一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，它包括無(wú)線視頻影像喉鏡、接收顯示設(shè)備、圖像顯示，所述無(wú)線視頻影像喉鏡的手柄組件里，設(shè)有視頻處理器模塊，與其相連接的分別有存儲(chǔ)器模塊、數(shù)字?jǐn)z像頭輸入模塊、Wi-Fi模塊，手柄組件里還設(shè)有電源管理模塊。本發(fā)明所述接收顯示設(shè)備或采用專用無(wú)線接收器，其設(shè)有CPU模塊，與其相連接的分別有存儲(chǔ)器模塊、VGA/HDMI模塊、Wi-Fi模塊，專用無(wú)線接收器里還設(shè)有電源管理模塊；所述接收顯示設(shè)備或采用Android智能移動(dòng)終端，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的視頻解碼器，無(wú)線接收、解碼、播放視頻壓縮碼流。它通過(guò)先進(jìn)視頻壓縮技術(shù)、數(shù)字化無(wú)線傳輸技術(shù)，能夠達(dá)到高清晰度的視頻影像，并且能夠多屏顯示。
【專利說(shuō)明】一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在手術(shù)麻醉氣管插管中，喉鏡是被廣泛使用的設(shè)備，它由兼做手柄及電池盒的卡座和用來(lái)壓住舌部挑起會(huì)厭暴露聲門(mén)的弧形壓舌板組成，前部裝配有防霧攝像頭并附有LED小燈，用作插管時(shí)照明。喉鏡的使用，幫助醫(yī)護(hù)人員在操作中準(zhǔn)確顯露聲門(mén)、快速完成氣管插管，提高了一次插管的成功率，便于麻醉與急救。如專利號(hào)為200910050546.7的中國(guó)發(fā)明專利，提出了一種電子視頻多功能喉鏡，但其顯示屏和操作手柄一體化，這帶來(lái)了操作上的不方便，由于操作手柄的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致顯示角度的變化，從而會(huì)影響視覺(jué)觀察；專利號(hào)為201210212471.X的發(fā)明專利，提出一種三維全景彩色視頻喉鏡，該系統(tǒng)顯示角度更大并且可以多屏顯示；專利號(hào)為200820024421.8的實(shí)用新型專利，提出一種便攜式無(wú)線視頻影像喉鏡，該裝置實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳輸?shù)捎玫募夹g(shù)還是傳統(tǒng)的模擬傳輸技術(shù)，抗干擾性差，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化傳輸。綜上所述，當(dāng)前視頻喉鏡的主要問(wèn)題在于:(1)無(wú)論是有線視頻喉鏡還是無(wú)線視頻喉鏡，均采用視頻信號(hào)的模擬傳輸，信息化，網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)。(2)現(xiàn)有的便攜式喉鏡，一般在手柄上集成了小型IXD顯示屏(1.7寸或3.5寸)，視域范圍小，分辨率也不高，往往只有320*240甚至更低，在手術(shù)麻醉及醫(yī)學(xué)教學(xué)場(chǎng)合受到很大限制。(3)未采用高壓縮率的視頻壓縮算法，視頻信息傳輸和保存耗費(fèi)了大量的資源。
(4)功耗普遍較高，待機(jī)和續(xù)航時(shí)間短，需要頻繁充電和更換設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的，是要提供一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，它通過(guò)先進(jìn)視頻壓縮技術(shù)、數(shù)字化無(wú)線傳輸技術(shù)，能夠達(dá)到高清晰度的視頻影像，并且能夠多屏顯示，在使用該喉鏡插管時(shí)，其顯示的圖像可以供多人多地實(shí)時(shí)觀看，也可以存儲(chǔ)和重放，便于教學(xué)和科學(xué)研究，未來(lái)可將該系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用到遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷中。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，它包括無(wú)線視頻影像喉鏡、接收顯示設(shè)備、圖像顯示，所述無(wú)線視頻影像喉鏡的手柄組件里，設(shè)有視頻處理器模塊，與其相連接的分別有存儲(chǔ)器模塊、數(shù)字?jǐn)z像頭輸入模塊、W1-Fi模塊，手柄組件里還設(shè)有電源管理模塊。
