專利名稱：直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖象處理技術和顯微技術，具體地說涉及數(shù)碼顯微鏡。
背景技術：
在傳統(tǒng)顯微鏡實現(xiàn)數(shù)字化的技術環(huán)節(jié)中，必須解決對光學圖象直接進行數(shù)字采集到直接在顯示屏上顯示的一系列處理。人們曾經(jīng)嘗試了采用特殊攝象機加特殊數(shù)字化設備并借助于計算機實現(xiàn)上述功能。
雖然目前國內(nèi)外研究生產(chǎn)數(shù)碼顯微鏡的廠商不少，但開發(fā)的產(chǎn)品以在傳統(tǒng)顯微鏡上增加攝象機和計算機為主。這種方式的產(chǎn)品一方面成本較高，另一方面使用起來不太方便，因為總是需要一臺計算機連著，不但體積龐大，連接的電線電纜也很多。
從圖象技術指標看，因采用普通攝象機的緣故，圖象的分辨率指標受到制約，大多數(shù)產(chǎn)品的圖象尺寸定在VGA(640×480)，采用USB接口將圖象傳送到計算機時圖象采集速度達不到每秒15幀。圖象在計算機的顯示器上顯示。國外產(chǎn)品也有采用高于XGA(1024×768)的圖象尺寸的數(shù)碼顯微鏡，但由于采用的是特殊攝象機，價格昂貴，而且對圖象接口卡和計算機的要求都非常高(即便如此，圖象的采集速度也只能達到10-15幀/秒)，無法推廣使用。
綜上所述，上述現(xiàn)有技術在很大程度上只適合在實驗性的場合使用，因為不僅成本太高，而且讓一臺顯微鏡再搭載龐大的“數(shù)字化設備”，很不實用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、制作成本低、可直接裝在普通顯微鏡上并可直接用標準顯示器顯示圖象的方便實用的嵌入式圖象處理裝置。
實現(xiàn)上述目的技術方案為一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，包括如下步驟
1)將待觀察物通過顯微鏡光學成像系統(tǒng)放大并成實像于傳感器的感應區(qū)域；2)以一定的采集速度K1將所述感應區(qū)域的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖象信號并存儲在存儲器中；3)所述存放在存儲器中的數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)通過一個數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后，輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)；4)將需要顯示的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列，用以實現(xiàn)傳感器以采集速度K1采集的圖象信號與顯示設備以刷新頻率K2刷新的圖象信號的同步顯示；5)將步驟4)所述數(shù)字信號序列轉(zhuǎn)換成標準顯示設備的模擬信號；6)將所述模擬信號經(jīng)接駁顯示設備的接插件輸出給所述顯示設備顯示。
一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，包括傳感器、驅(qū)動電路、數(shù)字信號處理器、第一存儲器、控制器、第二存儲器、視頻D/A轉(zhuǎn)換器和VGA接口，將經(jīng)過顯微鏡光學成像系統(tǒng)成實像并放大于傳感器感應區(qū)域的光信號，在數(shù)字信號處理器的時序控制下，經(jīng)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換成電信號(數(shù)字圖象信號)存儲在第一存儲器中，從存儲器中讀出的數(shù)字圖象信號輸入數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)到顯示處理控制器(VESA控制器)，顯示處理控制器將需要顯示的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)存入第二存儲器，并同時將這些數(shù)據(jù)以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列并輸出給視頻D/A轉(zhuǎn)換器，視頻D/A轉(zhuǎn)換器的輸出接VGA接口。
所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置還包括數(shù)字視頻接口(DVI)控制器及DVI接口構成數(shù)字視頻顯示通道，數(shù)字信號處理器按照DVI格式輸出的數(shù)字視頻信號經(jīng)過數(shù)字視頻接口控制器輸出數(shù)字視頻顯示器所需的差分信號，差分信號經(jīng)數(shù)字視頻接口接數(shù)字視頻顯示器。
所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置還包括USB控制器和USB接口，數(shù)字信號處理器按照USB格式輸出的數(shù)字視頻信號經(jīng)USB控制器將圖象數(shù)據(jù)以USB協(xié)議方式經(jīng)USB接口向計算機發(fā)送。
