Mi a DSP tábla az endoszkópos rendszerekben?

Az endoszkóp rendszer több, mint egy apró kamera egy rugalmas cső végén. A színfalak mögött egy dedikált áramköri kártya dolgozza fel az endoszkóp kameramodulból származó nyers képadatokat, alakítja át látható videojellé, és gyakran kezeli a tárolási és megjelenítési funkciókat. Ezt a kártyát általában nevezik . DSP kártyának (Digital Signal Processor Board) Ebben a cikkben elmagyarázzuk, mit csinál a DSP kártya, miért nélkülözhetetlen a modern endoszkóprendszerekhez, és miben különbözik az egyszerű USB kameramodul használatától.

Mi az a DSP tábla?

A DSP kártya egy elektronikus áramkör, amely a modul kameraérzékelőjének nyers digitális kimenetét veszi, és valós idejű képfeldolgozást végez. Az endoszkóp kameramodulban található érzékelő Bayer-mintát vagy nyers RGB adatokat rögzít. Ezek a nyers adatok közvetlenül nem tekinthetők meg; demázzal kell rendelkeznie, fehéregyensúlyozottnak, színkorrigáltnak és gyakran tömörítettnek kell lennie. A DSP kártya kezeli ezeket a feladatokat, szabványos videoformátumot, például HDMI-t, kompozit videót (CVBS) vagy USB-videót bocsát ki.

A régebbi endoszkópos rendszerekben a DSP tábla egy nagy, különálló doboz volt. Ma már akár egy postai bélyeg méretű is lehet, és beépíthető a kameraházba vagy a főprocesszor egységbe. A 4k endoszkópos kameramodul esetében a DSP kártyának elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy 4K videót 30 vagy 60 képkocka/s sebességgel dolgozzon fel.

A DSP tábla főbb funkciói

1. Nyers képfeldolgozás – A nyers Bayer-adatokat a CMOS-érzékelőből színes képpé alakítja. Ez magában foglalja a demoszaicint, a színinterpolációt és a fehéregyensúlyt.

2. Képjavítás – Élesítést, zajcsökkentést, kontrasztbeállítást és éljavítást alkalmaz a vizuális minőség javítása érdekében.

3. Video Encoding – Tömöríti a videó adatfolyamot (pl. H.264 vagy H.265) rögzítéshez vagy adatfolyamhoz.

4. Képernyő-megjelenítés (OSD) – Szöveget, szálkeresztet, időbélyegzőt vagy mérési grafikát fed az élő videóra.

5. Kimeneti formázás – A feldolgozott videót szabványos interfészre konvertálja: HDMI, SDI, USB (UVC) vagy analóg (CVBS).

6. Tárhelyvezérlés – Kezeli a képek vagy videoklipek mentését microSD-kártyára, USB-meghajtóra vagy belső memóriára.

Miért ne használjon egyszerű USB-kameramodult?

Sok fogyasztói USB endoszkóp olyan USB kameramodult használ, amely egy kis DSP-t (vagy egy alapvető feldolgozással rendelkező hídchipet) tartalmaz közvetlenül a kamera kártyáján. Ez elegendő az alacsony költségű ellenőrző kamerákhoz, mivel a gazdaszámítógép (PC, laptop vagy okostelefon) kezeli a nehéz videofeldolgozást. A professzionális vagy orvosi endoszkóprendszerek esetében azonban a dedikált DSP-kártya számos előnnyel jár:

• Nem függ a külső számítógéptől – A rendszer számítógép nélkül is képes megjeleníteni egy önálló monitort.

• Alacsonyabb késleltetés – A feldolgozás hardverben történik, nem általános célú operációs rendszeren.

• Speciális funkciók – Mérőeszközök, képrögzítés, PIP (kép a képben) és felvétel a DSP kártyába vannak beépítve.

• Konzisztens teljesítmény – Nem befolyásolja a gazdagép CPU-terhelése vagy az illesztőprogram-frissítések.

Az orvosi laparoszkópok, ipari boroszkópok és csúcskategóriás video endoszkópok standard megközelítése az egyedi endoszkóp kameramodul, amelyhez egy dedikált DSP kártya párosul.

DSP kártya vs. USB kameramodul az endoszkópiához

Egy tipikus endoszkóp DSP tábla alkotóelemei

Az endoszkóp kameramodulhoz való modern DSP kártya a következőket tartalmazza:

• Képprocesszor – Dedikált ISP-chip (pl. Ambarella, Novatek vagy Nextchip).

• Mikrokontroller – Kezeli a gombbemeneteket, az OSD-menüket és az általános rendszervezérlést.

• Videokódoló – Hardveres H.264/H.265 kódoló a rögzítéshez.

• Memória – SDRAM a keret puffereléséhez; flash firmware-hez.

• Kimeneti interfészek – HDMI, CVBS, USB (eszköz vagy gazdagép) és néha Ethernet.

• Tárolónyílás – microSD kártya foglalat.

• Tápellátás – Szabályozók a kameramodulhoz és a DSP-hez.