[0005]本發(fā)明所述接收顯示設(shè)備或采用專用無(wú)線接收器，其設(shè)有CPU模塊，與其相連接的分別有存儲(chǔ)器模塊、VGA/HDMI模塊、W1-Fi模塊，專用無(wú)線接收器里還設(shè)有電源管理模塊；所述接收顯示設(shè)備或采用Android智能移動(dòng)終端，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的視頻解碼器，無(wú)線接收、解碼、播放視頻壓縮碼流。
[0006]本發(fā)明所述圖像顯示方式采用單屏、多屏、遠(yuǎn)程接入顯示喉鏡前端傳來(lái)的視頻，視頻在PC、手機(jī)或平板電腦、具有HDMI接口的大屏幕設(shè)備、或標(biāo)準(zhǔn)的顯示設(shè)備上顯示。
[0007] 本發(fā)明所述視頻處理模塊采用H.264視頻編解碼技術(shù)，完成視頻采集、壓縮編碼。[0008]本發(fā)明所述存儲(chǔ)器模塊，其設(shè)計(jì)包括了兩種:NAND FLASH和SPI FLASH。
[0009]本發(fā)明所述數(shù)字?jǐn)z像頭輸入模塊采用CMOS圖像傳感器，支持連續(xù)和隔行兩種掃描方式；最高像素為1280*720，最高幀速率為60FPS ;數(shù)據(jù)格式包括YUV、RGB兩種；數(shù)字?jǐn)z像頭的管腳與視頻SoC電路的VDIN總線相連。
[0010]本發(fā)明所述Wi—Fi模塊，基于IEEE802.llb/g/n/acff1-Fi寬帶無(wú)線接入技術(shù)，喉鏡手柄和接收顯示設(shè)備自發(fā)現(xiàn)、自配置、自組織成無(wú)線局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)喉鏡采集視頻的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化傳輸。
[0011]本發(fā)明所述電源管理模塊采用電源管理芯片及大容量鋰電池，設(shè)計(jì)利于芯片的睡眠和喚醒的功能，有效的降低功耗。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，(I)采用先進(jìn)的H.264視頻編解碼技術(shù)，提供分辨率更高(高達(dá)1280*720)但占用存儲(chǔ)空間更小、存儲(chǔ)時(shí)間更長(zhǎng)的數(shù)字視頻技術(shù)。同時(shí)，為視頻遠(yuǎn)程會(huì)診提供基礎(chǔ)。手術(shù)及麻醉過(guò)程的喉鏡操作全過(guò)程，可以直接在顯示接收端進(jìn)行影像存儲(chǔ)，便于病情分析及復(fù)診。(2)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，基于IEEE 802.llb/g/n/ac W1-Fi寬帶無(wú)線接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)喉鏡手柄、各種顯示終端自組織，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、協(xié)商和配置，自動(dòng)互聯(lián)，即插即用。實(shí)現(xiàn)喉鏡采集視頻的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化傳輸，有利于不同科室或醫(yī)院會(huì)診、遠(yuǎn)程醫(yī)療。
(3)靈活的圖像顯示方式，可以單屏、多屏、遠(yuǎn)程接入顯示喉鏡前端攝像傳來(lái)的視頻，視頻可以在PC，移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)或者是平板電腦)，具有HDMI接口的大屏幕設(shè)備，及標(biāo)準(zhǔn)的顯示設(shè)備上顯示出來(lái)，使得視域再無(wú)障礙。(4)超低功耗設(shè)計(jì)，采用大容量鋰電池，及超長(zhǎng)待機(jī)技術(shù)，不需要頻繁充電或更新設(shè)備，提高醫(yī)生工作效率，每天只需要對(duì)手柄一次電，待機(jī)時(shí)間一周，采取用時(shí)喚醒及無(wú)使用時(shí)進(jìn)入休眠的節(jié)能方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明所述無(wú)線視頻影像喉鏡的手柄組件模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明所述專用無(wú)線接收器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本明所述H.264視頻編解碼技術(shù)主要處理過(guò)程示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明所述視頻采集流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，如圖1一5所示，由視頻影像喉鏡，無(wú)線路由設(shè)備，顯示設(shè)備(包括專用接收顯示器和Android智能移動(dòng)終端)組成。