내시경 시스템은 유연한 튜브 끝에 달린 작은 카메라 그 이상입니다. 그 뒤에는 전용 회로 기판이 내시경 카메라 모듈의 원본 이미지 데이터를 처리하고 이를 볼 수 있는 비디오 신호로 변환하며 저장 및 표시 기능을 처리하는 경우도 많습니다. 이 보드를 흔히 라고 합니다 . DSP 보드 (Digital Signal Processor Board) 이 기사에서는 DSP 보드의 기능, 최신 내시경 시스템에 필수적인 이유, 단순히 USB 카메라 모듈을 사용하는 것과 어떻게 다른지 설명합니다.
DSP 보드는 모듈 카메라 센서에서 원시 디지털 출력을 가져와 실시간 이미지 처리를 수행하는 전자 회로입니다. 내시경 카메라 모듈 내부의 센서는 베이어 패턴 또는 원시 RGB 데이터를 캡처합니다. 이 원시 데이터는 직접 볼 수 없습니다. 디모자이크 처리, 화이트 밸런스 처리, 색상 보정 및 압축 작업을 거쳐야 합니다. DSP 보드는 HDMI, CVBS(컴포지트 비디오) 또는 USB 비디오와 같은 표준 비디오 형식을 출력하여 이러한 작업을 처리합니다.
구형 내시경 시스템에서는 DSP 보드가 별도의 대형 상자였습니다. 오늘날에는 우표만큼 작을 수 있으며 카메라 하우징이나 메인 프로세서 유닛에 통합될 수 있습니다. 4K 내시경 카메라 모듈의 경우 DSP 보드는 초당 30 또는 60프레임으로 4K 비디오를 처리할 수 있을 만큼 강력해야 합니다.
원시 이미지 처리 – CMOS 센서의 원시 베이어 데이터를 풀 컬러 이미지로 변환합니다. 여기에는 디모자이크, 색상 보간 및 화이트 밸런스가 포함됩니다.
이미지 향상 - 선명도 향상, 노이즈 감소, 대비 조정 및 가장자리 향상을 적용하여 시각적 품질을 향상시킵니다.
비디오 인코딩 – 녹화 또는 스트리밍을 위해 비디오 스트림(예: H.264 또는 H.265)을 압축합니다.
OSD(온스크린 디스플레이) - 라이브 비디오에 텍스트, 십자선, 타임스탬프 또는 측정 그래픽을 오버레이합니다.
출력 포맷 – 처리된 비디오를 표준 인터페이스(HDMI, SDI, USB(UVC) 또는 아날로그(CVBS))로 변환합니다.
저장소 제어 – microSD 카드, USB 드라이브 또는 내부 메모리에 이미지나 비디오 클립을 저장하는 것을 관리합니다.
많은 소비자 USB 내시경은 소형 DSP(또는 기본 처리 기능이 있는 브리지 칩)를 카메라 보드에 직접 통합하는 USB 카메라 모듈을 사용합니다. 호스트 컴퓨터(PC, 노트북, 스마트폰)가 많은 양의 비디오 처리를 처리하기 때문에 저가형 검사 카메라에는 이 정도면 충분합니다. 그러나 전문 또는 의료용 내시경 시스템의 경우 전용 DSP 보드는 다음과 같은 몇 가지 이점을 제공합니다.
외부 PC에 의존하지 않음 - 컴퓨터 없이 독립형 모니터로 출력 가능
낮은 대기 시간 – 처리는 범용 운영 체제가 아닌 하드웨어에서 수행됩니다.
고급 기능 - 측정 도구, 이미지 동결, PIP(Picture-in-Picture) 및 녹음 기능이 DSP 보드에 내장되어 있습니다.
일관된 성능 – 호스트의 CPU 로드나 드라이버 업데이트의 영향을 받지 않습니다.
전용 DSP 보드와 결합된 맞춤형 내시경 카메라 모듈은 의료용 복강경, 산업용 내시경 및 고급 비디오 내시경을 위한 표준 접근 방식입니다.
특징 |
DSP 보드 + 독립형 카메라 모듈 |
USB 카메라 모듈 |
|---|---|---|
호스트 컴퓨터 필요 |
아니요(직접 모니터링하도록 출력) |
예(PC, 노트북 또는 휴대폰 필요) |
숨어 있음 |
매우 낮음(하드웨어 처리) |
보통(USB + OS 스택) |
이미지 처리 |
고품질 전용 ISP |
호스트 소프트웨어(예: OpenCV)에 의존 |
이식성 |
독립형 시스템 |
가볍지만 컴퓨터가 필요함 |
측정 도구 |
대개 내장됨(화면 그래픽) |
소프트웨어로 구현해야 함 |
비용 |
상위(추가 보드) |
낮추다 |
일반적인 사용 |
의료, 전문 산업 |
소비자 DIY, 준전문가 |
내시경 카메라 모듈용 최신 DSP 보드에는 다음이 포함됩니다.
이미지 프로세서 – 전용 ISP 칩(예: Ambarella, Novatek 또는 Nextchip).
마이크로컨트롤러 – 버튼 입력, OSD 메뉴 및 전체 시스템 제어를 관리합니다.
비디오 인코더 - 녹화용 하드웨어 H.264/H.265 인코더입니다.
