專利名稱：一種醫(yī)用x射線ccd型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)X射線成像領(lǐng)域，具體涉及一種醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
技術(shù)背景X射線成像技術(shù)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中疾病診斷最常用的技術(shù)之一，其發(fā)展趨勢是成像更 快，圖像質(zhì)量更高，操作更方便和全數(shù)字化。目前常用的數(shù)字化成像所采用的方法有兩種， 一種是通過硬件釆集圖像至附算機(jī) 中，利用軟件進(jìn)行校正和處理之后進(jìn)行存儲和顯示，缺點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)，而且 必須跟主控計(jì)算機(jī)相連接，設(shè)計(jì)和使用都不方便，穩(wěn)定性差；另一種是完全通過硬件 實(shí)現(xiàn)，速度快而且穩(wěn)定性好。目前一般采用的硬件實(shí)現(xiàn)方法是采用專用芯片設(shè)計(jì)，缺 點(diǎn)是靈活性差，成本高，或者采用MCU加可編程器件的設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性差，設(shè) 計(jì)復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)靈活、結(jié)構(gòu)簡潔緊湊、使用方便，可靠穩(wěn)定，成 本低，能夠完成CCD輸出圖像的采集、校正、處理、存儲、顯示和X射線自動(dòng)曝光增 益控制的醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括帶有鏡頭的CCD， CCD的輸出端 與AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、CCD前端時(shí)序控制芯片相連，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和CCD前端時(shí)序控 制芯片的輸出端通過AD驅(qū)動(dòng)模塊和CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊與FPGA相連，F(xiàn)PGA ,接有負(fù) 責(zé)保存FPGA的配置文件并且在攝像機(jī)上電時(shí)對FPGA進(jìn)行配置FPGA配置芯片，AD模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸出端通過FPGA內(nèi)部的圖像輸入接口模塊接入到FPGA中，F(xiàn)PGA內(nèi)的 X射線自動(dòng)曝光增益控制模塊完成自動(dòng)曝光增益控制后由圖像采集與校正處理模塊和圖像存儲與顯示控制模塊處理后輸出的圖像數(shù)據(jù)信號和視頻顯示控制信號通過視頻DA轉(zhuǎn)換芯片接入到通過0顯示終端和通道1顯示終端進(jìn)行顯示，或經(jīng)LVDS驅(qū)動(dòng)芯片輸出 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)由采集卡進(jìn)行采集，F(xiàn)PGA艦過內(nèi)部的存儲控制器模塊與存儲器組相連， 通過DA轉(zhuǎn)換芯片光藕芯片和X射線機(jī)接口相連，通過RS232轉(zhuǎn)換芯片與主控設(shè)割妾口 及驅(qū)動(dòng)鏡頭的鏡頭馬達(dá)相連接。本發(fā)明的FPGA還具有圖像采集與校正處理模塊，圖像存儲與顯示控制模塊和 NiosII軟核微處理器及其接口模塊30， NiosII軟核微處理器及其接口模塊包括微處理 NiosII軟核、第1接口模塊和第2接口模塊，其中第1接口模塊連接NiosII軟核和圖 像采集與校正處理模塊，第2接口模塊連接NiosII軟核和圖像存儲與顯示控制模塊； 圖像采集與校正處理模塊的AD驅(qū)動(dòng)模塊，CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊，圖像輸入接口模i央和X 射線自動(dòng)曝光增益控制模塊通過第1接口模塊與NiosII軟核相連，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核 對AD的增益；圖像采集與校正處理模塊內(nèi)部還包括第1SDRAM控制器模塊，以及依次 連接的伽瑪校正模塊，壞點(diǎn)校正?！姥耄蔷鶆蛐孕Ｕ！姥?，基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適應(yīng)圖 像遞歸濾波處理模塊，圖像增強(qiáng)處理模塊和圖像顯示均衡處理模塊，上述各個(gè)模塊通 過第1接口模塊與NiosII軟核相連，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核對各個(gè)模i央工作情況的監(jiān)控； 壞點(diǎn)校正模塊包括依次連接的壞點(diǎn)測試模塊，壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列模塊，坐標(biāo)比較模塊，插 值補(bǔ)償模塊和壞點(diǎn)校正控制接口模塊，插值補(bǔ)償模塊通過壞點(diǎn)校正控制接口模塊與第1 接口模塊相連接，并由NiosII軟核配置接口對是否進(jìn)行壞點(diǎn)校正做出控制；非均勻性 校正模塊包括非均勻性校正控制接口模塊，非均勻性校正計(jì)算模塊，橫向校正參數(shù)產(chǎn) 生模i央和縱向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊，其中橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模i央和縱向校正參數(shù)產(chǎn)生模 塊分別在水平和垂直方向上針對影像增強(qiáng)儀線性加拋物面性的特性所造成的圖像失真 進(jìn)行校正，非均勻性校正控制接口模塊分別與第l接口模塊，非均勻性校正計(jì)算模土央， 橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊和縱向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核分別對水平 方向，垂直方向上的線性校正幅度和拋物面性校正幅度的控制；基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適7應(yīng)圖像遞歸濾波處理模塊包括中值濾波模塊，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊，遞歸濾波處理模塊和遞 歸濾波控制接口模塊，其中中值濾波模塊包括中值計(jì)算模塊和兩個(gè)RAM，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊中包括搜索模塊，搜索結(jié)果處理模塊和RAM組，通過與第1SDRAM控制器模塊的通信訪 問幀緩存數(shù)據(jù)，采用SAD絕對誤差為評判標(biāo)準(zhǔn)，完成全搜索塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法并輸 出運(yùn)動(dòng)矢量，遞歸濾波模塊包括遞歸濾波計(jì)算模塊，濾波控制模塊和RAM組，與第 