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1、1内窥镜影像技术及发展内窥镜影像技术及发展 医学工程科医学工程科 郭郭 赤赤内窥镜影像系统包括内窥镜影像系统包括: 5部分部分一、光学视镜一、光学视镜二、医用摄像机二、医用摄像机三、医用监视器三、医用监视器四、冷光源四、冷光源五、刻录系统五、刻录系统（一）光学视镜（一）光学视镜-柱状镜系统柱状镜系统 30、0、70（二）医用摄像机的发展1982- 第一支可浸泡第一支可浸泡的摄像头的摄像头 (Syn-Optics)1989- 第一台医用三晶片摄像机第一台医用三晶片摄像机 (Stryker)1992- 第一个实现第一个实现S-Video输出输出1999- 第一台数字变焦第一台数字变焦及数字增强功能
2、及数字增强功能888,RGB+同步同步2001-第一台真正第一台真正数字化的摄像机数字化的摄像机9882004-第一台高清晰度第一台高清晰度（High Definition，HD）摄像机摄像机10881981-史赛克介入史赛克介入Endo领域领域2008-第二代高清晰度第二代高清晰度（High Definition，HD）摄像机摄像机11882010-第三代高清第三代高清（High Definition，HD）摄像机摄像机1288（三）单晶片与三晶片5单晶片（单晶片（1-chip）摄像机）摄像机 所有的颜色通过一块晶片处理，色彩还原不好所有的颜色通过一块晶片处理，色彩还原不好 682 x 49
3、2 = 335,544 pixels三晶片（三晶片（3-chip）摄像机）摄像机 先通过棱镜将光线分为三基色光，通过三块镜片分先通过棱镜将光线分为三基色光，通过三块镜片分别处理，色彩还原好别处理，色彩还原好 3 x (1280 x 1024) = 3,932,160 pixels（四）三晶片摄像头的棱镜6（五）图像信号采集方式逐行扫描将占主导Interlace Scan 隔行扫描 Progressive Scan 逐行扫描7INTERLACED SCAN隔行扫描850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幅图像图像闪烁明显1 Field of Interl
4、aced Image (1/2 of the image)（六）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91 Field of Progressive Image (All of the image)10Interlace Scan with Motion ArtifactProgressive Scan eliminates Motion Artifact（七（七）图像信号输出方式将以）图像信
5、号输出方式将以DVI信号输出为主导信号输出为主导模拟:4Composite 视频信号输出（Video)：所有的图像信号由一条线混合输出S-Video，Y/C超级视频：复合信号，亮度和色度分开输出 RGB ：红绿蓝三种颜色分色输出VGA-RGBHV ： 视频图像阵列数字:4SDIDVIDVI光纤输出DV即IEEE 1394 （可选）11类别信号名称线缆形式接口特点最高分辨率模拟Composite普通视频Video单同轴线BNC,视频线所有图像信号由一条线混合输出200-300线S-Video，Y/C超级视频四芯线缆四针S端子色度亮度分开输出500-600线RGB（色差分量）四同轴线,rgb+同步
6、RGB视频线红绿蓝三种颜色分色输出无限制高清模拟VGA即RGBHV（视频图像阵列）五同轴或更多,电脑15针,电脑接口色度分离,双同步无限制数字SDI （串行数字视频）单同轴线BNC串行化,远距离800600DVI （数字视频接口）（DVII）28芯线244针VGA的数字化，可转接为VGA无限制DVI光纤传输光纤（X4） Lucent 连接器光纤 (X4) （推入式）远距离传输信号不衰减无限制12（八）视频信号的种类及接口13BNC（同轴电缆卡环形接口）接口 S S 端子视频线端子视频线 （S-Video CableS-Video Cable）VGA即即RGBHV接口接口RGB 视频线（RGB
