光学工程与光电子学术论坛光学工程与光电子学术论坛光学工程与光电子学术论坛光学工程与光电子学术论坛 报告报告报告报告便携式电子内镜成像系统的便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计硬件平台设计 总体方案设计总体方案设计总体方案设计总体方案设计2 2硬件模块设计硬件模块设计硬件模块设计硬件模块设计3 3总结总结总结总结4 41 1课题背景课题背景课题背景课题背景报告提纲报告提纲 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》 一、课题背景一、课题背景 目前所用内镜诊治系统（主机）体积较大，通常需要台车放置、必须在特定的场地和环境下才可使用，无法满足野战、救灾等条件下的需求，阻碍着野战内外科多种疾病的急救和及时诊治本项目拟研制一款结构精简的便携式电子内镜系统电子内镜电子内镜 一、课题背景一、课题背景l显示器、键盘、图像处理器、蓄电池集成为一体l视频接口拓展，用笔记本电脑代替台式PC工作站 《《便携式电子内镜硬件设计便携式电子内镜硬件设计便携式电子内镜硬件设计便携式电子内镜硬件设计》》3D3D内窥镜内窥镜内窥镜胶囊内窥镜胶囊 二、总体方案设计二、总体方案设计lXilinx在2011推出的ARM+FPGA双核架构片上系统。
lARM采用Cortex-A9处理器lARM与FPGA通过AXI总线连接•AXI_LITE•AXI4•AXI_STREAMlARM与FPGA共享内存处理器处理器 ZYNQ 7000 SOCZYNQ 7000 SOC 1. 实物图实物图 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》 2. 系统设计方案系统设计方案 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》 视频采集视频采集 视频采集模块对视频采集模块对TVP5150芯片进行配置，芯片进行配置，TVP5150输输出标准的数据出标准的数据，对有效数据进行采集，并进行数据位的合，对有效数据进行采集，并进行数据位的合并，输出并，输出24位的位的CrCbY数据和行场同步信号给下一个模块数据和行场同步信号给下一个模块三、硬件模块设计三、硬件模块设计◇ 输出数据： PAL制式 ：偶行、偶行…奇行、奇行… 帧频 ：25帧/s 分辨率 ：720*576 数据格式：4:2:2的Y、Cr、Cb (CbCb、、Y Y、、CrCr、、Y Y、Cb、Y…) 一个像素：YCbCr 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》TVP5150总数据量：625行(576行有效)，1728字节(1440字节有效，720个Y，360个Cb，360个Cr)1-231-23行行无效行无效行24-31124-311行行288288行偶数行行偶数行312-336312-336行行无效行无效行337-624337-624行行288288行奇数行行奇数行625625行行无效行无效行 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》数据位合并数据位合并CrYCbYCrY时钟 pclkCrCbYCrCbY采集的数据采集的数据输出的数据输出的数据每隔两个时钟周期输出一个数据，每隔两个时钟周期输出一个数据，输出数据的时钟频率是输出数据的时钟频率是pclk的二分频的二分频 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》YCbCr_to_RGBaxi streamGamma correctionaxi streamaxi streamColor correctionaxi streamvdmaSDRAM 颜色空间转换模块颜色空间转换模块 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》 gamma correction 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》CRT显示器亮度响应曲线gamma correction color correction 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》Axi_streamvdmaDDR3 SDRAMPS arm部分S2MM_DMACR控制寄存器控制寄存器S2MM_DMASR状态寄存器状态寄存器S2MM_VISIZE场尺寸寄存器场尺寸寄存器S2MM_HSIZE行尺寸寄存器行尺寸寄存器S2MM_STRIDE两行之间间距两行之间间距S2MM_ADDR1写地址写地址1S2MM_ADDR2写地址写地址2S2MM_ADDR3写地址写地址3vdmavdma模块模块 《《便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计便携式电子内镜成像系统的硬件平台设计》》奇偶行交叉存储奇偶行交叉存储偶数行 0奇数行 0偶数行 1奇数行 1偶数行 2奇数行 2偶数行 3奇数行 3…………address1*(vdma_base+s2mm_addr1) = (unsigned int) address1;*(vdma_base+s2mm_addr2) = (unsigned int)( address1+720*4);*(vdma_base+s2mm_ STRIDE) = (unsigned int)(720*4*2); 显示模块显示模块 《《便携式电子内镜硬件设计便携式电子内镜硬件设计便携式电子内镜硬件设计便携式电子内镜硬件设计》》视频分辨率：720*576显示分辨率：640*480*VDMASDRAMdisplay液晶屏液晶屏armmode:640*480800*6001280*720 光电成像与检测技术实验室光电成像与检测技术实验室光电成像与检测技术实验室光电成像与检测技术实验室 报告报告报告报告实验结果实验结果 总结总结四、总结四、总结实现了对ccd摄像头的视频采集FPGA部分的图像处理算法设计图像的分辨率为720*576，帧频为25帧每秒，满足便携式电子内镜的要求，并且性能稳定、功耗低，在医用便携式内窥镜领域有较好的应用前景 Thanks光学工程与光电子学术论坛光学工程与光电子学术论坛光学工程与光电子学术论坛光学工程与光电子学术论坛 报告报告报告报告 。