[发明专利]医用内窥镜的超高清图像增强系统及其方法

权利要求书

1.一种医用内窥镜的超高清图像增强系统，其特征在于：包括内窥手柄单元(1)、内窥镜传输线缆(2)和视频处理主机(3)，所述内窥手柄单元(1)通过内窥镜传输线缆(2)与视频处理主机(3)连接；

所述内窥手柄单元(1)包括设在手柄内的图像传感器(11)、视频预处理FPGA单元(12)和HDMI传输驱动器(13)，所述图像传感器(11)的输出端与视频预处理FPGA单元(12)的输入端电连接，所述视频预处理FPGA单元(12)的输出端与HDMI传输驱动器(13)的输入端电连接；

所述视频处理主机(3)包括数据转换芯片(31)、视频主处理FPGA单元(32)、HDMI输入单元(33)、HDMI输出单元(34)、SDI输入单元(35)和SDI输出单元(36)，所述HDMI传输驱动器(13)的输出端通过内窥镜传输线缆(2)与数据转换芯片(31)通信连接，所述数据转换芯片(31)的输出端与视频主处理FPGA单元(32)电连接，所述HDMI输入单元(33)和SDI输入单元(35)分别与视频主处理FPGA单元(32)相应的输入端电连接，所述HDMI输出单元(34)和SDI输出单元(36)分别与视频主处理FPGA单元(32)相应的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的医用内窥镜的超高清图像增强系统，其特征在于：所述视频处理主机(3)还包括通信接口单元(38)，所述HDMI传输驱动器(13)的输出端通过内窥镜传输线缆(2)与通信接口单元(38)的输入端通信连接，所述通信接口单元(38)的输出端与数据转换芯片(31)的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的医用内窥镜的超高清图像增强系统，其特征在于：所述视频处理主机(3)还包括控制接口单元(37)，所述视频主处理FPGA单元(32)通过控制接口单元(37)与图像传感器(11)相应的输入端电连接。

4.一种医用内窥镜的超高清图像增强方法，其特征在于：其具体的步骤是：

步骤a、将内窥手柄单元(1)的图像传感器(11)捕获到的图像光电信号转化为差分数据电信号，并将差分数据电信号送至视频预处理FPGA单元(12)，再由所述视频预处理FPGA单元(12)完成视频数据流打包、进行串并转换使其转换成TMDS协议的信号送至HDMI传输驱动器(13)，所述HDMI传输驱动器(13)通过内窥镜传输线缆(2)将视频数据稳定传输至视频处理主机(3)；

步骤b、由所述视频处理主机(3)的数据转换芯片(31)将接收到的TMDS协议的信号转换为RGB信号，并将RGB信号送至视频主处理FPGA单元(32)内实现图像处理，最后由HDMI输入单元(33)和HDMI输出单元(34)通过HDMI线缆将视频内容送至4K显示器实现4K显示，由SDI输入单元(35)和SDI输出单元(36)通过串口线连接1080P的显示屏，从而实现1080P分辨率下的视频内容显示；

所述视频主处理FPGA单元(32)图像处理的具体过程是：

根据视频数据获取单帧原始图像，利用对透射率进行线性规划的暗通道先验去雾算法对原始图像进行清晰化处理，得到去雾图像，同时利用小波阈值去噪算法完成图像的去噪，得到降噪图像，同时通过提高图像对比度将边缘增强，采用Roberts算子得到边缘增强后图像；

将得到的去雾图像、降噪图像以及边缘增强图像与原图分别进行亮度统计，在统计过程中分别将这四幅图像划分成多个子块，对每个子块的RGB三个通道分别进行亮度统计、色温统计、模糊统计、直方图统计，统计完子块所有像素之后将其进行整合；

将统计结果与用户设定的饱和度值、色调值、亮度值和增益值进行权值计算，最后利用视频图像相邻两帧直方图的高度相似性，以前一帧直方图均衡后的映射灰度值作为当前帧图像处理的数据，最终完成增强后像素数据输出，也就是完成增强超高清图像后输出。