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1、摄像系统基础知识,范卫东 SBJ MedSurg Marketing,什么是 CCD ?,CCD晶片是光电耦合器（Charge Couple Device）的简称，它能够将光线变为电荷，并可将电荷存储及转移，形成光图像到电子图像的转换 Chip 晶片上存在很多光敏单元-像素(pixel),像素,CCD,单晶片与三晶片,单晶片（1-chip）摄像机 所有的颜色通过一块晶片处理，色彩还原不好 682 x 492 = 335,544 pixels 三晶片（3-chip）摄像机 先通过棱镜将光线分为三原色光，通过三块镜片分别处理，色彩还原好 3 x (1280 x 1024) = 3,932,160
2、pixels,三晶片摄像头的棱镜,优点：体积更小 - 摄像头更轻，更可靠 光圈更小 - 景深更大，聚焦更好 更小的CCD -像素密度更高，分辨率更高 更小的滤光片 - 更精确的色彩还原,777/782,988/1088/1188,三晶片摄像头的棱镜,镜子,棱镜,图像信号采集方式,Interlace Scan 隔行扫描 Progressive Scan 逐行扫描,Interlaced Scan隔行扫描,1 Field of Interlaced Image (1/2 of the image),50年前的技术 2组相互交错的信号组成一幅完整的图像 60Hz的行频每秒只能形成30幅图像 图像闪烁明
3、显 除了个别高清摄像机外，其他的均采用隔行扫描的CCD,High Definition - Progressive Scan高清晰度逐行扫描技术,1组信号即可形成一幅完整的图像 60Hz的行频每秒可形成60幅完整的图像 图像质量成倍提高，无闪烁，亮度增强，细节再现，尤其是动态图像 需要高端显示设备与之匹配,1088iHD progressive CCD,Interlaced Scan,图像信号输出方式,模拟 RGB 红绿蓝三种颜色分色输出 S-VHS or Y/C 复合信号 亮度和色度分开输出 Composite 视频信号输出（Video) 所有的图像信号由一条线混合输出 VGA-RGBHV
4、视频图像阵列 数字 SDI DVI DVI光纤输出 DV即IEEE 1394 （可选）,视频信号的种类及接口,BNC（同轴电缆卡环形接口）接口,S 端子视频线（S-Video Cable）,视频信号的种类及接口,视频信号的种类及接口,RGB 视频线（RGB Cable） 红绿蓝三色分离传输。,混合同步,视频信号的种类及接口,DVI 数字视频线（Digital Visual Interface， 29 Pin）,SDI数字传输接口 （Serial Digital Interface ）,和Video不可混淆,VGA连线及接口,光纤输出口,视频信号的种类及接口,摄像系统的参数,三个传统的量化指标：
5、此三个量化指标一般是基于普通的医用模拟摄像系统产生的，现仍是适用于普通的摄像系统 水平分辨率 最低照度 信噪比,定义：反映摄像系统所形成图像的清晰程度 来源于模拟信号CRT监视器时代 技术上说，水平解析线是指画面高度下人眼能分辨的垂直线。 换句话说，它就是在一个宽度等于画面高度的区域里能分辨出来的黑白线条的数量。 其测定方式用专用分辨率卡,水平分辨率（线）,摄像系统的参数,水平分辨率测试板,摄像系统的参数,最低照度 (lux) 意义：反映摄像系统对于光的敏感程度 单位：lux or footcandle 1 Footcandle = 10 lux,摄像系统的参数,摄像系统的参数,信噪比(dB)
6、 信噪比：图像信号与噪声的比值 该比值说明图像与真实影像的差异 单位：(dB) 数值越高，图像越好,水平分辨率(线) 高-好 最低照度 (lux) 低-好 信噪比(dB) 高-好,摄像系统的参数,现在的基于数字化摄像系统的参数 1、水平分辨率 2、图像输出像素 3、最高级视频输出口：是否拥有DVI或HD-SDI接口 4、图像扫描方式：隔行还是逐行,摄像系统的参数,摄像系统的参数,图像输出像素,图像输出像素一般又称摄像系统的“分辨率”，它是指单幅图像信号的扫描规格，用“水平像素垂直像素”来表达的，其单位不是“线”，而是“点”。 如：1024 768 1280 1024 1920 1080 分辨率
7、最初仅适用于计算机领域，不适用于视频领域（用水平分辨率），当医用数字摄像机推出后，现也作为数字医用摄像机图像输出格式的物理表达写入说明书。 分辨率不是指人的主观感觉，而是指在摄录、传输和显示过程中所使用的图像质量记录指标，以及显示设备自身具有的表现图像细致程度的固有屏幕结构，说具体点就是指单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格。,摄像系统的参数,图像输出像素即分辨率,摄像系统的参数,分辨率只是单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格，是清晰度的决定因素之一。 水平分辨率表达的是指人眼宏观看到的图像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终图像的主观感觉。 可以讲摄像系