Hogyan működik a DSP tábla endoszkóp kameramodullal

1. Az endoszkóp kameramodul (amely modul kameraérzékelőt és lencsét tartalmaz) nyers videó adatokat küld rugalmas kábelen keresztül – általában LVDS vagy MIPI CSI-2 formátumban.

2. A DSP kártya fogadja ezeket a nyers adatokat. Először feketeszint-korrekciót, hibás pixel-korrekciót és lencseárnyékolás-korrekciót hajt végre.

3. A nyers Bayer-adatokat RGB-be demózzák, majd YUV színtérré konvertálják.

4. Képjavítás (élesítés, zajcsökkentés, kontraszt) kerül alkalmazásra.

5. Az OSD grafikák fedve vannak.

6. A végső videót kódolják (ha rögzítik), és USB-n keresztül továbbítják a kijelzőre (HDMI, CVBS) vagy egy gazdaszámítógépre.

7. A felhasználói vezérlőelemeket (gombok, joystick, érintőképernyő) a mikrokontroller olvassa be, amely beállítja a paramétereket (zoom, fényerő, színmód).

DSP táblák 4K endoszkópos kameramodulokhoz

A 4k endoszkóp kameramodulhoz olyan DSP kártya szükséges, amely képes kezelni a 4K felbontást 30 vagy 60 képkocka/mp sebességgel. Az adatátviteli sebesség hatalmas – körülbelül 12 Gbps tömörítetlen 4K-hoz 30 fps-en. Ezért a DSP-nek rendelkeznie kell:

• Nagy sávszélességű MIPI-vevő (4 sáv, egyenként 1,5 Gbps vagy nagyobb).

• Erőteljes ISP mag 4K demoszaicinnel és skálázással.

• Gyors memória (DDR3 vagy DDR4) a keretek puffereléséhez.

• H.265 kódoló a hatékony tárolás érdekében.

Számos Ambarella (pl. S5L, H22), Novatek vagy Hisilicon lapkakészletet gyakran használnak a professzionális 4K endoszkópos rendszerekben.

Egyedi endoszkóp kamera modul és DSP integráció

Az OEM vásárlók számára egyedi endoszkóp kameramodul párosítható egy speciálisan hangolt DSP kártyával. A gyártó beállíthatja:

• Fehéregyensúly görbék az adott LED-megvilágításhoz.

• A zajcsökkentés erőssége az érzékelő zajprofilja alapján.

• OSD menü elrendezés és mérési eszközök.

• Kimeneti felbontás és képkockasebesség.

Ez az integráció biztosítja, hogy az egész rendszer – a csúcstól a kijelzőig – a tervezett klinikai vagy ipari alkalmazáshoz optimalizálva legyen.

Mikor használna helyette USB kameramodult?

Ha az endoszkóp rendszere már tartalmaz számítógépet vagy táblagépet (pl. képarchiváláshoz, távorvosláshoz vagy mesterséges intelligencia elemzéshez), kényelmesebb lehet egy USB kameramodul. Az USB-modul egy kis beépített hídchippel rendelkezik, amely UVC-videót bocsát ki, és a gazdaszámítógép kezeli az összes feldolgozást, rögzítést és mérést. Ez csökkenti a hardverköltséget és a bonyolultságot. Ön azonban feláldozza az alacsony késleltetést és a számítógéptől való függetlenséget.

A Sincere's Endoscope DSP megoldások

A Sincere-nél mind endoszkópos kameramodulokat, mind hozzá tartozó DSP kártyákat tervezünk és gyártunk. Termékpalettánk a következőket tartalmazza:

• Önálló DSP kártyák 1080p és 4k endoszkóp kameramodulhoz, HDMI és CVBS kimenettel.

• USB kameramodul alapú megoldások PC-hez csatlakoztatott rendszerekhez.

• Egyedi endoszkóp kameramodul egyedi DSP firmware-rel (OSD, mérőeszközök, felhasználói felület) párosítva.

Az Ön által választott modulos kameraérzékelőt (Sony IMX, OmniVision) is integrálhatjuk a klinikai vagy ipari környezetre szabott DSP kártyával.

Következtetés

A DSP tábla egy endoszkóp rendszer agya. Nyers videót vesz az endoszkóp kameramodulból, kiváló minőségű képpé dolgozza fel, grafikát ad hozzá, és megjeleníti a kijelzőt vagy a felvevőt. A professzionális orvosi és ipari endoszkópokhoz a dedikált DSP kártya alacsony késleltetést, fejlett funkciókat és a számítógéptől való függetlenséget kínál. A 4k endoszkópos kameramodulhoz nagy teljesítményű DSP-re van szükség, amely hatalmas adatsebességet képes kezelni. Míg az USB-kameramodul egyszerűbb, olcsóbb alternatíva fogyasztói vagy félprofesszionális használatra, addig az egyedi endoszkópos kameramodul egy erre a célra épített DSP-kártyával párosítva biztosítja a műtőben és a gyári helyiségekben megkövetelt teljesítményt és megbízhatóságot.

Ha egyedi endoszkóp kameramodulra vagy teljes endoszkóp rendszerre van szüksége DSP kártyával, forduljon a Sincere-hez. Teljes körű tervezési és gyártási szolgáltatásokat nyújtunk.