采用上述技術方案，本發(fā)明突出的技術進步在于1、提供了一種不需要專用攝像機和電腦就能直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，且具有模擬(VGA)、數(shù)字(DVI)、數(shù)據(jù)輸出等多種輸出通道。2、在普通顯微鏡裝上本發(fā)明裝置后就可以直接用模擬或數(shù)字顯示器在顯示屏上觀察顯微圖象。3、主要技術指標數(shù)字圖象輸入1280×1024@1024M color；輸入速度30幀/秒；顯示尺寸1280×1024×24-bit；圖象輸出接口VGA、DVI；數(shù)據(jù)輸出接口USB2.0；圖象參數(shù)控制亮度、對比度、色彩RGB分別可調(diào)；圖象處理功能銳化、模糊、邊緣增強、去背景。3、在同等條件下，其制作成本大幅降低。4、由于可直接裝在顯微鏡中，并不增加原顯微鏡的體積，使用非常方便、可靠。

圖1是一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置的電路結構圖。
具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，包括如下步驟1)將待觀察物通過顯微鏡光學成像系統(tǒng)放大并成實像于傳感器的感應區(qū)域；2)以一定的采集速度K1將所述感應區(qū)域的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖象信號并存儲在存儲器中；3)所述存放在存儲器中的數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)通過一個數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后，一路輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)，另一路按照DVI格式輸出數(shù)字視頻信號，再一路按USB協(xié)議將圖象數(shù)據(jù)調(diào)制成USB2.0格式，再從USB接口輸出給計算機或其他USB存儲設備；4)將需要顯示的純數(shù)據(jù)數(shù)字圖象信號以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列，用以實現(xiàn)傳感器以采集速度K1采集的圖象信號與顯示設備以刷新頻率K2刷新的圖象信號的同步顯示；5)將步驟4)所述數(shù)字信號序列轉(zhuǎn)換成標準顯示設備的模擬信號；6)將所述模擬信號經(jīng)接駁顯示設備的接插件輸出給所述顯示設備顯示；。
7)將所述按照DVI格式輸出的數(shù)字視頻信號經(jīng)過一個數(shù)字視頻接口控制器輸出數(shù)字視頻顯示器所需的差分信號；8)所述差分信號經(jīng)數(shù)字視頻接口接數(shù)字視頻顯示器顯示。
如圖1所示，一種實現(xiàn)直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，由CMOS傳感器1(IBIS5-1300或MI1300)、驅(qū)動電路2(EP1C6或QL8250)、數(shù)字信號處理器DSP(E1-16XS)3、第一存儲器4、閃存5(FLASH)、VESA控制器6、第二存儲器7、視頻D/A轉(zhuǎn)換器(VIDEO DAC)8、VGA接口9、數(shù)字視頻接口(DVI)控制器10、數(shù)字視頻接口(DVI)11、USB2.0控制器12、USB接口13組成。其中，標號1至9為以VGA為輸出的圖象通道；標號1至5及標號10、11為以DVI接口為輸出的圖象通道；標號1至5及標號12、13為圖象數(shù)據(jù)輸出通道。
CMOS傳感器1的作用在于以一定的采集速度K1將經(jīng)過光學成像系統(tǒng)成實像于其感應區(qū)域的光信號轉(zhuǎn)換成電信號(數(shù)字圖象信號)，實現(xiàn)數(shù)字化顯微鏡中數(shù)字化顯像的第一個步驟。
驅(qū)動電路2的作用是產(chǎn)生使CMOS傳感器1工作的必要的時鐘信號、傳送數(shù)字信號處理器DSP3對傳感器1的設置信號、完成數(shù)據(jù)由傳感器1到數(shù)字信號處理器DSP3的緩沖以及檢測并向數(shù)字信號處理器DSP3報告?zhèn)鞲衅?的工作狀態(tài)。
數(shù)字信號處理器DSP3是本發(fā)明的核心部件，其主要作用是指揮整個環(huán)節(jié)的工作，以及運行圖象處理軟件模塊對采集到的圖象作相應的處理，將已存放在第一存儲器2中的原始數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)進行色彩修正、去掉背景、邊緣增強以及其他附加需要的運算，輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)到顯示處理控制器(VESA控制器)。
存儲器4及閃存5是構成系統(tǒng)的必要部件，其中存儲器4的作用是臨時存放工作軟件及數(shù)據(jù)，閃存5中存放的是永久性的工作軟件。
VESA控制器6將需要顯示的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)存入第二存儲器7，并同時將這些數(shù)據(jù)以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列。即1、將需要顯示的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)緩存入第二存儲器(VIDEO存儲器)7，使具有任何刷新頻率K2的顯示器都可以顯示標準采集速度K1采集的圖像，實現(xiàn)采集與顯示的同步；2、加時序，實現(xiàn)標準顯示設備所需要的數(shù)字信號序列。