1SDRAM控制器模塊通信訪問幀緩存數(shù)據(jù)，并利用輸入的運(yùn)動(dòng)矢量完成遞歸濾波算法， 其中的濾波控制模塊完成搜索質(zhì)量下降時(shí)遞歸濾波輸出到中值濾波輸出的切換，遞歸 濾波控制接口模塊分別與第1接口模塊，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊和遞歸濾波模塊相連接，實(shí)現(xiàn) NiosII軟核對濾波效果的控制；圖像增強(qiáng)處理模塊包括增強(qiáng)處理控制接口模塊，歸一 化計(jì)算模塊，計(jì)算單元，腿和寄存器，增強(qiáng)處理控制接口模塊分別與第l接口模塊， 歸一化計(jì)算模i央和多個(gè)計(jì)算單元相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核對濾波效果的控制；圖像存 儲與顯示控制模塊內(nèi)部包括Overlay字符疊加數(shù)據(jù)輸入管理模塊，Overlay數(shù)據(jù)輸出管 理模塊，Overlay數(shù)據(jù)疊加模i央，圖像數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊，通道0圖像數(shù)據(jù)輸出管 理和顯示控制模塊，通道0雙線性插值模塊，通道0伽瑪校正模塊，通道1圖像數(shù)據(jù) 輸出管理和顯示控制模塊，通道0輸出管理?！姥肽！姥?，通道1伽瑪校正模塊，視頻控 制信號產(chǎn)生模塊和第2SDRAM控制器模塊，上述各個(gè)模塊與第2接口模i央相連接，實(shí)現(xiàn) NiosII軟核對各個(gè)模塊工作情況的監(jiān)控；所述的伽瑪校正模塊包括針對CCD的伽瑪校 正模塊，通道0顯示伽瑪校正模塊和通道1顯示伽瑪校正模塊，其內(nèi)部使用的LUT查 找表由雙端口RAM構(gòu)成，該RAM的寫端口直接與Niosn軟核的Avalon總線連接，實(shí) 現(xiàn)NiosII軟核對校正幅度的控制；通道0雙線性插值模塊和通道0輸出管理模塊包括 兩個(gè)寄存器REG,兩個(gè)RAM，兩個(gè)計(jì)算單元，兩個(gè)選擇器和雙線性插值控制接口模塊， 選擇器輸出水平方向上進(jìn)行插值之后的像素序列，選擇器輸出垂直方向上進(jìn)行插值之 后的像素序列,雙線性插值控制接口模塊與選擇器和第2接口模i央相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII 軟核對是否進(jìn)行雙線性插值做出控制；圖像數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊和圖像輸出管理和顯示模塊配合，通過與第2SDRAM控制器模塊的通信實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)在2SDRAM中的存儲， 實(shí)現(xiàn)與NiosII軟核的通信，通過LVDS驅(qū)動(dòng)芯片輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)給采集卡，同時(shí)通 過視頻DA轉(zhuǎn)換芯片雙通道輸出模擬信號給顯示終端，并且在雙通道顯示終端上顯示不 同的圖像以便對比，支持垂直鏡像，水平鏡像，垂直加水平鏡像顯示功能；所述的視 頻控制信號產(chǎn)生模塊輸出多種制式的視頻顯示控制信號，適用于不同類型的顯示終端; Overlay數(shù)據(jù)輸入存儲管理模i央通過一個(gè)FIFO直接和NiosII軟核相連接，F(xiàn)IFO寫端 口和Aval on總線相連接，讀端口和Overlay數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊相連接，通過NiosII 軟核輸入Overlay數(shù)據(jù)，通過與第2SDRAM控制器模塊的通信實(shí)現(xiàn)Overlay數(shù)據(jù)在 2SDRAM中的緩存，配合Overlay輸出管理模塊輸出給Overlay數(shù)據(jù)疊加控制模塊與圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，最終在顯示終端上顯示疊加了菜單信息和消隱圓的X射線圖像，實(shí) 現(xiàn)與NiosII軟核的通信;NiosII軟核通過內(nèi)部的SDRAM控制器和外部的SDRAM存儲器 進(jìn)行通信，通過內(nèi)部的Flash控制器與Flash存儲器進(jìn)行通信，通過內(nèi)部的串口控制 器和外部的串口進(jìn)行通信，NiosII軟核平臺上的軟件管理系統(tǒng)完成Flash中攝像機(jī)參 數(shù)配置的存取，提供用戶使用界面，通過串口連接主控設(shè)備接口，并按照主控設(shè)備發(fā) 送的命令做出相應(yīng)的工作參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。該攝像機(jī)以FPGA為控制核心，并植入NiosII軟核，在其平臺上創(chuàng)建軟f^管理系 統(tǒng)，完成CCD輸出圖像的采集、校正、處理、存儲和顯示，是一種設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)簡 潔緊湊、使用方便、可靠穩(wěn)定，低成本的多功能一體化數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。


圖1為本發(fā)明的整體電路原理框圖；圖2為本發(fā)明FPGA芯片內(nèi)部的電路原理框圖；圖3為本發(fā)明自動(dòng)X射線曝光增益控制的模塊框圖；圖4為本發(fā)明壞點(diǎn)校正的模塊框圖；圖5為本發(fā)明非均勻性校正的模塊框圖；圖6為本發(fā)明基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適應(yīng)遞歸濾波處理的模塊框圖； 圖7為本發(fā)明圖像增強(qiáng)處理的模塊框圖； 圖8為本發(fā)明線性插值的模塊框圖；圖9為本發(fā)明Overlay數(shù)據(jù)的處理流程框圖；圖10為本發(fā)明Ni0Sl1軟核平臺上的軟件系統(tǒng)工作流程圖；圖11為本發(fā)明疊加了消隱圓和菜單信息的圖像。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的整體電路原理框圖如圖1所示，具有CCD2， CCD前端時(shí)序控制芯片3， AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4，視頻DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ll， FPGA芯片5和FPGA的外圍芯片，包括 FPGA的配置芯片14，外部存儲器組15，光藕芯片16， RS232轉(zhuǎn)換芯片18。通過鏡頭1 使被攝物在CCD上成像，F(xiàn)PGA5通過發(fā)送正確的時(shí)序控制信號控制CCD2， CCD前端時(shí)序 控制芯片3和AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4工作，產(chǎn)生的模擬圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4 轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，輸入到FPGA5中。