紅外醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，包括：圖像獲取模塊、圖像采集傳輸模塊以及上位機(jī)；所述圖像獲取模塊包括：紅外鏡頭、機(jī)芯探測器模塊以及接口電路模塊；所述圖像采集傳輸模塊包括：FPGA模塊、DSP模塊、PCI總線模塊；所述接口電路模塊和圖像采集傳輸模塊的回路上設(shè)有模擬信號(hào)接口、數(shù)字信號(hào)接口、RS422以及監(jiān)視器模塊；模擬信號(hào)接口通過行場分離模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與FPGA模塊相連。本實(shí)用新型具有能夠?qū)崿F(xiàn)384×288像素圖像的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、回放、免調(diào)焦并快速便捷的捕捉圖像等功能，能夠滿足設(shè)計(jì)上小型化、低功耗、便捷等要求，在醫(yī)學(xué)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】
紅外醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)的進(jìn)步與技術(shù)的發(fā)展，紅外成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、森林防火、環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。無論是在國防上，還是在工業(yè)上，以及在醫(yī)療和科學(xué)研究上，紅外成像技術(shù)在這些關(guān)系到國計(jì)民生的領(lǐng)域里都有著極其廣泛的應(yīng)用，起著不容忽視的作用。
[0003]紅外成像技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)后新興的一項(xiàng)紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換并加以處理的技術(shù)，主要研究紅外輻射能的發(fā)射、傳輸、接收的規(guī)律及其實(shí)現(xiàn)過程。自然界一切溫度高于絕對(duì)零度(-273.15°C)的物體都能向周圍熱輻射，這是由于大自然中的物體都是由分子組成，而物體內(nèi)部的帶電粒子都是在不停地運(yùn)動(dòng)，粒子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生熱能，紅外福射屬于熱輻射的一部分，常溫中的物體發(fā)出的熱輻射主要成份就是紅外輻射。紅外輻射是一種不可見光，它與可見光波長相鄰。其中，可見光的波長在0.38?0.76um之間，紅外線的波長在
0.76?100um之間。物體的輻射溫度與紅外輻射發(fā)出的強(qiáng)度和光譜成分成正比，顯然，目標(biāo)物體的溫度越高紅外輻射的強(qiáng)度就越大，溫度低輻射的強(qiáng)度就低。非制冷紅外成像儀一般工作在8?14um波段。
[0004]醫(yī)用紅外成像系統(tǒng)可以被動(dòng)地接受人體散發(fā)的紅外輻射，是一種新型綠色檢查方式。與以往的常規(guī)診斷方法相比，具有對(duì)人體無輻射、無損傷、無接觸等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是目前國內(nèi)大部分的紅外成像系統(tǒng)并不完善，操作起來也很復(fù)雜，所以研制一種簡單、易操作、性能良好的醫(yī)用紅外成像系統(tǒng)顯得越來越重要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種紅外醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的紅外醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，具有低成本、低功耗、小型化、可靠性高等特性，同時(shí)該系統(tǒng)適于模塊化設(shè)計(jì)，升級(jí)性好，便于維護(hù)，可靠性高，移植方便。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，包括:圖像獲取模塊、圖像采集傳輸模塊以及上位機(jī)；
[0007]所述圖像獲取模塊包括:紅外鏡頭、機(jī)芯探測器模塊以及接口電路模塊;所述圖像采集傳輸模塊包括:FPGA模塊、DSP模塊、PCI總線模塊;所述接口電路模塊和圖像采集傳輸模塊的回路上設(shè)有模擬信號(hào)接口、數(shù)字信號(hào)接口、RS422以及監(jiān)視器模塊。
[0008]進(jìn)一步的，模擬信號(hào)接口通過行場分離模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與FPGA模塊相連。
[0009]進(jìn)一步的，PCI總線模塊的回路上連接有電源接口。
[0010]進(jìn)一步的，數(shù)字信號(hào)接口與FPGA模塊之間通過LVDS連接。
[0011 ] 進(jìn)一步的，F(xiàn)PGA模塊與DSP模塊之間通過EMIF連接。
[0012]進(jìn)一步的，紅外鏡頭為I Imm的手動(dòng)中焦距標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型圖像獲取部分采用Ilmm的紅外鏡頭，非制冷焦平面機(jī)芯探測器，具有響應(yīng)快、分辨率高、像元間距小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。圖像采集傳輸部分開發(fā)出了基于DSP+FPGA的采集傳輸?shù)挠布O(shè)計(jì)方案。DSP選用TMS320C6416，F(xiàn)PGA選用XC6SLX100，兩者相互結(jié)合實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，將充分發(fā)揮TMS320C6416自帶PCI總線的強(qiáng)大性能和XC6SLX100的靈活性。對(duì)于模擬信號(hào)的采集，為了防止干擾源對(duì)圖像信號(hào)的干擾以及確保各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，模擬信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前進(jìn)行了視頻同步分離，一方面提高了視頻質(zhì)量，另一方面方便視頻處理。