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1、,1,内窥镜影像技术及发展,医学工程科 郭 赤,内窥镜影像系统包括: 5部分,一、光学视镜 二、医用摄像机 三、医用监视器 四、冷光源 五、刻录系统,（一）光学视镜-柱状镜系统 30、0、70,（二）医用摄像机的发展,1982- 第一支可浸泡 的摄像头 (Syn-Optics),1989- 第一台医用三晶片摄像机 (Stryker) 1992- 第一个实现S-Video输出,1999- 第一台数字变焦 及数字增强功能888,RGB+同步,2001-第一台真正 数字化的摄像机988,2004-第一台高清晰度 （High Definition，HD） 摄像机1088,1981-史赛克介入 Endo
2、领域,2008-第二代高清晰度 （High Definition，HD） 摄像机1188,2010-第三代高清 （High Definition，HD） 摄像机1288,（三）单晶片与三晶片,5,单晶片（1-chip）摄像机 所有的颜色通过一块晶片处理，色彩还原不好 682 x 492 = 335,544 pixels 三晶片（3-chip）摄像机 先通过棱镜将光线分为三基色光，通过三块镜片分别处理，色彩还原好 3 x (1280 x 1024) = 3,932,160 pixels,（四）三晶片摄像头的棱镜,6,（五）图像信号采集方式逐行扫描将占主导,Interlace Scan 隔行扫描
3、Progressive Scan 逐行扫描,7,Interlaced Scan 隔行扫描,8,50年前的技术 2组相互交错的信号组成一幅完整的图像 60Hz的行频每秒只能形成30幅图像 图像闪烁明显,1 Field of Interlaced Image (1/2 of the image),（六）High Definition - Progressive Scan 高清晰度逐行扫描技术,1组信号即可形成一幅完整的图像 60Hz的行频每秒可形成60幅完整的图像 图像质量成倍提高，无闪烁，亮度增强，细节再现，尤其是动态图像 需要高端显示设备与之匹配,9,1 Field of Progressiv
4、e Image (All of the image),10,（七）图像信号输出方式将以DVI信号输出为主导,模拟:4 Composite 视频信号输出（Video)：所有的图像信号由一条线混合输出 S-Video，Y/C超级视频：复合信号，亮度和色度分开输出 RGB ：红绿蓝三种颜色分色输出 VGA-RGBHV ： 视频图像阵列 数字:4 SDI DVI DVI光纤输出 DV即IEEE 1394 （可选）,11,12,（八）视频信号的种类及接口,13,BNC（同轴电缆卡环形接口）接口,S 端子视频线 （S-Video Cable）,VGA即RGBHV接口,RGB 视频线（RGB Cable）
5、红绿蓝三色分离传输。,2019/5/30,14,DVI 数字视频线（Digital Visual Interface， 28 Pin ,24+4）,2019/5/30,15,16,光纤输出口,（九）关于高清晰度HD与HDTV(容易混淆),高清晰度（HD）就是分辨率高于标准清晰度（SD）。标准清晰度通常指分辨率达到 XGA （1024 x 768）。 对宽高比无要求。 高清电视（HDTV）是一种要求使用 16:9宽高比的标准。 720P、1080i及1080P,17,HDTV是美国电影电视工程师协会（SMPTE）制定的高清数字电视的格式标准 。 它有以下三种格式：1080i、720P及1080P
6、。 其中的i是interlace，代表隔行扫描；P是Progressive，代表逐行扫描。 1080i格式，分辨率为19201080i/60Hz； 隔行扫描 ( 1920/120=16，1080/120=9，16:9) 720p格式，分辨率为1280720p/60Hz； 逐行扫描 1080p格式，分辨率为19201080P； 逐行扫描 HDTV两个必备条件： 1、图像必须是16：9的宽高比 2、分辨率为1080i或720P或1080P,关于高清晰度HD与HDTV,（十）关于高清晰度HD与HDTV,19,HD,HDTV,关于高清晰度HD与HDTV,20,21,（十一）关于4：3 与 16：9,4
7、:3比16:9 多12.9%的信息量,关于4：3 与 16：9,（十二）屏幕宽高比,目前手术室通用的规格,目前大部分HD电视常用的规格,Scope Info Loss: 32.7% Vertical: 25.3% Horizontal: 7.4%,Scope Info Loss: 45.6% Vertical: 40.2% Horizontal: 5.4%,高清晰度（High Definition, HD）,24,（十三）反映摄像系统所形成图像的清晰程度,水平分辨率： 单位：线（TVL）,图像输出像素： 图像的大小,揭秘“12亿像素”政协开幕照,图片放大,1288HD VIDEO SYSTEM