視頻DA轉(zhuǎn)換芯片11接收FPGA5輸出的視頻 顯示控制信號，以及雙通道的經(jīng)過處理和校正的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換之后， 在通道0顯示終端12和通道1顯示終端13上進(jìn)行顯示。FPGA配置芯片14負(fù)責(zé)保存 FPGA5的配置文件并且在攝像機(jī)上電時(shí)對FPGA5進(jìn)行配置，存儲器組15用于FPGA5內(nèi) 部模塊工作時(shí)的數(shù)據(jù)緩存，通過光藕芯片和DA轉(zhuǎn)換芯片16輸入和輸出X射線機(jī)接口 17的控制信號，光藕芯片用于光電隔離，DA轉(zhuǎn)換芯片用于數(shù)模轉(zhuǎn)換，RS232轉(zhuǎn)換芯片 18提供串口通信信號，方便輸入和輸出主控設(shè)備接口 19的控制信號，主控設(shè)備可以為 主控計(jì)算機(jī)或者使用串口通信的按鍵板，易于用戶操作。FPGA5是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制 設(shè)備，其內(nèi)部包括圖像釆集與校正處理模塊7，圖像存儲與顯示控制模塊9， NiosII軟 核10，第1接口模塊6和第二接口模塊8。 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4輸出的圖像數(shù)據(jù)，通過10采集和校正模塊7之后得到完整清晰的圖像數(shù)據(jù)，然后通過圖像存儲與顯示控制模塊9輸出給視頻DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，NiosII軟核10通過第1接口模塊6與圖像采集與校正 處理模塊7相連接，通過第2接口模塊8與圖像存儲與顯示控制模塊9相連接,NiosII 軟核10平臺上的軟件管理系統(tǒng)可以對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。本發(fā)明的FPGA芯片內(nèi)部的電路原理框圖如圖2所示，CCD吋序驅(qū)動(dòng)模塊46用于 發(fā)送控制信號給CCD芯片2和CCD前端時(shí)序控制芯片3， AD驅(qū)動(dòng)模i央45用于發(fā)送控制 信號給AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4，圖像數(shù)據(jù)輸入接口模i央44接收AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4所輸出 的圖像數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)采集功能，同時(shí)還完成窗寬窗位變換功能，圖像數(shù)據(jù)輸入接口 模塊44還提供圖像負(fù)像和測試圖像輸出，其中測試圖像包括垂直條紋圖像，水平條紋 圖像，斜條紋圖像以及動(dòng)態(tài)條紋圖像輸出的功能，以方便測試。數(shù)據(jù)采集過程中需要 的工作參數(shù)例如AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4的增益，CCD芯片2的工作模式，窗寬窗位的方式 等均可通過配置接口進(jìn)行配置。AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片4輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)到FPGA5內(nèi)部之 后，依次通過針對伽瑪校正模塊22，壞點(diǎn)校正模塊23r非均勻性校正模塊24，基于運(yùn) 動(dòng)估計(jì)的圖像遞歸濾波處理模塊25，圖像增強(qiáng)模塊28，然后輸出給圖像存儲與顯示控 帝帳塊8，同時(shí)X射線自動(dòng)曝光增益控制模塊29實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前幀的圖像亮度信息用于 作自動(dòng)曝光增益控制。其中第1SDRAM控制器模塊26與第1SDRAM存儲器27通信，用 于存儲遞歸濾波處理過程中圖像數(shù)據(jù)的緩存。圖像數(shù)據(jù)輸入存儲管理模i央35通過第2SDRAM控制器模塊31將存儲經(jīng)過校正和處 理的圖像存儲在第2SDRAM存儲器32中。通道0輸出管理和顯示控制模i央通過第2SDRAM 控制器模塊將存儲在第2SDRAM存儲器32中的圖像數(shù)據(jù)讀出，經(jīng)過通道0統(tǒng)性插值模 塊38輸出給Overlay疊加控制模塊40，疊加Overlay數(shù)據(jù)之后經(jīng)過通道0伽瑪校正模 塊41輸出到FPGA5外部，通道1與通道0工作流程相同，且相互之間完全獨(dú)立的。圖 像顯示支持水平鏡像，垂直鏡像，水平加垂直鏡像功能，并且支持X射線曝光期間的 圖像動(dòng)態(tài)顯示和非曝光期間的幀存靜態(tài)顯示。視頻控制信號產(chǎn)生模塊43根據(jù)用戶所需的顯示制式輸出各種視頻顯示控制信號，包括行同步信號，行數(shù)據(jù)有效信號，行消隱 有效信號，場同步信號，場數(shù)據(jù)有效信號，場消隱有效信號，數(shù)據(jù)復(fù)合同步信號，消 隱復(fù)合同步信號等， 一方面用于控制通道0和通道1的數(shù)據(jù)流，另一方面用于控制顯示終端12、 13和驅(qū)動(dòng)視頻DA轉(zhuǎn)換芯片11 。 Overlay數(shù)據(jù)輸入管理模塊33用于接收和 管理NiosII軟核10輸入的Overlay數(shù)據(jù)，通過第2SD腿控制器模塊31存儲在第 2SDRAM存儲器32中。Overlay數(shù)據(jù)輸出管理模塊34用于通過第2SDRAM控制器模塊將 存儲在第2SDRAM存儲器32中的Overlay數(shù)據(jù)讀出，并輸出給Overlay疊加控制模土央 40。上述22， 23， 24， 25， 28， 29， 33， 34， 35， 36， 37， 38， 39， 40， 41， 42， 44， 45， 46模塊都有參數(shù)配置和訪問接口，可以對參數(shù)進(jìn)行訪問或者配置，方便系統(tǒng)管理， 增強(qiáng)攝像機(jī)的靈活性。NiosII軟核10需要配置NiosII/f cpu (NiosII快速型cpu核)，Avalon三態(tài) 總線，Jtag接口， DMA控制器，定時(shí)器，RS—232串口，片上RAM, EPCS串行Flash 控制器，F(xiàn)lash存儲器接口， SDRAM存儲器接口以及若干PIO接口 (即通用IO口)，與 NiosII軟核10直接相連接的外圍存儲有FLASH芯片和SD讓芯片，NiosII軟核10通 過內(nèi)部的Flash控制器和SDRAM控制器和外部存儲器進(jìn)行通信。NiosII軟核接口模塊 用于譯碼Avalon總線地址，分別包括第1接口模塊6和第2接口模塊8， NiosII軟核 10通過第1接口模塊6與圖像采集和校正處理模塊7相連接，通過第2接口模塊8與 圖像存儲和顯示控制模i央9相連接，通過,個(gè)接口模塊，完成NiosII軟核10對其 外部各個(gè)子模塊的參數(shù)配置和訪問。同時(shí)NiosII軟核10還負(fù)責(zé)產(chǎn)生Overlay數(shù)據(jù)， 包括消隱圓和菜單信息，以及通過串口通信的方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互等功能。