便携式高清工业内窥镜系统的设计

【摘 要】本文介绍了一种便携式高清工业内窥镜系统.采用1/6英寸CMOS图像传感器,图像分辨率达到1280×800,图像传输达到3m以上；该操作平台使用市场上主流的ARM CORTEX-A8嵌入式硬件平台,结合Windows CE嵌入式操作系统配合7寸液晶屏.经过测试,该工业内窥镜系统图像显示流畅、清晰,符合工业内窥镜的使用要求.

【关 键 词 】高清内窥镜；便携式；嵌入式系统

0 前言

便携式工业内窥镜是集光、机、电、图像处理软件与一体,适用于有毒、核辐射、人眼无法直接观察到的场所.各种仪器检查、管道维修、机器维护等都需要专业的视频内窥镜来辅助,可用于多种材料内部缺陷的无损结构探伤检测,可有效检测出气孔、裂纹、疏松、夹杂、未融合、未焊透等缺陷.可以方便而且迅速地检查各种机器、设备、组装物体的内部,不需要拆卸或损坏就能观察,从而大大降低劳动强度和工时以及检查成本.结合取物器能方便地把掉在管道和容器中的小物体抓取出来,因此可广泛应用于航空、汽车、船舶、石油、电力、等领域.

1.系统组成

本系统的构成如下图1：

图1 便携式高清工业内窥镜系统组成

该项目所研究开发的便携式高清工业内窥镜操作系统采用COMS图像传感模块,经过ARM CORTEX-A8嵌入式硬件平台,采用Windows CE嵌入式操作系统处理,配上7寸液晶屏,用于显示用户操作界面和影像传感器的影像,背光亮度可调节,使图像显示更清晰,图像数据可实时储存在SD卡里.

2.CMOS图像传感模块

系统采用1/6英寸CMOS图像传感器,其图像分辨率达到1280（H）×800（V）,6mm.所采集的高清图像信号通过LVDS编码及传输模块,实现图像信号的传输,经过传输实验进行实际测试,其通信传输距离可达到3.2m,本系统设计的CMOS图像传感器及LVDS编码传输模块,长度是6mm,宽度小于6mm,完全满足工业内窥镜设计需要.

3.嵌入式硬件平台

ARM Cortex-A8嵌入式硬件平台,能够将速度从 600MHz 提高到 1GHz 以上.64K到2MB的可配置容量.其接口可接入高清CMOS图像格式数据,同时可接入标准CVBS视频信号（NTSC或PAL）,达到高清图像信号与标清图像信号在同一操作平台上的兼容；内置EEPROM,用于存储用户的设定值；具有用于更新程序的网络接口或其他接口（比如从SD卡更新程序）.加上其连接7寸液晶屏功耗低、高性能、一体性、便携性、体积小、质量轻等优点,背光亮度可调节,用于显示用户操作界面和影像传感器的影像,使图像显示更清晰.

4.Windows CE嵌入式操作系统

本系统使用Windows CE嵌入式操作系统, 使数据终端一体化,具有实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输等功能.为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了强有力保证.

5.系统测试及结论

设计制作了CMOS图像传感器信号设置及LVDS信号解码电路,使用ARM9的开发平台,编写了驱动程序以及应用软件,实现了RGGB信号转换为Y分量的算法,图像的放大缩小等功能.对图像信号采集及传输系统的性能进行测试,,并与模块进行了传输实验,通信传输距离达到3.2m.

其达到的技术指标有：

1/6英寸CMOS图像传感器,其采集的图像分辨率达到1280（H）×800（V）,实现高清图像采集,且内窥镜的顶端小于6mm,整个内窥镜显得更加小,而且配合市场上主流的ARM CORTEX-A8嵌入式硬件平台,能使图像处理速度更快,其Windows CE嵌入式操作系统配合7寸液晶屏,用于显示用户操作界面和影像传感器的影像,背光亮度可调节使图像显示更清晰.整个装置可接入高清CMOS图像格式数据,同时可接入标准CVBS视频信号（NTSC或PAL）,达到高清图像信号与标清图像信号在同一操作平台上的兼容,具有SD卡接口,可采集图像或视频到SD卡；内置EEPROM,用于存储用户的设定值；具有用于更新程序的网络接口或其他接口.

【参考文献】

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[责任编辑：王静]