8、,确保手术安全，方便操作 兼容性好，全院通用 便于操作，保证安全 安全，适合直视手术 更加聚光，输出亮度增加而热量不增加 适合各种手术要求 实时监测灯泡使用情况,（十三）1288的特点及好处, 三种输出格式：19201080p， 12801024p， 1280720p，清晰明丽 水平分辨率：1100线 HD（4：3）与HDTV（16：9）皆兼容，满足多种需求 业界唯一液晶触摸控制面板，方便操作，且与摄像头形成“双保险” 九种专业手术模式，根据每一种手术不同的要求“量身订制” 业界唯一支持无线传输无损无压缩1080p全高清信号，将手术室解决方案做到极致 业界唯一1080p全高清一字型摄像头，为单
9、孔腹腔镜技术提供完美解決方案 真正完全自定义摄像头按钮功能，尊重手术者使用习惯 中文操作界面，方便操作 纯摄像头仅重90克，业界最轻,二、医用监视器的发展 CRT-普通液晶-高清液晶-双路信号液晶,2019/5/30,31,（一）高清监视器4：3及16：9,2019/5/30,32,1600*1200,1920*1200,（二）画上画、画外画、画中画方便双镜联合,2019/5/30,33,三、冷光源的发展 卤素灯-小功率氙灯-大功率氙灯-椭球形氙灯-LED灯,2019/5/30,34,专利Align-Lock技术，“自动对焦”无光损失,真正的冷光 LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很
10、多 真正纯净白光，不含红外线与紫外线 难以置信的超长使用时间（理论上六万到十万小时） 愉悦的低成本体验（不需换灯泡） 超低能耗，绿色环保 触摸屏 安全 启动LED灯只需直流电压 (低电压, 无害)， 而启动氙灯 需要高频交流电压， 一旦触碰，危及生命！,（一）LED冷光源 特点及好处,（二）L9000 LED冷光源(已经登陆中国大陆),2019/5/30,37,四、Scientific Data Center SDC 科学资料中心刻录系统的发展,Stryker最新的数字化图像刻录系统 双通道刻录（双镜联合手术） SDC Ultra 可以在手术过程中采集静态及动态视频图像，并经过数字化处理，将图
11、像文件储存于CD、DVD或其他USB设备，亦可将上述文件直接上传到互联网 中文界面,SDC pro - SDC pro2 - SDC HD - SDC Ultra,五、单反相机、单电相机与卡片机的区别,单反相机：有五棱镜和反光镜，光线透过镜头到五棱镜、反光镜，然后到达CCD，优点：CCD大，可交换镜头,机械快门，光学取景，所以画质好，缺点：体积大，重量大，不方面携带。 单电相机：无五棱镜和反光镜，拍摄者在电子显示屏上看到的景物，可能会比实际瞄准的要迟几秒，优点：CCD处于单反和卡片机之间，可交换镜头，性能介于单反和卡片机之间。 卡片机：（便携式数码相机）的成像原理与单电相机是一样的，不适于抓拍
12、，优点：便于携带，重量轻，体积小。缺点： CCD较小，不能更换镜头，液晶屏取景，有明显的快门时滞，没有前两者的效果好，也有少数高端卡片机有较大的CCD,快门也经过改进，如：富士X100。 总之，单电相机是介于单反相机和卡片机之间的一种，它既不如单反相机的“快”，又不如卡片机便携，主要的好处是可以更换相机镜头,便携较好。能满足家用和旅行使用，对于摄影师或者摄影爱好者：可用来做备用机使用。,决定画质的关键因素：感光元件CCD的大小。 像素不决定画质 （一）全画幅：36mmX24mm,即普通35mm胶卷大小，专业级单反，如：佳能5D Mark2、5D Mark3。 （二）APS-H画幅：28.7mm
13、X15.6mm,中端单反，sony nex 7。 （三）DX画幅：23.7mmX15.6,入门级单反常用CCD，如：尼康D70. （四）APS-C画幅：22.5mmX15mm,如：佳能550D、600D. （五）4/3系统：17.3mmX13mm,奥林巴斯 E300。 （六）2/3英寸：9.74mmX7.96mm,目前卡片机采用的最大尺寸CCD. （七）1/1.8英寸：8.1mmX6.64mm，如：佳能A95。 （八）1/2.5英寸：6.66mmX5.58mm,松下FZ10。 （九）1/2.7英寸：6.17mmX5.17mm，佳能A95。 （十）1/3.2英寸：4.54mmX3.42mm，如：
14、FZ3.,小结： 目前最好的卡片机，其CCD的面积与传统的胶卷的面积相去甚远，一般只能做到1000多万像素。 而全画幅的单反做到8000万以上的像素无问题。 胶卷可以有更大的画幅。 单反数码CCD的面积远远大于普通卡片数码相机，这使相机每个像素点的感光面积远大于普通卡片，这使单反相机摄影质量明显高于卡片机的原因。 所以数码相机要走的路还很远哪-。,总结：5个方面 1、内窥镜影像系统包括:光学视镜和医用摄像机系统等5部分 2、医用监视器的发展 3、冷光源的发展 卤素灯-小功率氙灯-大功率氙灯-椭球形氙灯-LED灯 4、科学资料中心刻录系统的发展 5、单反相机、单电相机与卡片机的区别,谢谢大家！,43,