本發(fā)明的自動(dòng)X射線曝光增益控制模塊框圖如附圖3所示，包括Birming模塊131 ， 選擇器132，計(jì)算模i央133以及DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動(dòng)模塊134，其中Binning工作模 式是一種將相鄰行、列像素合并輸出的一種方式。工作原理是CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊46 可以控制CCD進(jìn)行正常讀出或者弱讀出模式130,原始圖像數(shù)據(jù)輸入之后分為兩路，由選擇器132根據(jù)弱讀出信號進(jìn)行選擇，如果不是弱讀出數(shù)據(jù)則選擇經(jīng)過Binning模塊 131的一路數(shù)據(jù)，否則選擇原始數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算模塊133中，計(jì)算得到的控制信號輸出 給CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊46用于時(shí)序控制，同吋還配合DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動(dòng)模塊134,經(jīng) 過DA數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出模擬電壓控制信號，包括AEC自動(dòng)曝光控制信號和IBS圖像亮度 信號，最終完成X射線自動(dòng)曝光增益控制的功能。本發(fā)明的壞點(diǎn)校正模塊框圖如附圖4所示，包括壞點(diǎn)測試模塊50，壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列 模塊51，插值補(bǔ)償模塊52，坐標(biāo)比較模塊53和壞點(diǎn)校正控制接口模塊54，其中壞點(diǎn) 坐標(biāo)隊(duì)列模塊51內(nèi)部包括兩個(gè)RAM，分別實(shí)現(xiàn)白色壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列和黑色壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列。 工作原理是在測試模式下，對于每個(gè)CCD芯片首先輸入黑幀，由壞點(diǎn)測試模塊50測 試白色壞點(diǎn)并紀(jì)錄壞點(diǎn)坐標(biāo)到壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列模塊51中，然后輸入白幀，由壞點(diǎn)測試模 塊50測試黑色壞點(diǎn)并紀(jì)錄壞點(diǎn)坐標(biāo)到壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列模塊51中；在正常工作模式下， 即用戶模式下，坐標(biāo)比較模塊53預(yù)讀隊(duì)列中的白色壞點(diǎn)和黑色壞點(diǎn)坐標(biāo)，與輸入像素 的坐標(biāo)比較，定位壞點(diǎn)之后在插值補(bǔ)償模塊52中進(jìn)行補(bǔ)償，具體的是采用臨近像素插 值代替壞點(diǎn)像素輸出，并且將該壞點(diǎn)坐標(biāo)彈出隊(duì)列。本模塊針對CCD芯片中存在的未 知位置糊璉續(xù)壞點(diǎn)進(jìn)行校正，防止了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。本發(fā)明的非均勻性校正模i央框圖如圖5所示，包括非均勻性校正控制接口模塊60， 非均勻性校正計(jì)算模塊61，橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊62，縱向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊63。工 作原理是影像增強(qiáng)儀的非均勻性為多項(xiàng)式特性，可粗略描述為拋物面和線性共同作 用產(chǎn)生的特性，表現(xiàn)為在均勻光照的條件下，整個(gè)圖像呈現(xiàn)中間亮四周暗，本模塊中 從拋物面和線性的角度上對圖像進(jìn)行整體上的校正，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到本模塊中后，依次 計(jì)算校正參數(shù)，并將像素?cái)?shù)據(jù)與校正參數(shù)相乘得到校正后的數(shù)據(jù)，為了減輕FPGA的計(jì) 算負(fù)擔(dān)，對于校正參數(shù)的計(jì)算采用了微量遞增計(jì)算的形式，計(jì)算公式如下所示Dout=Dinx(parax+pamy — min);Din:為輸入的未校正的像素值；13D0Ut:輸出的校正后的像素值；para :橫向上的校正參數(shù)； paray:縱向上的校正參數(shù)；min:平衡校準(zhǔn)參數(shù)；其中，橫向上的校正參數(shù)和縱向上的校正參數(shù)計(jì)算方式如下parax=paraxl x paraxp二[parax(0，0)+Ax! x paraxp(0，0)+(x—x0)Axp paray=parayl x para沖二 _parayl(0 ，0 )+A乃]x [para^O ，0 )+(y—y0) Ayp ]paraxl:橫向上的線性校正參數(shù)； paraxp:橫向上的拋物線校正參數(shù)；paraxl(0，0):橫向上的線性校正曲線初始參數(shù)；:橫向上的線性校正曲線斜率增量參數(shù)；. X:當(dāng)前像素橫坐標(biāo)；X。橫坐標(biāo)中心；paraxp(0 ，0):橫向上的拋物性校正曲線初始參數(shù)；AXp:橫向上的拋物線校正曲線斜率增量參數(shù)；parayl:縱向上的線性校正參數(shù)； para^:縱向上的拋物線校正參數(shù)； parayl(0，0):縱向上的線性校正曲線初始參數(shù)； Ay1:縱向上的線性校正曲線斜率增量參數(shù)；當(dāng)前像素縱坐標(biāo)；縱坐標(biāo)中心；parayp(0，0):縱向上的拋物性校正曲線初始參數(shù)；Ayp:縱向上的拋物線校正曲線剎率增量參數(shù)；工作流程如下:每幀數(shù)據(jù)輸入之前，通過接口模塊60對paraJO，O) ， A、 ， xparaxp(0，0)， Axp， parayl (0,0)， △"， _y0， parayp(0，0)， A;/p， min參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，圖像數(shù)據(jù)輸入過程中根據(jù)當(dāng)前像素橫，縱坐標(biāo)，通過橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊62和縱向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊63分別計(jì)算出橫向和縱向的校正參數(shù)，并輸入到非 均勻性校正計(jì)算模塊61中作校正，具體做法是將橫向和縱向的校正參數(shù)相加，然后減 去平衡校準(zhǔn)參數(shù)以防止改變圖像的整體亮度，最后乘以當(dāng)前像素值就是校正之后的像 素?cái)?shù)據(jù)。通過非均勻性接口模塊60控制初始化參數(shù)可以分別從橫向和縱向上控制校正 幅度。