采集傳輸與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換采用PCI接口，利用PCI傳輸速度較快的特點(diǎn)滿足了數(shù)據(jù)量大的圖像傳輸任務(wù)。軟件部分，對(duì)圖像采集、圖像傳輸和上位機(jī)這三部分進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了圖像的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和回放等功能。本實(shí)用新型還具有能夠?qū)崿F(xiàn)384 X 288像素圖像的實(shí)時(shí)顯不、存儲(chǔ)、回放、免調(diào)焦并快速便捷的捕捉圖像等功能，能夠滿足設(shè)計(jì)上小型化、低功耗、便捷等要求，在醫(yī)學(xué)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖2是圖像采集傳輸模塊結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]—種紅外醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，如圖1所示，由圖像獲取模塊、圖像采集傳輸模塊5以及上位機(jī)4三部分組成；圖像獲取模塊包括紅外鏡頭1、機(jī)芯探測器模塊2以及接口電路模塊3;紅外鏡頭I采集目標(biāo)輻射，并將目標(biāo)輻射通量分布收斂到機(jī)芯探測器模塊2;機(jī)芯探測器模塊2收到目標(biāo)的輻射且依次把目標(biāo)每部分的輻射信號(hào)經(jīng)接口電路模塊3轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)數(shù)字信號(hào)接口 8或模擬信號(hào)接口 7進(jìn)入到圖像采集傳輸模塊5，在圖像采集傳輸模塊5中進(jìn)行一系列的處理、轉(zhuǎn)換最后將信號(hào)送入到上位機(jī)4中，在上位機(jī)4上顯示出目標(biāo)的紅外熱圖。同時(shí)上位機(jī)可以通過圖像采集傳輸模塊5經(jīng)RS422實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外相機(jī)的鏡頭、串口、視頻等的控制，圖像獲取模塊出來的模擬信號(hào)可以直接通過視頻三通接口送到監(jiān)視器模塊6，可以直接與上位機(jī)中4顯示的模擬圖像進(jìn)行對(duì)比。
[0018]如圖2所示，接口電路模塊輸出的信號(hào)中包括數(shù)字信號(hào)以及模擬信號(hào)。對(duì)于數(shù)字信號(hào)可以直接通過數(shù)字信號(hào)接口 7以并串轉(zhuǎn)換的方式送入到FPGA模塊14中；對(duì)于模擬信號(hào)，為了保證紅外圖像的質(zhì)量，信號(hào)經(jīng)行場分離模塊10將消隱信號(hào)和同步信號(hào)與有效圖像信號(hào)完全分離，然后把圖片信息送入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊11，轉(zhuǎn)換完成后送入FPGA模塊14中。FPGA模塊14用于采集獲取模塊送來的圖像，其中包括采集模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)，完成模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的采集。DSP模塊13主要是將FPGA模塊14采集到的圖像進(jìn)一步優(yōu)化處理，將處理優(yōu)化好的圖像通過PCI總線模塊12傳輸?shù)缴衔粰C(jī)4上，并通過上位機(jī)軟件將圖像實(shí)時(shí)顯示。FPGA模塊14以及DSP模塊13之間通信接口方式是采用DSP芯片的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)Jl^S能夠?qū)崿F(xiàn)視頻信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸并且不丟幀的要求;PCI總線模塊12的回路上連接電源接口 9，電壓為12V。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，包括:圖像獲取模塊、圖像采集傳輸模塊(5)以及上位機(jī)(4); 所述圖像獲取模塊包括:紅外鏡頭(I)、機(jī)芯探測器模塊(2)以及接口電路模塊(3);所述圖像采集傳輸模塊(5)包括:FPGA模塊(14)、DSP模塊(13)、PCI總線模塊(12);所述接口電路模塊(3)和圖像采集傳輸模塊(5)的回路上設(shè)有模擬信號(hào)接口(8)、數(shù)字信號(hào)接口(7)、RS422以及監(jiān)視器模塊(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬信號(hào)接口(7)通過行場分離模塊(1)以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(11)與FPGA模塊(14)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述PCI總線模塊(12)的回路上連接有電源接口( 9)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)接口(8)與FPGA模塊(14)之間通過LVDS連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA模塊(14)與DSP模塊(13)之間通過EMIF連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)學(xué)紅外成像系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外鏡頭(I)為I Imm的手動(dòng)中焦距標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK205490839SQ201620134478
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月22日
【發(fā)明人】于會(huì)山, 鄒瑞濱, 李靜靜
【申請(qǐng)人】聊城大學(xué)