7、Cable） 红绿蓝三色分离传输。 2024/9/2014DVI 数字视频线（Digital Visual Interface， 28 Pin ,24+4） 2024/9/201516光纤输出口光纤输出口（九）关于高清晰度HD与HDTV(容易混淆)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）是一种要求使用 16:9宽高比的标准。720P、1080i及1080P17 HDTV是美国电影电视工程师协会美国电影电视工程师协会（SMPTE）制定的高高清数字电视清数字电视的格式标准 。它有以下三种格
8、式：1080i、720P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( 1920/120=16，1080/120=9，16:9) 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关于高清晰度关于高清晰度HD与与HDTV（十）关于高清晰度HD与HDTV19HDHDTV关于高清晰度HD与HDTV2021
9、（十一）关于（十一）关于4：3 与与 16：94:3比16:9 多12.9%的信息量关于4：3 与 16：9（十二）屏幕宽高比（十二）屏幕宽高比目前手术室通用的规格目前手术室通用的规格目前大部分目前大部分HD电视常用的规格电视常用的规格Scope Info Loss: 32.7%Vertical: 25.3%Horizontal: 7.4%Scope Info Loss: 45.6%Vertical: 40.2%Horizontal: 5.4%高清晰度（HIGH DEFINITION, HD）NameResolutionVGA640x480SVGA800x600XGA1024x768SXGA1
10、280x1024UXGA1600x120024High Definition (SXGA: 1280x1024, Progressive Scan CCDs, 1088、1188、1288STORZ Image 1 HD、Olympus CV-180High Resolution (XGA: 1024x768, Interlaced Scan CCDs, 988, Dyonics, Linvatec)Standard Definition (VGA: 768x480, Storz SDI)（十三）反映摄像系统所形成图像的清晰程度水平分辨率：单位：线（TVL）图像输出像素：图像的大小揭秘揭秘“1
11、2亿像素亿像素”政协开幕照政协开幕照图片放大图片放大 1288HD VIDEO SYSTEM 确确保保手手术安安全全，方方便便操操作作兼兼容容性性好好，全全院院通通用用便便于于操操作作，保保证安安全全安安全全，适适合合直直视手手术更更加加聚聚光光，输出出亮亮度度增增加加而而热量量不不增增加加适适合合各各种种手手术要要求求实时监测灯灯泡泡使使用用情情况况 （十三）1288的特点及好处 三种输出格式：19201080p， 12801024p， 1280720p，清晰明丽水平分辨率：1100线 HD（4：3）与HDTV（16：9）皆兼容，满足多种需求 业界唯一液晶触摸控制面板，方便操作，且与摄像头形
12、成“双保险” 九种专业手术模式，根据每一种手术不同的要求“量身订制” 业界唯一支持无线传输无损无压缩1080p全高清信号，将手术室解决方案做到极致 业界唯一1080p全高清一字型摄像头，为单孔腹腔镜技术提供完美解決方案 真正完全自定义摄像头按钮功能，尊重手术者使用习惯 中文操作界面，方便操作 纯摄像头仅重90克，业界最轻二、医用监视器的发展CRT-普通液晶-高清液晶-双路信号液晶2024/9/2031（一）高清监视器4：3及16：92024/9/20321600*12001920*1200（二）画上画、画外画、画中画方便双镜联合2024/9/2033三、冷光源的发展卤素灯-小功率氙灯-大功率氙