本發(fā)明的伽瑪校正模塊如圖2所示，包括針對CCD的伽瑪校正模塊22，針X寸通道 0顯示器伽瑪校正模塊41、針對通道1顯示器的伽瑪校正模i央42。本發(fā)明中的伽瑪校 正模塊采用LUT查找表實(shí)現(xiàn)，輸入的圖像數(shù)據(jù)在LUT表中查找得到校正后的圖像 輸出，LUT表由一個(gè)雙端口RAM構(gòu)成，其寫端口與NiosII軟核10的Avalon總線直接 相連接，參數(shù)可以由NiosII軟核直接寫入校正參數(shù)以控制校正的幅度，方便靈活。本發(fā)明的基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適應(yīng)遞歸濾波處理模塊框圖如圖6所示，包括中值濾 波模塊70，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊74，遞歸濾波處理模塊79和遞歸濾波控制接口模塊84。其 中中值濾波模塊70包括中值計(jì)算模塊71 ，還有RAM72和RAM73可以緩存兩行圖像數(shù)據(jù)。 運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊73包括搜索模塊74,搜索結(jié)果處理模塊75，還有RAM77和RAM78分別 用來保存輸入未處理的當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)和從第1SDRAM存儲器27中讀入的前幀圖像數(shù) 據(jù)。遞歸濾波模塊76包括遞歸濾波計(jì)算模i央77和濾波控制模i央78 ，還有RAM82和RAM83 分別用來保存輸入未處理的當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)和從第1SD腦存儲器27中讀入的前幀圖 像數(shù)據(jù)，與第1SDRAM存儲器通信的過程中需要利用第1SDRAM控制器26。X線成像系統(tǒng)中由于CCD、電源部分都會隨機(jī)引入噪聲，當(dāng)需要醫(yī)生對實(shí)時(shí)采集的 X線照片進(jìn)行病理診斷時(shí)，這種噪聲在某種程度上會影響至暇生的判斷，這樣就產(chǎn)生了 需要對所采集的圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行去降噪處理的環(huán)節(jié)。遞歸濾波是一種很好的抑制X射線 成像系統(tǒng)中量子噪聲的處理方法，但是在對運(yùn)動(dòng)處理物體的處理過程中會弓l起尾影，造成圖像的模糊，而自適應(yīng)的遞歸濾波貝IJ能夠在降噪的同時(shí)抑制尾影。本模塊就是這樣一種自適應(yīng)遞歸濾波處理模塊，工作原理是當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到本模塊中時(shí)，首先在RAM77中進(jìn)行緩存，同時(shí)從前幀數(shù)據(jù)緩存86中讀取數(shù)據(jù)到RAM78中， 這兩個(gè)RAM都采用了乒乓技術(shù)，以正確的順序給搜索模塊75上載數(shù)據(jù)，搜索模塊75 采用一維的處理單元陣列實(shí)現(xiàn)，上載的同時(shí)當(dāng)前幀數(shù)據(jù)輸入到RAM82中作第二次緩存， 上載完畢之后就得到了搜索結(jié)果并輸入到搜索結(jié)果處理模塊76中，去除明顯不可靠的 搜索結(jié)果，并對所有搜索結(jié)果進(jìn)行平滑處理，最后計(jì)算出運(yùn)動(dòng)矢量，本發(fā)明中采用的 搜索結(jié)果評判標(biāo)準(zhǔn)是SAD絕對誤差，對搜索結(jié)果的平滑處理采用3X 3的高斯濾波窗。 所得到的運(yùn)動(dòng)矢量輸入到遞歸濾波計(jì)算模塊80中，根據(jù)這個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量從前幀數(shù)據(jù)緩存 86中讀取數(shù)據(jù)到RAM83中，RAM83和RAM82中的數(shù)據(jù)輸入到遞歸濾波計(jì)算模塊80中進(jìn) 行遞歸濾波處理，處理結(jié)果存入到處理后數(shù)據(jù)緩存85中，同時(shí)該運(yùn)動(dòng)矢量對應(yīng)的SAD 值輸入到濾波控制模塊81中，如果該SAD值大于某個(gè)閾值，則用中值濾波代替遞歸濾 波結(jié)果，具體做法是當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到本模塊中時(shí)，通過中值濾波計(jì)算模塊71得到濾波結(jié) 果，本發(fā)明中采用3x3模板和快速中值計(jì)算，腿72和腿73用于進(jìn)行必要的行緩存。 處理之后的圖像數(shù)據(jù)從緩存86中讀出后輸出，緩存85和緩存86實(shí)際上是乒乓關(guān)系。 通過遞歸濾波控制接口模i央84可以對搜索結(jié)果平滑濾波參數(shù)，SAD閾值等工作參數(shù)進(jìn) 行配置和訪問。本發(fā)明的圖像增強(qiáng)處理模塊框圖如圖7所示，包括行緩存RAM91，行緩存RAM92， 行緩存RAM93，行緩存RAM94，寄存器REG陣列，計(jì)算單元95，計(jì)算單元86，計(jì)算單 元97，計(jì)算單元98，計(jì)算單元99，計(jì)算單元IOO，歸一化計(jì)算模塊101和增強(qiáng)處理控 制接口模塊102。對X線圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，可以銳化邊緣，以使細(xì)血管等信息更清晰，便于醫(yī)生 診斷。本發(fā)明采用5x5的濾波模板，使用了4個(gè)RAM作為行緩存和20個(gè)寄存器作為 像素點(diǎn)緩存，使用了 6個(gè)計(jì)算單，行濾波計(jì)算和一個(gè)歸一化計(jì)算模塊進(jìn)行歸一化計(jì)算，通過增強(qiáng)處理控制接口 102可以給各個(gè)計(jì)算單元還有歸一化計(jì)算模塊101進(jìn)行參 數(shù)配置和訪問，包括濾波模板的參數(shù)和歸一化參數(shù)，靈活性好。本發(fā)明的圖像雙線性插值模塊框圖如圖8所示，包括計(jì)算單元111，計(jì)算單元115， 寄存器REG112，寄存器REG113,選擇器114，選擇器118，行緩存RAM116，行緩存RAM119 和雙線性插值控制接口模塊110。工作原理為插值分為兩個(gè)階段，首先進(jìn)行水平方向 上的插值，在相鄰點(diǎn)間插入像素，然后進(jìn)行垂直方向上的插值，在行間插入像素，插 值前的圖像輸入后，REG112，REG113用于緩存相鄰點(diǎn)像素值，新的像素由計(jì)算單元lll 通過相鄰點(diǎn)線性插值產(chǎn)生，選擇器114輸出相鄰點(diǎn)插值后的像素序列，然后腦116， RAMI 17用于緩存相鄰行像素值，新的像素由計(jì)算單元115通過相鄰點(diǎn)線性插值產(chǎn)生， 最終通雌擇器118輸出正確的插值后的像素序列。插值之后的圖像分辨率提高，圖 像細(xì)膩。通過雙線性插值控制接口模塊110可以對是否進(jìn)行線性插值進(jìn)行控制。本發(fā)明的Overlay數(shù)據(jù)的處理流程框圖如圖9所示，包括Overlay數(shù)據(jù)輸入接口模 塊120， Overlay控制接口模塊121， Overlay 輸入管理模塊33， Overlay數(shù)據(jù)輸 出管理?！姥?4和Overlay數(shù)據(jù)疊加模塊40。