메모리 – 프레임 버퍼링을 위한 SDRAM; 펌웨어용 플래시.
출력 인터페이스 – HDMI, CVBS, USB(장치 또는 호스트), 때로는 이더넷.
저장 슬롯 – microSD 카드 소켓.
전원 공급 장치 - 카메라 모듈 및 DSP용 조정기입니다.
내시경 카메라 모듈(모듈 카메라 센서 및 렌즈 포함)은 유연한 케이블을 통해 원시 비디오 데이터를 일반적으로 LVDS 또는 MIPI CSI‑2 형식으로 전송합니다.
DSP 보드는 이 원시 데이터를 수신합니다. 먼저 블랙 레벨 보정, 결함 픽셀 보정, 렌즈 음영 보정을 수행합니다.
원시 Bayer 데이터는 RGB로 디모자이크된 다음 YUV 색상 공간으로 변환됩니다.
이미지 향상(선명화, 노이즈 감소, 대비)이 적용됩니다.
OSD 그래픽이 오버레이됩니다.
최종 비디오는 인코딩되어(녹화하는 경우) 디스플레이(HDMI, CVBS) 또는 USB를 통해 호스트 컴퓨터로 출력됩니다.
사용자 컨트롤(버튼, 조이스틱, 터치 스크린)은 마이크로컨트롤러에 의해 판독되어 매개변수(줌, 밝기, 색상 모드)를 조정합니다.
4K 내시경 카메라 모듈에는 30 또는 60fps에서 4K 해상도를 처리할 수 있는 DSP 보드가 필요합니다. 데이터 속도는 엄청납니다. 30fps에서 비압축 4K의 경우 약 12Gbps입니다. 따라서 DSP에는 다음이 있어야 합니다.
고대역폭 MIPI 수신기(4레인, 각각 1.5Gbps 이상).
4K 디모자이크 및 스케일링을 갖춘 강력한 ISP 코어입니다.
프레임 버퍼링을 위한 빠른 메모리(DDR3 또는 DDR4).
효율적인 저장을 위한 H.265 인코더.
Ambarella(예: S5L, H22), Novatek 또는 Hisilicon의 여러 칩셋은 일반적으로 전문 4K 내시경 시스템에 사용됩니다.
OEM 고객의 경우 맞춤형 내시경 카메라 모듈을 특별히 조정된 DSP 보드와 결합할 수 있습니다. 제조업체는 다음을 조정할 수 있습니다.
특정 LED 조명에 대한 화이트 밸런스 곡선.
센서의 노이즈 프로필을 기반으로 한 노이즈 감소 강도입니다.
OSD 메뉴 레이아웃 및 측정 도구.
출력 해상도 및 프레임 속도.
이러한 통합을 통해 팁부터 디스플레이까지 전체 시스템이 의도한 임상 또는 산업 응용 분야에 최적화되도록 보장합니다.
내시경 시스템에 이미 PC나 태블릿이 포함되어 있는 경우(예: 이미지 보관, 원격 의료 또는 AI 분석용) USB 카메라 모듈이 더 편리할 수 있습니다. USB 모듈에는 UVC 비디오를 출력하는 소형 내장 브리지 칩이 있으며 호스트 PC는 모든 처리, 기록 및 측정을 처리합니다. 이는 하드웨어 비용과 복잡성을 줄여줍니다. 그러나 낮은 대기 시간과 컴퓨터로부터의 독립성은 희생됩니다.
Sincere에서는 내시경 카메라 모듈과 동반 DSP 보드를 모두 설계하고 제조합니다. 우리의 제품 범위는 다음과 같습니다:
독립형 DSP 보드입니다 . HDMI 및 CVBS 출력을 갖춘 1080p 및 4k 내시경 카메라 모듈용
USB 카메라 모듈 기반 솔루션입니다. PC 연결 시스템을 위한
맞춤형 내시경 카메라 모듈 . 맞춤형 DSP 펌웨어(OSD, 측정 도구, 사용자 인터페이스)와 쌍을 이루는
또한 귀하가 선택한 모듈 카메라 센서(Sony IMX, OmniVision)를 귀하의 임상 또는 산업 환경에 맞춘 DSP 보드와 통합할 수도 있습니다.
DSP 보드는 내시경 시스템의 두뇌입니다. 내시경 카메라 모듈에서 원본 비디오를 가져와 고품질 이미지로 처리하고 그래픽을 추가한 후 디스플레이나 레코더에 출력합니다. 전문 의료 및 산업용 내시경의 경우 전용 DSP 보드는 낮은 대기 시간, 고급 기능 및 PC로부터의 독립성을 제공합니다. 4K 내시경 카메라 모듈에는 대용량 데이터 속도를 처리할 수 있는 강력한 DSP가 필요합니다. USB 카메라 모듈은 소비자 또는 준전문가용으로 사용하기 위한 더 간단하고 저렴한 대안이지만, 특수 목적으로 제작된 DSP 보드와 결합된 맞춤형 내시경 카메라 모듈은 수술실과 공장 현장에 필요한 성능과 신뢰성을 제공합니다.
맞춤형 내시경 카메라 모듈이나 DSP 보드가 포함된 완전한 내시경 시스템이 필요한 경우 Sincere에 문의하세요. 우리는 엔드투엔드 설계 및 제조 서비스를 제공합니다.