視頻影像喉鏡的外觀采用操作手柄和弧形壓舌板為主要部件的結(jié)構(gòu)。前部裝配有防霧攝像頭并附有LED小燈，用作插管時(shí)照明。壓舌板為一次性使用產(chǎn)品，更換方便。手柄內(nèi)部為核心電路以及供電電池。選用低功耗的視頻處理器為電路核心，完成視頻采集、編碼及無(wú)線傳輸，手柄內(nèi)部組件模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。無(wú)線路由設(shè)備可選用市面上常見(jiàn)的IEEE 802.11無(wú)線路由器。通過(guò)采用多播技術(shù)，同一個(gè)喉鏡手柄發(fā)出的視頻信號(hào)可以由多個(gè)接收設(shè)備同步顯示，即可以實(shí)現(xiàn)多屏顯示。
[0019]本發(fā)明所述視頻影像喉鏡手柄組件的視頻采集壓縮功能，采用先進(jìn)的H.264視頻編解碼技術(shù)，在視頻采集后進(jìn)行壓縮編碼，壓縮碼流通過(guò)IEEE 802.llb/g/n或是采用最新的IEEE 802.1lac無(wú)線發(fā)射出去。由于前端手持設(shè)備對(duì)功耗體積有著較高要求，考慮到碼率和分辨率的要求，所以選擇功耗較低的視頻SoC，由于面積的限制，只能保留核心功能的相關(guān)電路，核心系統(tǒng)如圖2所示，包括了視頻處理器模塊，以及分別與其相連接的存儲(chǔ)器模塊、數(shù)字?jǐn)z像頭輸入及LED照明模塊、W1-Fi模塊，還有電源管理模塊。
[0020]1、視頻 SoC
由于芯片集成了 H.264協(xié)處理器，所以省去了成本高的DSP，從而降低了成本，而且使用軟件編程可以控制圖像的輸出大小，使用方便。工作流程就是主處理器即視頻處理模塊接收數(shù)字?jǐn)z像頭采集的視頻信號(hào)，進(jìn)行預(yù)處理及H.264壓縮編碼，最后將編碼后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸。 其中系統(tǒng)的電源由另外的芯片提供，而時(shí)鐘由視頻SoC外接的晶振決定。
H.264編碼主要處理過(guò)程如圖4所示。
[0021]2、存儲(chǔ)器模塊
存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)包括了兩種:NAND FLASH和SPI FLASH。
[0022]3、數(shù)字?jǐn)z像頭模塊
采用常用的CMOS圖像傳感器。支持連續(xù)和隔行兩種掃描方式，VGA與QVGA兩種圖像格式；最高像素為1280*720，最高幀速率為60FPS ;數(shù)據(jù)格式包括YUV、RGB兩種，能夠滿足一般圖像采集系統(tǒng)的要求。
[0023]數(shù)字?jǐn)z像頭的管腳與視頻SoC電路的VDIN總線相連，免去了 ADC的過(guò)程，有效的保證了視頻的質(zhì)量。視頻采集流程如圖5所示。
[0024]4、W1-Fi 模塊
無(wú)線模塊采用超低功耗、低成本、全面支持主流以及WAPI加密模式、滿足802.llb/g/η的SDIO接口的W1-Fi模塊。模組內(nèi)部集成射頻、基帶、射頻開(kāi)關(guān)、晶體振蕩器、電源變換電路，高度集成化使得硬件設(shè)計(jì)快速方便，成熟的基于Linux和Android環(huán)境下的驅(qū)動(dòng),簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)。模塊可由3.3V電壓?jiǎn)?dòng)，SDIO接口兼容1.0 & 2.0版本SD10，支持SDIOlbit、4bit模式，時(shí)鐘最高支持50MHz，由SoC控制其時(shí)鐘頻率和工作模式。低電壓有效的降低了功耗。
[0025]5、電源管理模塊
電源模塊要滿足系統(tǒng)多電壓直流供電的需求。包括核心芯片、DDR存儲(chǔ)、FLASH存儲(chǔ)以及相關(guān)接口模塊的電壓、電流要求。并在核心芯片的電源處使用電容并聯(lián)的濾波電路來(lái)使信號(hào)更加的符合要求。