工作流程為首先NiosII軟核10平臺上 的軟件系統(tǒng)計(jì)算并生成消隱圓，菜單信息等數(shù)據(jù)，每個(gè)像素對應(yīng)2比特的Overlay信 息，因?yàn)槭请p通道因此實(shí)際上共有4比特，然后通過Overlay數(shù)據(jù)輸入接口模塊120 輸入，這個(gè)模塊〗頓一個(gè)FIFO實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)IFO的寫端口數(shù)據(jù)線直接與NiosII的Avalon 總線相接，F(xiàn)IFO的讀端口與Overlay數(shù)據(jù)輸入管理模塊相接，通過與第2SDRAM控制器 26通信將Overlay數(shù)據(jù)存儲到第2SD畫存儲器27中。視頻控帝幅號輸出模i央產(chǎn)生消 隱行有效信號和消隱場有效信號，控制Overlay數(shù)據(jù)輸出管理模塊，與第2SDRAM控制 器26通信將Overlay數(shù)據(jù)從第2SDRAM存儲器27中讀出，并輸入到Overlay數(shù)據(jù)疊加 模塊40中，與通道O,通道l圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加之后輸出。通過Overlay控制接口模 塊121可以對工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和訪問，包括Overlay數(shù)據(jù)存儲地址，Overlay顏色等 參數(shù)。本發(fā)明的NiosII軟核(10)平臺上的軟件系統(tǒng)工作流程圖如圖10所示，具體如下1、 上電后系統(tǒng)從Flash中將軟件轉(zhuǎn)移至SDRAM中并開始運(yùn)行，F(xiàn)lash和SDRAM通 過NiosII內(nèi)部控制器與FPGA通信。2、 初始化NiosII軟核(10)，用于初始化各種NiosII的外設(shè)，如串口， PI0通 用10口以及定時(shí)器等。3、 初始化菜單鏈表，整個(gè)操作菜單采用十字鏈表的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)條目 項(xiàng)，上下左右的四個(gè)指針分別對應(yīng)菜單的前一項(xiàng)，后一項(xiàng)，進(jìn)入和退出。4、 從Flash中讀取每一個(gè)條目的值。Flash —共0. 25Mbyte，其中從0x00000到 0x25000的用于存放應(yīng)用程序，0x25000到0x30000存放菜單所需要的字庫圖標(biāo)等文件 0x30000到0x40000用于存放條目的配置信息。將這個(gè)區(qū)域分為20塊，每塊可儲存一 套配置。配置的存儲地址采取循環(huán)的方法動(dòng)態(tài)變化，保證了 Flash不會因?yàn)槟骋粔K的 多次存取而縮短壽命。5、 根據(jù)每個(gè)條目從Flash中讀到的數(shù)值，對攝像機(jī)的參數(shù)和工作模式進(jìn)行初始化。6、 等待串口的外部中斷信號。7、 接收到按鍵，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中，讀取接收到的鍵 碼，并且發(fā)送回執(zhí)給發(fā)送方。8、 分析鍵碼，執(zhí)行相應(yīng)的菜單命令。進(jìn)行菜單操作，修改攝像機(jī)的參數(shù)或者是工 作模式，刷新顯示。9、 將修改后的條目參數(shù)，存入Flash的相應(yīng)位置，以備下一次上電讀取。并重新 等待按鍵。圖11為本發(fā)明一幅動(dòng)盯消隱圓和菜單信息的X射線圖像頓示器上的顯示隋況。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯而易見的突出優(yōu)點(diǎn)和顯著效果1、本發(fā)明所采用的硬件結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、性能穩(wěn)定。本發(fā)明中的圖像采集，18校正，處理，存儲和顯示功能全部基于一片F(xiàn)PGA芯片進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并采用了SOPC可編 禾呈片上系統(tǒng)技術(shù)，植入NiosII軟核管理系統(tǒng)，使得攝像機(jī)設(shè)計(jì)簡潔，擴(kuò)展性好。2、 本發(fā)明具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以實(shí)吋完成較高速的圖像傳輸和處理，得 到高質(zhì)量的完整清晰的X射線圖像的存儲和穩(wěn)定真實(shí)的顯示效果。本發(fā)明中采用的針 對CCD的壞點(diǎn)校正模塊采用了壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列和插值補(bǔ)償技術(shù)，其特征是使用FPGA內(nèi)部 的RAM實(shí)現(xiàn)壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列，當(dāng)前像素經(jīng)驗(yàn)證為壞點(diǎn)時(shí)進(jìn)行出隊(duì)列操作，并用鄰近像素 插值補(bǔ)償，有效的去除了 CCD壞點(diǎn)造成的錯(cuò)誤圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明中采用的針對影像增 強(qiáng)儀的非均勻特性的校正模塊采用了微量遞增計(jì)算技術(shù)，其特征是實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前像素 的橫縱方向上的校正參數(shù)，并對當(dāng)前像素進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，有效的解決了影像增強(qiáng)儀的 非均勻性造成的圖像中間亮、四周暗的類拋物面特性。本發(fā)明中所采用的基于運(yùn)動(dòng)估 計(jì)的遞歸濾波處理模塊，其特征是實(shí)時(shí)的完成基于塊匹配全搜索的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，根 據(jù)搜索所得運(yùn)動(dòng)矢量作遞歸濾波處理，并且將空域?yàn)V波和時(shí)域?yàn)V波相結(jié)合，在搜索過 程中自動(dòng)判斷運(yùn)動(dòng)估計(jì)的準(zhǔn)確性，"在準(zhǔn)確性下降時(shí)釆用中值濾波代替遞歸濾波作為處 理輸出結(jié)果，有效的降低了 X射線圖像的量子噪聲，并解決了普通遞歸濾波過程中物 體運(yùn)動(dòng)造成的尾影問題。本發(fā)明中釆用的圖像增強(qiáng)模塊實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)了 5X5模板的圖像濾 波，有效的增強(qiáng)了 X射線圖像的邊緣，便于診斷。本發(fā)明中采用的伽瑪校正分別針對 CCD和顯示終端進(jìn)行校正，可以得到真實(shí)的圖像顯示效果。3、 本發(fā)明使用靈活方便，易于操作。本發(fā)明支持八幅圖像的存儲和雙通道的顯示， 可以以多種顯示模式進(jìn)行顯示，也可以通過數(shù)字接口與采集卡相連接，所采用的線性插 值可以有效的增大圖像的分辨率，提高圖像的清晰度，提供鏡像顯示功能，提供消隱 圓和菜單信息的Overlay數(shù)據(jù)疊加功能，方便醫(yī)生查看圖像并做出診斷。本發(fā)明提供X 射線機(jī)控制輸入接口和自動(dòng)曝光增益控制輸出接口，方便與X射線機(jī)的連接。通過本 發(fā)明所提供的串口可將本發(fā)明與個(gè)人電腦或者外置按鍵板相連接，方便用戶控制以實(shí) 現(xiàn)人機(jī)交互。
