CMOS圖像通道在超聲診斷儀中的應用
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1 引言
隨著(zhù)醫療診斷儀器小型化、便攜化的進(jìn)程，高性能32位微處理器正在越來(lái)越多地應用于各類(lèi)小型醫療影像設備中，但是如何利用這些微處理器傳送和處理實(shí)時(shí)圖像，卻是一個(gè)丞待解決的問(wèn)題。從ARM 7系列開(kāi)始，ARM處理器就集成了CMOS(Complementary Metal Oxide SemiConductor)圖像傳感器接口，這為解決上述問(wèn)題提供了可能。處理器可以通過(guò)CMOS圖像傳感器接口適應不同的CMOS圖像傳感器。通過(guò)CMOS接口，圖像數據將被送入到系統的CMOS圖像通道中。CMOS圖像通道為CMOS圖像傳感器接口與系統AHB(Advanced High peRFormanceBus)總線(xiàn)之間的連接通路，由CSI (CMOS Sensor Interface)和PRP(Pre-Processor)組成。該通道專(zhuān)門(mén)用于高速圖像傳輸，提供了多種圖像格式輸入和傳輸方式，并能在通道內進(jìn)行顏色空間變換、窗體調整等多種操作，是診斷圖像以及其他圖像應用傳輸的理想通道。
本文討論了一種基于32位微處理器ARM9E和嵌入式Linux的便攜式超聲診斷儀的解決方案。系統以CMOS圖像通道為診斷網(wǎng)像的傳輸通道，將采集的超聲圖像信息送人系統總線(xiàn)，在嵌入式Ijnux操作系統平臺上，實(shí)現了診斷圖像的實(shí)時(shí)顯示和靜態(tài)圖像的大容量非易失性存儲，所實(shí)現的診斷系統不僅功能強大、擴展容易，而且還兼顧了小型化的需求。
2 系統構架
本文設計的便攜式超聲診斷儀系統結構如圖l所示。用戶(hù)通過(guò)輸入設備向系統輸入控制命令，完成超聲圖像的采集、顯示、保存等相關(guān)處理。當執行掃描命令時(shí)，系統通過(guò)串口向以FPGA為核心的超聲圖像采集模塊發(fā)送圖像采集命令，控制超聲探頭掃描驅動(dòng)電路和信號發(fā)射接收電路同步動(dòng)作。接收的超聲信號在超聲圖像采集模塊中經(jīng)放大、模數轉換后送人FPGA，完成數字掃描變換(DCS)和插值運算后，得到二維的B超圖像信息。將該圖像信息進(jìn)行格式轉換后通過(guò)ARM芯片CMOS接13送人控制系統，經(jīng)圖像通道傳輸后，完成在LCD(Liquid Crystal Display)上的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)可拔插的大容量SD(Secure Digital Memory Card)卡可對所需的圖像進(jìn)行保存。保存的圖像信息可以進(jìn)行離線(xiàn)處理，比如打印、電影回放、遠程瀏覽等。
3 系統硬件設計
3．1硬件框圖
本設計選用以ARM926EJ-S為內核的Freescale i.MX21作為處理器，控制系統的硬件框俐如圖2所示，系統是以ARM處理器為核心，外加兼容的硬件外設。超聲采集模塊完成圖像的采集和傳入，LCD把傳人的圖像信息實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，通過(guò)SD卡把大量的圖像數據保存起來(lái)以便后期處理。通過(guò)外加USB HUB?？蓪⑹髽?、鍵盤(pán)、打印機接入系統。本地儲存的診斷圖像數據可以通過(guò)快速以太網(wǎng)控制處理器DM9000送入網(wǎng)口，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現遠程瀏覽。
3.2 CMOS圖像通道
本控制系統CMOS圖像通道框圖如圖3所示，超聲圖像數據的傳入利用i．MX21芯片的CMOS圖像傳感器接口來(lái)實(shí)現。該接口支持的圖像數據類(lèi)型包括RGB565、RGB888、YUV422、YUV444等。不同類(lèi)型的圖像數據在CMOS口經(jīng)過(guò)CSI 8位采樣后，封裝成32位圖像數據送人CSI RxFIFO。CSI RxFIFO中的圖像數據根據類(lèi)型的不同，送顯和存儲的硬件和軟件實(shí)現方法也是不同的。
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