13、灯-椭球形氙灯-LED灯2024/9/2034专利Align-Lock技术，“自动对焦”无光损失真正的冷光 LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多真正纯净白光，不含红外线与紫外线难以置信的超长使用时间（理论上六万到十万小时） 愉悦的低成本体验（不需换灯泡）超低能耗，绿色环保触摸屏安全启动LED灯只需直流电压 (低电压, 无害)，而启动氙灯 需要高频交流电压， 一旦触碰，危及生命！（一）（一）LED冷光源冷光源 特点及好处特点及好处（二）二）二）二）L9000 LEDL9000 LED冷光源冷光源冷光源冷光源( (已经登陆中国大陆已经登陆中国大陆已经登陆中国大陆已经登陆中国大陆) )2
14、024/9/2037四、SCIENTIFIC DATA CENTER SDC 科学资料中心刻录系统的发展Stryker最新的数字化图像刻录系统双通道刻录（双镜联合手术）SDC Ultra 可以在手术过程中采集静态及动态视频图像，并经过数字化处理，将图像文件储存于CD、DVD或其他USB设备，亦可将上述文件直接上传到互联网中文界面SDC pro - SDC pro2 - SDC HD - SDC Ultra 五、单反相机、单电相机与卡片机的区别单反相机、单电相机与卡片机的区别 单反相机：单反相机：有五棱镜和反光镜，光线透过镜头到五棱镜、反光镜，然后到达CCD，优点优点：CCD大，可交换镜头,机械
15、快门，光学取景，所以画质好，缺点：体积大，重量大，不方面携带。单电相机：单电相机：无五棱镜和反光镜，拍摄者在电子显示屏上看到的景物，可能会比实际瞄准的要迟几秒，优点：优点：CCD处于单反和卡片机之间，可交换镜头，性能介于单反和卡片机之间。卡片机：（卡片机：（便携式数码相机）的成像原理与单电相机是一样的，不适于抓拍，优点：优点：便于携带，重量轻，体积小。缺点：缺点： CCD较小，不能更换镜头，液晶屏取景，有明显的快门时滞，没有前两者的效果好，也有少数高端卡片机有较大的CCD,快门也经过改进，如：富士X100。 总之，单电相机是介于单反相机和卡片机之间的一种，它既不如单反相机的“快”，又不如卡片机
16、便携，主要的好处是可以更换相机镜头,便携较好。能满足家用和旅行使用，对于摄影师或者摄影爱好者：可用来做备用机使用。决定画质的关键因素：感光元件CCD的大小。像素不决定画质（一）全画幅：36mmX24mm,即普通35mm胶卷大小，专业级单反，如：佳能5D Mark2、5D Mark3。（二）APS-H画幅：28.7mmX15.6mm,中端单反，sony nex 7。（三）DX画幅：23.7mmX15.6,入门级单反常用CCD，如：尼康D70.（四）APS-C画幅：22.5mmX15mm,如：佳能550D、600D.（五）4/3系统：17.3mmX13mm,奥林巴斯 E300。（六）2/3英寸：9
17、.74mmX7.96mm,目前卡片机采用的最大尺寸CCD.（七）1/1.8英寸：8.1mmX6.64mm，如：佳能A95。（八）1/2.5英寸：6.66mmX5.58mm,松下FZ10。（九）1/2.7英寸：6.17mmX5.17mm，佳能A95。（十）1/3.2英寸：4.54mmX3.42mm，如：FZ3. 小结：目前最好的卡片机，其CCD的面积与传统的胶卷的面积相去甚远，一般只能做到1000多万像素。而全画幅的单反做到8000万以上的像素无问题。胶卷可以有更大的画幅。单反数码CCD的面积远远大于普通卡片数码相机，这使相机每个像素点的感光面积远大于普通卡片，这使单反相机摄影质量明显高于卡片机的原因。所以数码相机要走的路还很远哪-。总结：5个方面1、内窥镜影像系统包括内窥镜影像系统包括内窥镜影像系统包括内窥镜影像系统包括: : : :光学视镜和医用摄像机系统等光学视镜和医用摄像机系统等5 5部分部分2 2 2 2、医用监视器的发展医用监视器的发展3 3 3 3、冷光源的发展冷光源的发展卤素灯卤素灯- -小功率氙灯小功率氙灯- -大功率氙灯大功率氙灯- -椭球形氙灯椭球形氙灯-LED-LED灯灯4 4 4 4、科学资料中心科学资料中心刻录系统的发展刻录系统的发展5 5 5 5、单反相机、单电相机与卡片机的区别单反相机、单电相机与卡片机的区别 谢谢大家！43
