一种高精度图像采集系统的设计与特点_庞长富

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一种医学图像获取方法和系统发明专利

一种医学图像获取方法和系统技术领域本申请涉及一种医学图像获取方法和系统，尤其涉及一种可以获得较大重建视野的图像获取方法和系统。

背景技术随着现代医学的发展，医疗机构的诊疗工作越来越多地依赖医学影像的检查。

医学影像系统中的医学成像设备通常包括多个系统(数据采集系统、图像重建系统、图像显示存储系统等)。

其中，图像重建系统中的重建视野受限于医学扫描装置的探测器的尺寸大小。

为了满足某些目标对象(例如，腹部等)需要更大的重建视野的要求，本申请提供一种医学图像获取方法和系统，可以在探测器尺寸大小一定的情况下获得更大的重建视野。

发明内容本申请的目的在于提供一种医学图像获取方法和系统，以在探测器尺寸大小一定的情况下，获得更大的重建视野，从而满足医学诊疗工作中对某些目标对象需要较大重建视野的要求。

本申请实施例之一提供一种医学图像获取方法，所述方法通过锥形束计算机断层扫描装置实现，所述锥形束计算机断层扫描装置包括射线源和探测器。

所述方法包括：使所述射线源和所述探测器绕所述探测器的中心点进行偏转；使偏转后的所述射线源和所述探测器绕目标对象的感兴趣中心旋转，以扫描所述目标对象，获取所述目标对象的扫描数据。

其中，所述射线源和所述探测器进行所述偏转前具有第一重建视野，进行所述偏转后具有第二重建视野，所述第二重建视野大于所述第一重建视野。

本申请实施例之一提供一种医学图像获取系统，所述系统用于控制锥形束计算机断层扫描装置，所述锥形束计算机断层扫描装置包括射线源和探测器。

所述系统包括：偏转模块，用于使所述射线源和所述探测器绕所述探测器的中心点进行偏转；旋转模块，用于使偏转后的所述射线源和所述探测器绕目标对象的感兴趣中心旋转，以扫描所述目标对象，获取所述目标对象的扫描数据。

其中，所述射线源和所述探测器进行所述偏转前具有第一重建视野，进行所述偏转后具有第二重建视野，所述第二重建视野大于所述第一重建视野。

本申请实施例之一提供一种医学图像获取装置，所述装置包括至少一个处理器和至少一个存储设备，所述存储设备用于存储指令，当所述至少一个处理器执行所述指令时，实现上述医学图像获取方法。

基于SOPC的大面阵CCD图像采集系统设计与实现的开题报告

基于SOPC的大面阵CCD图像采集系统设计与实现的开题报告1. 研究背景随着现代科技的飞速发展，摄影和图像处理技术得到越来越广泛的应用。

在天文、医学、军事等各个领域，图像采集技术已成为基础，并不断得到改进和优化。

大面阵CCD图像采集系统是用于天文观测、航空航天、医学等领域的图像采集设备。

其特点是可一次性采集到大面积图像，具有较高的分辨率和准确度。

基于SOPC技术的大面阵CCD图像采集系统具有成本低、可定制、可扩展等优点，因而在工业应用中具有良好的前景。

本研究旨在设计一种高效、稳定的SOPC大面阵CCD图像采集系统，为这一领域做出贡献。

2. 研究内容和目标本文着重研究基于SOPC技术的大面阵CCD图像采集系统，包括以下方面的内容：（1）硬件平台设计：在Cyclone IV EP4CE55F23I7芯片板上构建硬件平台，包括FPGA、AD转换器、SPI总线控制器等。