8、统的清晰度是由水平分辨率测量卡测出来的。 摄像系统真正比较水平分辨率才有实际意义！,分辨率与水平分辨率,1920*1080,960*540,摄像系统的参数-分辨率,这两幅画的清晰度是一样的吗？,国际上对分辨率的分类,HDTV,标清,高清晰度（HD）就是分辨率高于标准清晰度（SD）。标准清晰度通常指分辨率达到 XGA （1024 x 768）。,关于高清晰度HD与HDTV,1088及1188分辨率均为12801024P，超过720p分辨率，按就低原则，归入720P格式。,HDTV是美国电影电视工程师协会（SMPTE）1981年制定的高清数字电视的格式标准 。它有以下三种格式：1080i、720P
9、及1080P。其中的i是interlace，代表隔行扫描;P是Progressive，代表逐行扫描。 1080i格式，分辨率为19201080i/60Hz； 隔行扫描 720p格式，分辨率为1280720p/60Hz； 逐行扫描 1080p格式，分辨率为19201080P 逐行扫描HDTV两个必备条件：1、图像必须是16：9的宽高比2、分辨率为1080i或720P或1080P,关于高清晰度HD与HDTV,关于高清晰度HD与HDTV,高清晰度（HD）就是分辨率高于标准清晰度（SD）。标准清晰度通常指分辨率达到 XGA （1024 x 768）。 对宽高比无要求。 高清电视（HDTV）是一种要求使
10、用 16:9宽高比的标准。 720P、1080i及1080P,关于高清晰度HD与HDTV,HD,HDTV,关于高清晰度HD与HDTV,关于4：3 与 16：9,关于4：3 与 16：9,?,?,关于4：3 与 16：9,屏幕宽高比,目前手术室通用的规格,目前大部分HD电视常用的规格,Scope Info Loss: 32.7% Vertical: 25.3% Horizontal: 7.4%,Scope Info Loss: 45.6% Vertical: 40.2% Horizontal: 5.4%,摄像控制台的操作,电源开关,增益,白平衡,数码增强,手术模式选择,LCD显示屏,摄像头插口,
11、调整白平衡（WHITE BALANCE） 告诉机器哪个是白色，机器会记住并且以此为基准还原其他颜色,预热光源 增益置于标准位置（无增益） 白色充满整个视野 调整焦距至清晰位置 按下 WHITE BALANCE 键 3 秒 图像不能晃动，监视器色彩稳定2秒钟 屏幕显示“WB OK” 也可通过遥控按键调白平衡 也可通过声控系统调白平衡,电子快门（SHUTTER）,如果光源置于自动调光状态，SHUTTER置于标准状态（关闭） 如果光源无自动调光功能或置于手动调光状态，则要求摄像系统的SHUTTER置于开启状态,增益（Gain）,正常状态，至于标准状态（关闭） 以下情况使用增益 图像较暗的手术 旧的镜
12、子 断点较多的光纤 较差的光源 视角较大的镜子(因光的直线传播),增益使信噪比（S/N ratio）降低！,数字化图像放大,摄像头上控制图像数字放大 1.5倍，分为64级 8级图标显示 ,没有光亮度损失 无需重新调整焦距 无需庞大的光学接头 操作简单，单手控制,史赛克光学变焦接头,光学变焦与数字变焦,光学变焦 是依靠光学镜头结构来实现变焦，变焦方式与相机差不多，就是通过摄像头的镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物 Stryker拥有光学变焦摄像头 数字变焦 即digital zoom，实际上是画面的电子放大，把原来CCD影像感应器上的一部份像素使用“插值”处理手段做放大,将CCD影像感应器上的像
13、素用插值算法将画面放大到整个画面。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下降。,STORZ带光学变焦的摄像头,光学变焦与数字变焦,镜子的放大倍数,Scopes Distance (mm from object to tip end),高光过滤功能（AG）,数字化的处理消除了图像中的高光点,临界点,高光区,对于出血较多的手术，更能体现出其优点，因为局部反光导致的整体图像偏暗的情况，可以得到极大的改善,数字增强系统-立体化效果,对比度增强 细节增强 边缘锐利 8 级条码显示 E,使解剖结构的细节部分得到增强,摄像头的设计,High Definition, HD-高清晰度 3 c
14、hip-三晶片 1 chip-单晶片,摄像头的设计,摄像头人体工程学设计,特点（Features） 握持舒适 阳极电镀处理外壳 侧面定位槽 重量轻 体积小 遥控功能,好处（Benefits） 减低疲劳 牢固耐用 易于掌控 减低疲劳 容易握持 方便操作,摄像头与镜子的连接,摄像头的光学接头,摄像头的光学接头,摄像头的光学接头,摄像头的光学接头,摄像头的光学接头,优异的量化指标 水平分辨率 最低照度 信噪比 体贴的人体工学设计 最轻最小的摄像头 简单的操作界面 强大的遥控功能,领先的技术细节 逼真的色彩还原 黄金接头 可浸泡摄像头 加强型抗干扰连线 光辉的摄像机生产历史 第一台三晶片摄像机 第一台HD摄像机 最高的市场份额,史赛克摄像系统的优势,谢谢大家！,
