引言

對內窺鏡檢查的需求在不斷增長，同時還需要不斷改進檢查過程，增強醫(yī)療設備的功能。全球競爭不斷加劇，導致各種新功能的出現(xiàn)，新市場的變化也非?？?，開發(fā)周期越來越短，工程團隊必須集中精力提高核心競爭力，加強系統(tǒng)知識。工程師需要靈活的硬件平臺和支持各種平臺的工作臺工具，使他們能夠針對新標準或者標準的變化而對產品進行更新。此外，設計團隊必須更高效的進行開發(fā)工作。Altera? 1080p 視頻設計工作臺和28-nm FPGA 提供了靈活的系統(tǒng)方法來滿足當前以及不斷發(fā)展的功能需求。

設備發(fā)展趨勢

內窺鏡系統(tǒng)需要越來越多的功能。很多內窺鏡平臺都是高清晰(HD) 系統(tǒng)。然而，隨著技術創(chuàng)新的不斷深入，外科醫(yī)生還是不斷要求更清晰的平臺。分辨率對圖像傳感器有很強的依賴性;而處理引擎和內插方法對于確定有效的分辨率非常重要。今后的平臺將需要更高的分辨率，例如，4K x 2K。平臺差異化還體現(xiàn)在多數據流操作上。系統(tǒng)需要畫中畫、多路攝像機輸入的并排視圖或者錄像回放，以及多路圖像視圖( 同時播放四路或者更多的圖像)。用戶友好的GUI應支持從一種模式向另一種模式的切換。在手術室中，內窺鏡系統(tǒng)會包括多個外科手術級監(jiān)視器，以便外科醫(yī)生和護士查看。在這些環(huán)境中，存檔圖像或者透視圖像會與輸入的內窺鏡視頻并排顯示。視頻路由器和監(jiān)視器的視頻傳送必須支持各種接口標準，例如，SDI 和HDMI，以及DisplayPort、CameraLink 和GigE Vision 等新出現(xiàn)的標準。設備平臺將支持多種標準，包括已有的和今后的，以及修訂更新或者更高級的算法。

其他增強功能包括越來越強的亮度、聚焦度、光學變焦能力，以及更好的高清晰數字變焦等。為支持更高效的設備和手術室應用，設備應具有較短的設置時間( 例如，更快的白平衡)。其他的創(chuàng)新領域包括透鏡起霧解決方案等。最后，和其他醫(yī)療設備一樣，也需要進一步減小外形體積。更高的集成度可以實現(xiàn)更小的便攜式車載系統(tǒng)，而更小的塔式系統(tǒng)使得更容易完成檢查后的清理工作。

Altera 的內窺鏡系統(tǒng)解決方案

Altera 的精度可調DSP、1080p 視頻設計工作臺以及4k 參考設計能夠提高設計效能，有利于滿足醫(yī)療內窺鏡設備的設計需求。

28 nm 的精度可調DSP

在任何高級醫(yī)療成像解決方案中，需要高性能DSP 資源和高效的設計工具才能滿足系統(tǒng)要求。如圖4 所示，Altera 的DSP Builder 工具結合精度可調DSP 為視頻算法提供了高效的浮點或者定點DSP 設計。

定制定點或者浮點算法DSP 解決方案

利用DSP Builder 高級模塊庫，設計人員可以在MATLAB/Simulink 設計中進行高級Simulink 綜合以及時序驅動優(yōu)化。采用Simulink 等高級工具，滿足用戶設定的fMAX 或者延時來進行設計優(yōu)化，這一功能在Altera 和一些供應商工具中是獨一無二的?；旧?，這表明設計人員可以設定一個“ 表盤”，為您的系統(tǒng)選擇合適的fMAX 和延時，DSP Builder 工具會完成剩余的工作。工具會加入寄存器，以提高fMAX，或者對某些關鍵通路進行并行處理，以滿足延時約束要求，避免了花費數星期手動處理得到的HDL代碼。

Altera 的28-nm FPGA 自然支持單精度乘法器，非常適合定點和浮點實現(xiàn)。Altera 的Stratix V FPGA 具有獨特的精度可調DSP 體系結構，性能高達每秒萬億次浮點操作(teraFLOPS)。

1080p 視頻設計工作臺

提高醫(yī)療設計團隊的效能需要使用高性能工作臺工具，這一工具應使用方便，支持各種功能和IP。雖然其他FPGA 供應商提供一些單獨的視頻功能，而Altera 是唯一提供包括20 個視頻功能設計工作臺的供應商，支持流視頻接口標準，提供6 個經過硬件驗證的參考設計，以及多種視頻開發(fā)套件。采用Altera 的1080p 視頻設計工作臺，設計人員開始已有的工作設計，在常見功能上重新使用經過預驗證的IP，例如，縮放、去隔行和合成，加入到定制功能或者OEM 的內部IP 中，與從頭開發(fā)新設計相比，在更短的時間內完成設計。

VIP 套裝

1080p 視頻設計工作臺的關鍵組成是IP 內核VIP 套裝，如圖5 所示，用在各種圖像數據通路上。VIP 套裝包括20 個常用的構建模塊功能，從簡單的顏色空間轉換器和alpha 混合合成器，到多相縮放和運動自適應去隔行等非常復雜的功能。此外，Altera合作伙伴提供圖像IP 幫助您進行開發(fā)，以降低噪聲，進行邊沿探測和局部處理，使圖像穩(wěn)定，或者旋轉圖像。

IP 內核VIP 套裝