（2）软件设计：针对硬件平台设计图像采集软件，包括采集控制模块、图像预处理模块、图像存储模块等，并采用C语言进行程序设计。

（3）系统测试：对所设计的系统进行测试，包括图像采集性能测试、系统稳定性测试、软件功能测试等，以验证系统的稳定性和实用性。

本研究的目标是：（1）设计一种基于SOPC技术的大面阵CCD图像采集系统，实现高速、高精度、大容量的图像采集。

（2）研究系统硬件平台设计和软件开发技术，实现软硬件协同设计，提高系统的性能和可靠性。

（3）验证系统的稳定性和实用性，为推广应用做出贡献。

3. 研究方法和技术路线本研究采用的方法和技术路线包括：（1）系统需求分析：根据应用需求，确定系统性能指标和功能要求。

（2）系统设计：根据需求分析结果，设计硬件平台和软件系统。

（3）系统实现：采用SOPC技术实现系统硬件平台，并用C语言编写图像采集、预处理和存储等软件模块。

（4）系统测试：对系统进行性能和功能测试，验证系统的可靠性和实用性。

4. 预期成果和意义预期的成果包括：（1）设计出一种可靠、高效的基于SOPC技术的大面阵CCD图像采集系统。

基于智能视觉的微型高精度图像采集系统设计

基于智能视觉的微型高精度图像采集系统设计马玉芳【摘要】为了解决图像采集效果差的问题,提出基于智能视觉的微型高精度图像采集系统设计.在智能视觉技术中,需利用传感器提供的实时构造闭环反馈信息对摄像机产生的视频信号进行处理,转换成数字图像信息,实时对信息进行采集,并对采集器接口和传感器接口进行设计;对系统软件部分设计时,需对系统进行初始化处理,实现数据输出、键盘显示与报警控制等功能,对时序智能视觉原理展开分析,并对解差分进行设计.通过实验证明,该系统采集效果较好,系统可靠性较强.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2018(041)019【总页数】4页(P67-70)【关键词】智能视觉;图像采集系统;数字信息;初始化处理;接口设计;信号处理【作者】马玉芳【作者单位】商丘工学院信息与电子工程学院,河南商丘 476000【正文语种】中文【中图分类】TN02-34;TP240 引言随着科学技术的快速发展，人们对图像采集系统的需求也日益增加，尤其是图像传感器因其体积小、功耗低的优点成为了数字成像领域炽手可热的采集器件之一。

目前图像采集器集成的转换电路一般为8 bit，这样的精准度可满足一般图像成像原理，但如果应用系统对图像采集精准度要求较高时，由于传统采集系统存在采集效果差的问题就显得力不从心[1]。

为此，根据实际指标，需采集更高精度的图像，为此本文提出基于智能视觉的微型高精度图像采集系统设计。

设计以智能视觉采集芯片为主控系统，结合微型高精度LM98640实现对图像传感器信号的采集。

在智能视觉技术中，需利用传感器提供的实时构造闭环反馈信息对摄像机产生的视频信号进行处理，实时对信息进行采集，并对采集器接口和传感器接口进行设计；对系统软件部分设计时，需对系统进行初始化处理，实现数据输出、键盘显示与报警控制等功能，并重点研究时序设计和后续图像信号采集处理，同时给出相关时序设计仿真波形，由此呈现出实际成像效果。

一种高速图像采集处理系统[实用新型专利]

专利名称：一种高速图像采集处理系统
专利类型：实用新型专利
发明人：杨华,尹周平,张冰,董益民,冯佳乐,欧阳振兴申请号：CN201520138588.7
申请日：20150310
公开号：CN204408489U
公开日：
20150617
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种高速图像采集处理系统，包括分光棱镜、两路CCD相机、相机调节装置和FPGA，分光棱镜用于将入射光分成两束子光束后分别进入两路CCD相机，相机调节装置用于调节两路CCD相机的空间位置，FPGA包括相机时序控制单元、图像合成单元和图像预处理单元，相机时序控制单元用于通过两根触发线向两路CCD相机发出脉冲控制信号控制两路CCD相机依时触发、分时曝光采集图像，图像合成单元将两路CCD相机的图像合成为连续图像，图像预处理单元用于图像的预处理，本实用新型的高速图像采集处理系统，实现了用低频率图像传感器完成高频率图像采集，显著降低了装置成本，提高了采图频率，特别适用于高速运动物体测量的图像采集处理。

申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：梁鹏
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一种高精度实时数据采集系统的实现

一种高精度实时数据采集系统的实现
梁俊峰
【期刊名称】《电子技术（上海）》
【年(卷),期】1997(024)001
【摘要】文章针对小信号检测、数据采集提供了一种实时的系统实现方法，适合于多种场合的传感器件输出信号检测，具有使用直观，方便和准确性高。

【总页数】2页(P18-19)
【作者】梁俊峰
【作者单位】电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.一种高精度实时数据采集系统的实现 [J], 梁俊峰
2.一种高精度多通道实时数据采集系统设计 [J], 韩宾; 易志强; 江虹; 张秋云; 曾润
3.高速高精度实时数据采集系统的设计与实现 [J], 何朝阳;石菡贞
4.一种基于DSP的宽范围高精度实时数据采集系统的设计 [J], 吴峻;渠慎征;万德钧
5.高速高精度实时数据采集系统的设计与实现 [J], 何朝阳;石菡贞
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第1期1997年1月光学技术OP T ICA L T ECHNO L OG YN o.1Jan.1997一种高精度图像采集系统的设计与特点庞长富(北京理工大学光电工程系,北京100081)摘要:介绍了一种新型、高精度、实时伪彩色图像采集系统的原理、构成和特点。

