CMOS圖像通道在超聲診斷儀中的應用
加入技術交流群
1 引言
隨著醫(yī)療診斷儀器小型化、便攜化的進程，高性能32位微處理器正在越來越多地應用于各類小型醫(yī)療影像設備中，但是如何利用這些微處理器傳送和處理實時圖像，卻是一個丞待解決的問題。從ARM 7系列開始，ARM處理器就集成了CMOS(Complementary Metal Oxide SemiConductor)圖像傳感器接口，這為解決上述問題提供了可能。處理器可以通過CMOS圖像傳感器接口適應不同的CMOS圖像傳感器。通過CMOS接口，圖像數據將被送入到系統(tǒng)的CMOS圖像通道中。CMOS圖像通道為CMOS圖像傳感器接口與系統(tǒng)AHB(Advanced High peRFormanceBus)總線之間的連接通路，由CSI (CMOS Sensor Interface)和PRP(Pre-Processor)組成。該通道專門用于高速圖像傳輸，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(tǒng)以CMOS圖像通道為診斷網像的傳輸通道，將采集的超聲圖像信息送人系統(tǒng)總線，在嵌入式Ijnux操作系統(tǒng)平臺上，實現(xiàn)了診斷圖像的實時顯示和靜態(tài)圖像的大容量非易失性存儲，所實現(xiàn)的診斷系統(tǒng)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(tǒng)構架
本文設計的便攜式超聲診斷儀系統(tǒng)結構如圖l所示。用戶通過輸入設備向系統(tǒng)輸入控制命令，完成超聲圖像的采集、顯示、保存等相關處理。當執(zhí)行掃描命令時，系統(tǒng)通過串口向以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電路和信號發(fā)射接收電路同步動作。接收的超聲信號在超聲圖像采集模塊中經放大、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。將該圖像信息進行格式轉換后通過ARM芯片CMOS接13送人控制系統(tǒng)，經圖像通道傳輸后，完成在LCD(Liquid Crystal Display)上的實時顯示，同時可拔插的大容量SD(Secure Digital Memory Card)卡可對所需的圖像進行保存。保存的圖像信息可以進行離線處理，比如打印、電影回放、遠程瀏覽等。
3 系統(tǒng)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(tǒng)的硬件框俐如圖2所示，系統(tǒng)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時的顯示出來，通過SD卡把大量的圖像數據保存起來以便后期處理。通過外加USB HUB?？蓪⑹髽?、鍵盤、打印機接入系統(tǒng)。本地儲存的診斷圖像數據可以通過快速以太網控制處理器DM9000送入網口，通過以太網實現(xiàn)遠程瀏覽。
3.2 CMOS圖像通道
本控制系統(tǒng)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圖像傳感器接口來實現(xiàn)。該接口支持的圖像數據類型包括RGB565、RGB888、YUV422、YUV444等。不同類型的圖像數據在CMOS口經過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型的不同，送顯和存儲的硬件和軟件實現(xiàn)方法也是不同的。
評論