第二存儲器(VIDEO存儲器)7的作用是存儲當前要顯示的圖象數(shù)據(jù)。
視頻D/A轉(zhuǎn)換器(VIDEO DAC)8的作用是將向顯示設備輸送的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成標準顯示設備的模擬信號。
VGA接口9是接駁顯示設備的接插件。
DVI控制器10及DVI接口11構成另外一種顯示設備標準的輸出通道。
USB2.0控制器12的作用是將圖象數(shù)據(jù)以USB協(xié)議方式向計算機發(fā)送。
USB接口13是實現(xiàn)USB通信的物理連接部件。
以上物理裝置用以實現(xiàn)經(jīng)光學成像系統(tǒng)成像后的光學圖象信號被采集、經(jīng)處理并且在顯示器上顯示的過程。
運行過程上電時，閃存5中的運行程序裝入數(shù)字信號處理器DSP3中，數(shù)字信號處理器DSP3完成初始化。CMOS傳感器1將映射在其上的經(jīng)過放大的光學圖象信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖象信號；數(shù)字信號處理器DSP3向驅(qū)動電路2發(fā)出采集圖象的指令序列，驅(qū)動電路2據(jù)此設置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、產(chǎn)生相應的傳感器設置信號、幀同步時鐘、行同步時鐘、象素輸出時鐘等時序；CMOS傳感器1中的圖象數(shù)據(jù)在這些時序的控制下依次輸出存放到第一存儲器2；數(shù)字信號處理器DSP3按照設定的要求對已存放在存儲器2中的圖象數(shù)據(jù)進行色彩修正、去背景、邊緣增強以及其他附加需要的運算處理；VESA控制器6將數(shù)字信號處理器DSP3最終形成的圖象按RGB分量分存于VIDEO存儲器7的三個顏色通道中；同時VESA控制器6產(chǎn)生顯示器所需要的幀同步時鐘、行同步時鐘和點時鐘；根據(jù)這些時序，VESA控制器6將存放在VIDEO存儲器7的數(shù)據(jù)按RGB并行送到VIDEO DAC8；VIDEO DAC8將由VIDEO存儲器7發(fā)送過來的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)依次轉(zhuǎn)換成顯示器系列所要求的模擬信號，并與由VESA控制器6所產(chǎn)生的時序信號一起，通過VGA接口9向顯示器輸出。標準顯示器只要接在VGA接口9上即可有圖象顯示。本發(fā)明的另一個顯示輸出通道是DVI通道，DVI控制器10從DSP3輸入其最終形成的圖象數(shù)據(jù)，并將之與DVI時序一起調(diào)制成DVI顯示信號，從DVI接口11輸出，帶DVI接口的顯示器直接接到DVI接口11就可顯示圖象。本發(fā)明的圖象數(shù)據(jù)輸出通道為USB接口，USB2.0控制器12從BSP3輸入其最終形成的圖象數(shù)據(jù)，并按USB協(xié)議將圖象數(shù)據(jù)調(diào)制成USB2.0格式從USB接口13輸出。將計算機或其他USB存儲設備連接到USB接口13可得到其輸出的圖象數(shù)據(jù)。
必須指出，上述實施例只對本發(fā)明作出的一個非限定性舉例說明。但本領域的技術人員會理解，在沒有偏離本發(fā)明的宗旨和范圍下，可以對本發(fā)明作出各種修改、替換和變更，這些修改、替換和變更仍屬本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，其特征在于包括如下步驟1)將待觀察物通過顯微鏡光學成像系統(tǒng)放大并成實像于傳感器的感應區(qū)域；2)以一定的采集速度(K1)將所述感應區(qū)域的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖象信號并存儲在存儲器中；3)將所述存放在存儲器中的數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)通過一個數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后，輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)；4)將需要顯示的純數(shù)據(jù)數(shù)字圖象信號以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列，用以實現(xiàn)傳感器以采集速度(K1)采集的圖象信號與顯示設備以刷新頻率(K2)刷新的圖象信號的同步顯示；5)將步驟4)所述數(shù)字信號序列轉(zhuǎn)換成標準顯示設備的模擬信號；6)將所述模擬信號經(jīng)接駁顯示設備的接插件輸出給所述顯示設備顯示。
2.如權利要求1所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，其特征在于實現(xiàn)數(shù)字視頻顯示的過程包括如下步驟1)將存放在存儲器中的數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)通過所述數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后，按照DVI格式輸出數(shù)字視頻信號；2)將所述按照DVI格式輸出的數(shù)字視頻信號經(jīng)過一個數(shù)字視頻接口控制器輸出數(shù)字視頻顯示器所需的差分信號；3)所述差分信號經(jīng)數(shù)字視頻接口接數(shù)字視頻顯示器顯示。