该系统采用10bit A/D转换器,使得高性能图像分析与处理成为可能。

系统采样频率为14.75M Hz,对于标准PA L制电视信号,可以保证采样后像素的横纵比为1∶1。

由于采用最新EPL D编程技术,使得系统体积减小,可靠性显著提高。

可输出标准P AL制黑白全电视信号、RGB分量彩色信号、Y/C分量彩色信号及复合视频信号。

该系统通过标准ISA总线与计算机接口,帧存直接映射计算机内存地址空间,存取速度快。

本系统特别适合于高精度的图像测量应用。

关键词:图像采集　数字图像处理　测量系统The Design and Features of a New Type of High PrecisionImage Acquisition SystemPang Changfu(D epar tment o f Opto-electr onic Eng ineering,Beijing Institut e of T echnolog y,Beijing100081)Abstract:T he principle,construction and featur es o f a new type o f high pr ecisio n,r eal time,pseu-do-color image acquisitio n system is described.T his system employ s a10bit A/D conv er ter,which makes hig h perfo r mance imag e analysis and pr ocessing to be possible.T he sam ple fr equency is up t o 14.75M Hz,w hich can pro vide square pix els w hen the video sour ce is a standar d P AL.Because the new EPL D t echnolo gy is applied,the sy st em has small size a nd hig h r eliability.T he output can be config-ur ed as black and whit e v ideo,RG B v ideo,Y/C video(S-V ideo)or a co mpo site co lor v ideo signal.T he system has an inter face t o the computer via the st andar d I SA bus.T he frame m emor y in t he sy stem is directly mapped to the computer′s memor y addr ess spa ce.Hig h speed memo ry r ead and w r ite ca n be r e-alized.Such a system is mo st suitable fo r t he applicatio ns o f high precision imag e measurement.Keywords:imag e acquisit ion,dig it al image pro cessing,mea sur ement sy stem. 目前,基于CCD摄像机与图像板的信息采集处理系统,应用非常广泛,例如数字图像处理与分析、光电测量等[1、2]。

对于此类测量系统,除了有些文献已经指出的问题外[3],有许多应用要求测量系统是高精度、高信噪比的,但一般市售的图像板几乎都采用8bit的A/D转换精度,加之电路设计方面的考虑不周,通常最终信噪比很难超过100∶1。

这样的系统显然不能满足高精度测量的需求。

本文介绍的ISM-2型高精度图像采集与处理系统,正是为了解决以上问题而设计的。

一、系统的总体结构本系统从原理上与一般的图像板并无明显差异,其原理框图如图1。

由摄像机输出的视频信号,一方面经同步分离,与系统锁相后产生高频同步时钟,驱动控制逻辑产生正常时序;另一方面,经预处理(包括放大、箝位)后,送10bit A/D转换器进行数字化,继而将数据存入存储体。

存储体内的数据又可实时读出,经RAM DAC进行伪彩色变换,并经彩色编码,可输出多种形式的视频信号送监视器显示。

系统与计算机的通讯是通过标准ISA总线实现的。

20 电　视摄像机→预处理电　路→10bit A/D转换器→存储体→RAM DAC与彩色编码→监视器 ↑ ↑↓ ↑ 同步分离电路→锁相环　←→控制逻辑与接口电路 ↑↓ 计算机系　统←→标准ISA总线图1　系统原理框图二、系统详述1.预处理及A/D转换电路预处理及A/D转换电路是图像板中最重要的环节,它的精度决定了系统的总体性能。

为了保证较高的测量精度,本系统采用Analog Devices公司出品的AD733,其采样频率可达18M Hz,分辨率为10bit,±5V电源供电,工作时只需提供采样时钟和2.5V基准电压源即可,使用方便,并且具有较高的信噪比。

为了配合A D773的输入电压范围,系统中使用了AD811高性能视频放大器,进行视频箝位、放大以及直流偏移,保证了输入信号带宽和信噪比,提高了图像的清晰度和分辨率。

本系统的采样频率为14.75MH z(此采样频率可保证采样后像素的横纵比为1∶1),由Nyquist采样定理可知,其有效带宽为7.375M Hz,为了限制带宽、降低噪声水平,系统中还加入了三阶but ter wo rth型(最平坦型)模拟低通滤波器[4]。

实验证明,这样的处理既能保证图像分辨率,又能有效地抑制噪声。

2.控制逻辑与接口电路控制逻辑与接口电路是图像板中最复杂的部分,其主要功能应包括计算机总线接口、图像板工作状态控制、视频时序生成、存储器管理及A/D,D/A时序控制等。

