內(nèi)窺鏡成像，作為醫(yī)療和工業(yè)的窺探需求，這幾年一直是很熱門(mén)的話題。FPGA在內(nèi)窺鏡圖像處理上，有著舉足輕重的作用。如果增加更多的功能，實(shí)現(xiàn)更多的算法，專(zhuān)用ASIC無(wú)能力為，F(xiàn)PGA為所欲為！

內(nèi)窺鏡的發(fā)展

內(nèi)窺鏡的發(fā)展，主要有以下幾個(gè)方面：

1）更高的分辨率：需要采用更高分辨率的傳感器（尺寸受限） 2）更低的延時(shí)：? 需要做低延時(shí)pipeline ISP方案，ASIC不靈活，F(xiàn)PGA投入大 3）更小的尺寸：? 需要采用更小的傳感器，同等分辨率下傳像元變小，感光會(huì)變差 4）更佳的畫(huà)質(zhì)：腔內(nèi)空間有限，補(bǔ)光也有局限，因此涉及到強(qiáng)光抑制、寬動(dòng)態(tài)、低照度、去霧等算法 5）更多的功能：? 圖傳、存儲(chǔ)、手持、深度/缺陷識(shí)別、AI分析、3D成像等功能

以上這些，對(duì)傳感器廠商、結(jié)構(gòu)廠商、以及算法工程師、應(yīng)用工程師都提出了巨大的挑戰(zhàn)。有挑戰(zhàn)就有市場(chǎng)，有市場(chǎng)就有競(jìng)爭(zhēng)，因此這幾年內(nèi)窺鏡雖然價(jià)格上降低了很多，部分需求也被不斷突破，但仍然存在不少技術(shù)需要迭代，以及市場(chǎng)需要拓展。

因此，內(nèi)窺鏡在醫(yī)療及工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，值得我們今天研究一番。

內(nèi)窺鏡的分類(lèi)

內(nèi)窺鏡，主要可以分為硬管內(nèi)窺鏡，以及軟管內(nèi)窺鏡。實(shí)物圖，如下圖所示：

【結(jié)構(gòu)對(duì)比】：

1）軟窺：圖上黑色設(shè)備，鏡身柔軟，可彎曲，頭部可扭轉(zhuǎn)

2）硬窺：圖上銀色設(shè)備，鏡身不可彎曲

【探深對(duì)比】

1）軟窺：鏡身柔軟可彎曲，可以進(jìn)入體內(nèi)較深區(qū)域 2）硬窺：結(jié)構(gòu)是硬的，長(zhǎng)度有限，進(jìn)入體內(nèi)的深度和距離不及軟窺

【傳感器對(duì)比】

1）軟窺：傳感器在前面，分辨率受尺寸和距離因素，通常較小

2）硬窺：傳感器在后面，尺寸短且相對(duì)較粗，相對(duì)可以做到較高的分辨率

【用途對(duì)比】

1）軟窺：主要通過(guò)人體的自然腔道來(lái)完成檢查、診斷和治療，如胃鏡、腸鏡、喉鏡、支氣管鏡等主要通過(guò)人體的消化道、呼吸道及泌尿道進(jìn)入人體。

2）硬窺：主要進(jìn)入人體無(wú)菌組織、器官或者經(jīng)外科切口進(jìn)入人體無(wú)菌腔室，如腹腔鏡、胸腔鏡、關(guān)節(jié)鏡、椎間盤(pán)鏡、腦室鏡等，深度較淺

對(duì)比分析

軟窺比硬窺難度更大，應(yīng)用更廣泛，相比之下可提升的技術(shù)也越多，因此后面我們主要研究軟窺的FPGA解決方案。

中國(guó)軟鏡市場(chǎng)主要由奧林巴斯、富士膠片和賓得三家日企巨頭壟斷，其市場(chǎng)份額超過(guò)95%。近年來(lái)隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)軟鏡以開(kāi)立醫(yī)療、澳華等為代表的的國(guó)產(chǎn)企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，打破了壟斷。國(guó)產(chǎn)軟鏡只占了5%的份額，因此我們還有巨大的提升空間，不僅是從光學(xué)、結(jié)構(gòu)，還是圖像算法上，都可以進(jìn)一步突破。

PS：數(shù)據(jù)可能滯后，但大體不變。

軟窺的結(jié)構(gòu)

軟窺，具有圖像傳感器、光學(xué)鏡頭、光源照明、機(jī)械裝置等，它可以經(jīng)口腔進(jìn)入胃內(nèi)或經(jīng)其他天然孔道進(jìn)入體內(nèi)，可直接窺視有關(guān)部位的變化。幫助醫(yī)生更全面的檢查腔內(nèi)情況，并在可視情況下進(jìn)行手術(shù)，大大地提高了手術(shù)安全性。

我們接下來(lái)主要研究軟窺FPGA解決方案，先給出一個(gè)框圖，如下：

這里我們定制了1米長(zhǎng)的OV6946軟窺模組，計(jì)劃將解碼芯片OV426及FPGA+緩存，做到一個(gè)板子上，板載支持HDMI顯示，或者本地RGBLCD顯示。OV6946模組，集成了2個(gè)LED燈，模擬輸出，實(shí)物圖如下所示：

（考慮要不要推出內(nèi)窺FPGA開(kāi)發(fā)套件......）

另外，OV6946傳感器的參數(shù)，如下所示。

具體實(shí)現(xiàn)的FPGA Demo的實(shí)現(xiàn)，我們后續(xù)文章再見(jiàn)。我們繼續(xù)用FPGA，開(kāi)啟我們的ISP之旅，榨干內(nèi)窺的最后一根稻草!

審核編輯：黃飛

?