3.如權利要求1所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，其特征在于向計算機傳送圖象數(shù)據(jù)的過程包括將存放在存儲器中的數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)通過所述數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后的圖象數(shù)據(jù)，按USB協(xié)議將圖象數(shù)據(jù)調(diào)制成USB2.0格式，再從USB接口輸出給計算機或其他USB存儲設備。
4.一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，其特征在于包括傳感器、驅(qū)動電路、數(shù)字信號處理器、第一存儲器、控制器、第二存儲器、視頻D/A轉(zhuǎn)換器和VGA接口，將經(jīng)過顯微鏡光學成像系統(tǒng)成實像并放大于傳感器感應區(qū)域的光信號，在數(shù)字信號處理器的時序控制下，經(jīng)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換成電信號存儲在第一存儲器中，從存儲器中讀出的數(shù)字圖象信號輸入數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)到顯示處理控制器(VESA控制器)，顯示處理控制器將需要顯示的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)存入第二存儲器，并同時將這些數(shù)據(jù)以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列并輸出給視頻D/A轉(zhuǎn)換器，視頻D/A轉(zhuǎn)換器的輸出接VGA接口。
5.根據(jù)權利要求4所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，其特征在于所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置還包括DVI控制器及DVI接口構成數(shù)字視頻顯示通道，數(shù)字信號處理器按照DVI格式輸出的數(shù)字視頻信號經(jīng)過數(shù)字視頻接口控制器輸出數(shù)字視頻顯示器所需的差分信號，差分信號經(jīng)數(shù)字視頻接口接數(shù)字視頻顯示器。
6.根據(jù)權利要求4所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，其特征在于所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置還包括USB控制器和USB接口，數(shù)字信號處理器按照USB格式輸出的數(shù)字視頻信號經(jīng)USB控制器將圖象數(shù)據(jù)以USB協(xié)議方式經(jīng)USB接口向計算機發(fā)送。
7.根據(jù)權利要求4-6中任意一項所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，其特征在于所述傳感器是CMOS傳感器。
8.根據(jù)權利要求7所述直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理裝置，其特征在于設置閃存，第一存儲器用于臨時存放數(shù)字信號處理器工作軟件及數(shù)據(jù)，閃存存放數(shù)字信號處理器永久性的工作軟件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直接顯示的數(shù)字化顯微鏡的嵌入式圖象處理方法，包括如下步驟1)將待觀察物通過顯微鏡光學成像系統(tǒng)放大并成實像于傳感器的感應區(qū)域；2)將所述光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖象信號并存儲在存儲器中；3)數(shù)字圖象信號數(shù)據(jù)通過一個數(shù)字信號處理器經(jīng)色彩修正、去掉背景、邊緣增強等運算后輸出符合VESA標準系列尺寸的純數(shù)字圖象數(shù)據(jù)；4)將需要顯示的純數(shù)據(jù)數(shù)字圖象信號以及同步信號調(diào)制成符合VESA標準的顯示設備的數(shù)字信號序列；5)將步驟4)所述數(shù)字信號序列轉(zhuǎn)換成標準顯示設備的模擬信號；6)將所述模擬信號經(jīng)接駁顯示設備的接插件輸出給顯示設備。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法的結構簡單、制作成本大幅降低、可直接裝在普通顯微鏡上直接顯示的方便實用的嵌入式圖象處理裝置。
文檔編號G06K9/60GK1619579SQ20031011101
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月18日 優(yōu)先權日2003年11月18日
發(fā)明者鈕旋 申請人:鈕旋