以往图像板的控制逻辑与接口电路,大多采用中规模TT L器件和可编程GAL器件,必然带来许多缺点,诸如体积大,功耗高,可靠性差等。

功能也不够灵活。

本系统设计中采用了最新的大规模EPLD技术,选取了ALT ERA公司的EPM7128E。

它具有2500个可用门,128个宏单元和触发器,延时仅20ns。

经过精心设计芯片的内部逻辑,仅此一片即完成了所有的控制与管理。

不仅大大减小了体积,降低了成本,而且可靠性也显著提高。

同时,还带来了一个更大的优点,就是可以随时修改芯片的内部逻辑,完善其功能。

由于芯片的烧录采用EEPROM技术,重复编程快速简便。

具体地讲,其主要功能有:总线译码,I/O控制,等待状态产生,外触发与中断控制,存储器读写与刷新,图像板状态管理,行、场同步与消隐号产生,锁相控制与同步切换以及A/D,D/A采样时序控制等。

3.存储体存储体是图像板存储图像的一组存储器芯片,一般较常采用的有静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM)两种。

由于此类存储器只有一个I/O端口,所以只能在行、场消隐期间进行数据与计算机内存的交换,必然大大降低速度。

本系统采用双端口视频动态存储器(VRAM)TC524256,其规模为每片256K×4位,有相互独立的串行口和并行口。

设计中使用串行口完成图像的实时采集与显示,并行口与计算机总线相连,进行数据通讯。

两端口之间的协调由等待状态产生电路自动完成,用户可在任何时间(即使在图像未冻结的情况下)访问帧存。

帧存组织采用线性地址,并直接映射计算机内存地址空间(起始地址为C00000H),寻址像素方便快捷。

系统的帧存总量为1024×512×12bit,其中768×512×10bit为有效像素,其余为图形叠加位。

21　第1期庞长富: 一种高精度图像采集系统的设计与特点4.视频输出视频输出部分采用了Bro oktr ee公司的Bt453视频RAMDAC,它可以完成对黑白图像数据的伪彩色变换,具有图形叠加功能,并可处理同步与消隐信号。

内部的256×24bit彩色查找表和3×24bit图形叠加查找表,可通过总线接口随时修改,选择用户满意的伪彩色配置,并可以在不破坏图像数据的前提下,叠加菜单、图形和文字标注等。

输出RGB分量信号可直接驱动75 负载。

为了提高系统的灵活性,还利用AD720设计了彩色编码电路,将RGB分量信号转换成PAL制的Y/C分量与复合信号,给予用户极宽的监视器选择余地。

三、系统特点与达到的性能指标ISM-2型高精度图像采集系统的主要特点有:高精度,高信噪比,采用10bit A/D转换器,更适合于高精度的图像分析、处理与测量。

1∶1的像素横纵比,更适合于尺寸检测,并可简化图形算法。

独立的1024×512×2bit图形叠加位,叠加时不破坏图像数据。

灵活的输出方式,包括T TL电平的复合同步输出、黑白全电视信号输出、RGB分量输出、Y/C分量输出和复合视频输出。

具有外触发采样功能,可以抓拍瞬间变化过程。

具有场消隐中断功能,可做无闪烁图形、图像处理。

帧存直接映射计算机内存地址空间,可随时快速访问。

达到的主要性能指标如下:帧存总量:1024×512×12bit;图像分辨率:768×512像素;采集速度:14.75M Hz采样频率,实时25帧/s;同步方式:内同步和锁相同步两种方式,自动探测摄像机完成同步切换;信噪比:优于57dB(仅图像板);伪彩色功能:256×24bit视频查找表,可由16M种彩色中任意选取256种同屏显示,并可叠加三种彩色的图形、文字或菜单;计算机接口:16bit标准ISA接口,支持高至22.5MHz的总线时钟。

16.7M Hz以下可无等待访问帧存,满屏读写时间小于0.15s。

参考文献1　王庆有孙学珠.CCD应用技术.天津:天津大学出版社.19932　刘贤德.CCD及其应用原理.武汉:华中理工大学出版社.1990.285～2963　庞长富刘榴娣.CCD摄像机用于测量中存在的问题及解决方法.光学技术.1996,(2):5～84　童诗白.模拟电子技术基础.北京:清华大学出版社.1988.479～483(上接第19页)由图4可见,随着灵敏度的提高(即P r min 的减小),通讯距离Z呈增大趋势。