺鏡使用當(dāng)中，成為了內(nèi)窺鏡最為主要的組成部分，合理有效的使用圖像高清處理是未來(lái)內(nèi)窺鏡應(yīng)用的重要方式。現(xiàn)階段，我國(guó)生產(chǎn)內(nèi)窺鏡的廠(chǎng)家只有FUJINON 的EPX-4400-HD 型，其中圖像高清分辨率僅僅為1080i，我國(guó)的內(nèi)窺鏡圖像高清處理還處在初級(jí)階段，并沒(méi)有十分明顯的成果。

二、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求

醫(yī)用內(nèi)窺鏡的高清處理和其他的圖像處理有著很大的不同，醫(yī)用內(nèi)窺鏡的分辨率是極高的，對(duì)于圖像的質(zhì)量有著較高的要求。所以，對(duì)于圖像的質(zhì)量和圖像的分辨率有著極高的要求。在分辨率上，要使用1080i60 的分辨率圖像，也就是1920X1080 進(jìn)行掃描，每一場(chǎng)的頻率為60Hz，這是當(dāng)前最為高標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)窺鏡圖像高清處理。圖像的質(zhì)量和編解碼有著十分重要的聯(lián)系，也就是說(shuō)編解碼的計(jì)算方法可以作為國(guó)際上通用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，即H.264，其中，編解碼有著四種完全不同的畫(huà)質(zhì)，分別是：Baseline- Profile，Main Profile，Extended-Profilc 以及High-Profile,其中High-Profile，即高清畫(huà)質(zhì)沒(méi)有損害的視頻編碼，也是目前最高的畫(huà)質(zhì)，該畫(huà)質(zhì)對(duì)于設(shè)備的要求也是極高的，視頻的分辨率要達(dá)到1080i60 才能滿(mǎn)足要求。

（二）系統(tǒng)的難點(diǎn)和措施

對(duì)于目前我國(guó)的內(nèi)窺鏡圖像處理而言，并沒(méi)有具備可以滿(mǎn)足1080i60 的高清視頻處理編解碼，另外，DSP 領(lǐng)域中，以德州最新推出的高清處理器DaVinci- HD 最為突出，可以有效的配合內(nèi)窺鏡進(jìn)行高清圖像處理。并且，高清視頻處理分為奇數(shù)和偶數(shù)，使用FPGA技術(shù)進(jìn)行DSP 處理，以有效的完成對(duì)視頻編碼的預(yù)處理，然后在進(jìn)行解碼和視頻合并，該設(shè)備的處理性能得以有效的提高，最終可以達(dá)到1080i60 的分辨率，配合High- Profile 進(jìn)行使用。

（三）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我國(guó)傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡圖像處理系統(tǒng)大多是采用PC 進(jìn)行視頻的配合和數(shù)據(jù)的采集，然后使用PowerPC 嵌入式處理器取代了原有的PC 技術(shù)，使用FPGA 和2 片DM6467 代替了視頻中的顯示器，采用這樣的方式，可以大大減少體積，同時(shí)減少成本，十分的有效。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是由DaVinci-HD 視頻編解碼子系統(tǒng)和PowerPC 子系統(tǒng)兩個(gè)部分構(gòu)成的，DaVinci-HD 視頻編解碼子系統(tǒng)進(jìn)行1080i60 高清圖像處理，進(jìn)而進(jìn)行H.264 的實(shí)時(shí)編碼和實(shí)時(shí)解碼,2 片DSP 則通過(guò)PCI 總線(xiàn)和PowerPC 子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和信息發(fā)送。

（四）子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)當(dāng)中，主要是為了獲取圖像信息，所以可以使用CCD 進(jìn)行獲取，所謂CCD 是一種設(shè)備，可以將光學(xué)的影像完全轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信息，而且CCD 提供的畫(huà)面分辨率是比較高的，在內(nèi)窺鏡使用中起著十分重要的作用，并且CCD 還可以進(jìn)行感應(yīng)，將光信號(hào)合理的轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)字信息處理，處理之后，信息可以通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存，然后達(dá)到顯示器進(jìn)行圖像顯示，使用液晶電視進(jìn)行顯示，再結(jié)合彩色的過(guò)濾裁片進(jìn)行過(guò)濾，最終達(dá)到圖像顯示的效果，內(nèi)窺鏡的圖像高清處理得以有效應(yīng)用，不斷的推動(dòng)醫(yī)學(xué)界的進(jìn)步和發(fā)展，準(zhǔn)確的診治人們的疾病。

三 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，內(nèi)窺鏡在醫(yī)療領(lǐng)域起著十分重要的作用，醫(yī)學(xué)的內(nèi)窺鏡是使用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)以及圖像處理技術(shù)進(jìn)行完善和發(fā)展的設(shè)備，是我國(guó)醫(yī)療中較為常用的醫(yī)療儀器，使用內(nèi)窺鏡醫(yī)生可以清楚直接的查看病人的內(nèi)臟情況，當(dāng)出現(xiàn)任何問(wèn)題時(shí)，醫(yī)生可以及時(shí)的進(jìn)行診治，防止病情加劇，是醫(yī)生進(jìn)行臨床診斷、病情根治和后續(xù)治療的重要基礎(chǔ)，內(nèi)窺鏡圖像高清處理技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中會(huì)得以廣泛的應(yīng)用。