權(quán)利要求
1、一種醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，包括帶有鏡頭(1)的CCD(2)，其特征在于CCD(2)的輸出端與AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4)、CCD前端時(shí)序控制芯片(3)相連，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4)和CCD前端時(shí)序控制芯片(3)的輸出端通過AD驅(qū)動(dòng)模塊(45)和CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊(46)與FPGA(5)相連，F(xiàn)PGA(5)還連接有負(fù)責(zé)保存FPGA(5)的配置文件并且在攝像機(jī)上電時(shí)對FPGA(5)進(jìn)行配置FPGA配置芯片(14)，AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(4)的數(shù)據(jù)輸出端通過FPGA(5)內(nèi)部的圖像輸入接口模塊(44)接入到FPGA(5)中，F(xiàn)PGA(5)內(nèi)的X射線自動(dòng)曝光增益控制模塊(29)完成自動(dòng)曝光增益控制后由圖像采集與校正處理模塊(7)和圖像存儲與顯示控制模塊(9)處理后輸出的圖像數(shù)據(jù)信號和視頻顯示控制信號通過視頻DA轉(zhuǎn)換芯片(11)接入到通過0顯示終端(12)和通道1顯示終端(13)進(jìn)行顯示，或經(jīng)LVDS驅(qū)動(dòng)芯片(20)輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)由采集卡(21)進(jìn)行采集，F(xiàn)PGA(5)還通過內(nèi)部的存儲控制器模塊(27、31)與存儲器組(15)相連，通過DA轉(zhuǎn)換芯片光藕芯片(16)和X射線機(jī)接口(17)相連，通過RS232轉(zhuǎn)換芯片(18)與主控設(shè)備接口(19)及驅(qū)動(dòng)鏡頭(1)的鏡頭馬達(dá)(48)相連接。
2 、按照權(quán)利要求1所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于所述的FPGA(5) 還具有圖像采集與校正處理模塊(7)，圖像存儲與顯示控制模塊(9)和NiosII 軟核微處理器及其接口模塊(30)， NiosII軟核微處理器及其接口模塊(30)包括微處 理NiosII軟核(10)、第l接口模塊(6)和第2接口模塊(10)，其中第l接口模塊(6) 連接NiosII軟核(10)和圖像采集與校正處理模塊(7)，第2接口模±央(8)連 接NiosII軟核(10)和圖像存儲與顯示控制模塊(9);圖像采集與校正處理模塊(7) 的AD驅(qū)動(dòng)模i央(45)， CCD時(shí)序驅(qū)動(dòng)模塊(46)，圖像輸入接口模塊(44)和X射線自 動(dòng)曝光增益控制模塊(29)通過第1接口模塊(6)與NiosII軟核(10)相連，實(shí)現(xiàn) NiosII軟核(10)對AD的增益。
3、按照權(quán)利要求1所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于所述的圖像采集與校正處理模塊(7)內(nèi)部還包括第1SDRAM控制器模塊(26)，以及依次連接的伽 瑪校正模塊(22)，壞點(diǎn)校正模塊(23)，非均勻性校正模塊(24)，基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自 適應(yīng)圖像遞歸濾波處理模塊(25)，圖像增強(qiáng)處理模塊(28)和圖像顯示均衡處理模塊(49)，上述各個(gè)模塊通過第l接口模塊(6)與NiosII軟核(10)相連，實(shí)現(xiàn)NiosII 軟核(10)對各個(gè)模塊工作情況的監(jiān)控。
4、按照權(quán)利要求3所述的醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于所述的壞 點(diǎn)校正模塊(23)包括依次連接的壞點(diǎn)測試模塊(50)，壞點(diǎn)坐標(biāo)隊(duì)列模塊(51)，坐 標(biāo)比較模塊(53)，插值補(bǔ)償模塊(52)和壞點(diǎn)校正控制接口模塊(54)，插值補(bǔ)償模塊 (52)通過壞點(diǎn)校正控制接口模塊(54)與第1接口模塊(6)相連接，并由NiosII軟 核(10)配置接口對是否進(jìn)行壞點(diǎn)校正做出控制；非均勻性校正模塊(24)包括非均 勻性校正控制接口模塊(60)，非均勻性校正計(jì)算模塊(61)，橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊(62)和縱向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊(63)，其中橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模±央(62)和縱向校正 參數(shù)產(chǎn)生模塊(63)分別在水平和垂直方向上針對影像增強(qiáng)儀線性加拋物面性的特性 所造成的圖像失真進(jìn)行校正，非均勻性校正控制接口模塊(60)分別與第1接口模塊(6)，非均勻性校正計(jì)算模塊(61)，橫向校正參數(shù)產(chǎn)生模塊(62)和縱向校正參數(shù)產(chǎn) 生模塊(63)相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核(10)分別對水平方向，垂直方向上的線性校 正幅度和拋物面性校正幅度的控制；基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的自適應(yīng)圖像遞歸濾波處理模塊(25)包括中值濾波模塊(70)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊(74)，遞歸濾波處理模塊(79)和遞歸濾 波控制接口模塊(84)，其中中值濾波模塊(70)包括中值計(jì)算模塊(71)和兩個(gè)RAM(72) (73)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊(74)中包括搜索模塊(75)，搜索結(jié)果處理模塊(76)和RAM 組(77) (78)，通過與第1SDRAM控制器模塊(26)的通信訪問幀緩存數(shù)據(jù)，采用SAD 絕對誤差為評判標(biāo)準(zhǔn)，完成全搜索塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法并輸出運(yùn)動(dòng)矢量，遞歸濾波模 塊(79)包括遞歸濾波計(jì)算模塊(80)，濾波控制模塊(81)和RAM組(82) (83)，與 第1SDRAM控制器模塊(26)通信訪問幀緩存數(shù)據(jù)，并利用輸入的運(yùn)動(dòng)矢量完成遞歸濾波算法，其中的濾波控制模塊(81)完成搜索質(zhì)量下降時(shí)遞歸濾波輸出到中值濾波輸出的切換，遞歸濾波控制接口模塊(84)分別與第1接口模塊(6)，運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊(74) 和遞歸濾波模塊(79)相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核(10)對濾波效果的控制；圖像增強(qiáng) 處理模塊(28)包括增強(qiáng)處理控制接口模塊(102)，歸一化計(jì)算模塊(101)，計(jì)算單 元(100)， RAM和寄存器，增強(qiáng)處理控制接口模塊(102)分別與第l接口模塊(6)， 歸一化計(jì)算模塊(101)和多個(gè)計(jì)算單元相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核(10)對濾波效果 的控制。
5、 按照權(quán)利要求1所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于所述的圖像 存儲與顯示控制模塊(9)內(nèi)部包括Overlay字符疊加數(shù)據(jù)輸入管理模塊(33)， Overlay 數(shù)據(jù)輸出管理模塊(34)， Overlay數(shù)據(jù)疊加模塊(40)，圖像數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊(35)， 通道0圖像數(shù)據(jù)輸出管理和顯示控制模塊(36)，通道O雙線性插值模塊(38),通道0 伽瑪校正模塊(41)，通道l圖像數(shù)據(jù)輸出管理和顯示控制模塊(37)，通道O輸出管 理?！姥肽K(39)，通道1伽瑪校正模塊(42)，視頻控制信號產(chǎn)生模塊(43)和第2SDRAM 控制器模塊(31)，上述各個(gè)模i央與第2接口模塊(8)相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核(10) 對各個(gè)模塊工作情況的監(jiān)控；所述的伽瑪校正模塊包括針對CCD的伽瑪校正模塊(22)， 通道O顯示伽瑪校正模i央(41)和通道l顯示伽瑪校正模塊(42)，其內(nèi)部使用的LUT 查找表由雙端口 RAM構(gòu)成，該RAM的寫端口直接與NiosII軟核(10)的Avalon總線 連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核(10)對校正幅度的控制。
6、 按照權(quán)利要求5所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于所述的M O雙線性插值模塊(38)和通道0輸出管理模i央(39)包括兩個(gè)寄存器REG (112) (113)， 兩個(gè)畫(116) (117)，兩個(gè)計(jì)算單元(111) (115)，兩個(gè)選擇器(114) (118)和雙 線性插值控制接口模塊(110)，選擇器(114)輸出水平方向上進(jìn)行插值之后的像素序 列，選擇器(118)輸出垂直方向上進(jìn)行插值之后的像素序列，雙線性插值控制接口模 塊(110)與選擇器(118)和第2接口模塊(8)相連接，實(shí)現(xiàn)NiosII軟核(10)對是否進(jìn)行雙線性插值做出控制。
7、 按照權(quán)利要求5所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于所述的圖像 數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊(35)和圖像輸出管理和顯示模塊(36) (37)酉己合，通過與第 2SDRAM控制器模塊(31)的通信實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)在2SDRAM(32)中的存儲，實(shí)現(xiàn)與NiosII 軟核(10)的通信，通過LVDS驅(qū)動(dòng)芯片(20)輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)給采集卡(21)，同 時(shí)通過視頻DA轉(zhuǎn)換芯片(11)雙通道輸出模擬信號給顯示終端(12) (13)，并且在雙 通道顯示終端上顯示不同的圖像以便對比，支持垂直鏡像，水平鏡像，垂直加水平鏡 像顯示功能；所述的視頻控制信號產(chǎn)生模塊(43)輸出多種制式的視頻顯示控制信號， 適用于不同類型的顯示終端。
8、 按照權(quán)利要求5所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于:所述的Overlay 數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊(33)通過一個(gè)FIFO直接和NiosII軟核(10)相連接，F(xiàn)IFO 寫端口和Avalon總線相連接，讀端口和Overlay數(shù)據(jù)輸入存儲管理模塊(33)相連接， 通過NiosII軟核(10)輸入Overlay數(shù)據(jù)，通過與第2SDRAM控制器模塊(31)的通 信實(shí)現(xiàn)Overlay數(shù)據(jù)在2SDRAM (32)中的緩存，配合Overlay輸出管理模塊(34)輸 出給Overlay數(shù)據(jù)疊加控制模塊(40)與圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，最終在顯示終端上顯示 疊加了菜單信息和消隱圓的X射線圖像，實(shí)現(xiàn)與NiosII軟核(10)的通信。
9、 按照權(quán)利要求2所述醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，其特征在于:所述的NiosII 軟核(10)通過內(nèi)部的SDRAM控制器和外部的SDRAM存儲器進(jìn)行通信，通過內(nèi)部的Flash 控制器與Flash存儲器進(jìn)行通信，通過內(nèi)部的串口控制器和外部的串口進(jìn)行通信， NiosII軟核(10)平臺上的軟件管理系統(tǒng)完成Flash中攝像機(jī)參數(shù)配置的存取，提供 用戶使用界面，通過串口連接主控設(shè)備接口 (19),并按照主控設(shè)備發(fā)送的命令做出相 應(yīng)的工作參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
全文摘要
一種醫(yī)用X射線CCD型數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，采集CCD輸入圖像并進(jìn)行校正和處理，包括圖像增強(qiáng)，遞歸濾波和顯示均衡等，最終得到完整清晰的X射線圖像進(jìn)行存儲和顯示，同時(shí)完成X射線自動(dòng)曝光增益控制功能，在保證了圖像質(zhì)量的同時(shí)最大程度上減少了X射線對病人的輻射傷害，具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，靈活方便，成本低，擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。
文檔編號H04N5/32GK101254110SQ20081001759
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者楠 張, 張夷齋, 佳 牛, 牟軒沁, 艷 趙, 柯 馬 申請人:西安交通大學(xué)