[0026]喉鏡手柄低功耗設(shè)計(jì)，手柄功耗設(shè)計(jì)關(guān)系到系統(tǒng)使用時(shí)間的問(wèn)題，(I)采用大容量鋰電池(2)利于芯片的睡眠和喚醒的功能，在使用是一鍵觸發(fā)，沒(méi)有使用自動(dòng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，降低系統(tǒng)的功耗。不需要頻繁充電或更新設(shè)備，提高醫(yī)生工作效率。每天只需要對(duì)手柄一次電，采用USB充電，在緊急時(shí)刻可用便攜式移動(dòng)電源臨時(shí)供電。
[0027]本發(fā)明的接收顯示設(shè)備采用兩種方式:一種是采用專用無(wú)線接收器通過(guò)視頻接口(如VGA、HDMI)接普通顯示器，無(wú)線接收器完成視頻接收和解碼的功能，通過(guò)視頻接口將視頻信號(hào)輸出至顯示器顯示，專用無(wú)線接收器的模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。另一種是采用市面上常見(jiàn)的Android智能移動(dòng)終端，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的視頻解碼器，可以無(wú)線接收、解碼、播放視頻壓縮碼流，將聲門(mén)暴露情況、咽喉部結(jié)構(gòu)清晰的展現(xiàn)在液晶顯示屏。
[0028]本發(fā)明所述自組網(wǎng)所采用的技術(shù)方案是:喉鏡設(shè)備及顯示設(shè)備采用自組網(wǎng)技術(shù)協(xié)議，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備自組網(wǎng)。采用基于IEEE 802.llb/g/n W1-Fi寬帶無(wú)線接入技術(shù)，在部署無(wú)線路由器的情況下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息寫(xiě)入喉鏡手柄設(shè)備及各種顯示終端設(shè)備，在設(shè)備上電后能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)連接無(wú)線路由器并自動(dòng)獲取IP地址，并完成視頻數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。
[0029]在沒(méi)有部署無(wú)線路由器的情況下，喉鏡手柄裝置可自行當(dāng)做無(wú)線接入點(diǎn)，各個(gè)接收顯示設(shè)備可無(wú)線連接至手柄，從而實(shí)現(xiàn)自組織，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、協(xié)商和配置，互聯(lián)技術(shù)，即插即用。自組網(wǎng)技術(shù)的使用不需要專業(yè)設(shè)備安裝人員即可安裝，維護(hù)簡(jiǎn)單。可實(shí)現(xiàn)喉鏡網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化使用，有利于不同科室或醫(yī)院會(huì)診、遠(yuǎn)程醫(yī)療。
[0030]高清多屏顯示通過(guò)組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)具有靈活的顯示方式，可以單屏、多屏、遠(yuǎn)程接入的顯示技術(shù)，視頻可以在PC，移動(dòng)設(shè)備，具有HDMI接口的大屏幕設(shè)備，及標(biāo)準(zhǔn)的顯示設(shè)備上顯示出來(lái)，由于設(shè)備的多樣性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度較高，采用P2P及SIP控制協(xié)議，使系統(tǒng)穩(wěn)定而低功耗工作。
[0031]本實(shí)施例中，如附圖1所示，喉鏡手柄是以ARM9+H.264編解碼協(xié)處理器為核心的視頻SoC處理器，該處理器工作需要DDR存儲(chǔ)器和Flash存儲(chǔ)器的配合。若選用集成了 DDR的ARM視頻處理器，則可以更大的提高集成度，降低系統(tǒng)功耗。
[0032]接收端可以是Android智能手機(jī)、平板電腦或Windows電腦,通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的視頻解碼器，便可以接收手柄傳來(lái)的視頻；接收端也可以是專用設(shè)備，該接收設(shè)備以ARM處理器為核心，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)視頻的硬件解碼，系統(tǒng)工作同樣需要DDR內(nèi)存和Flash存儲(chǔ)器的配合，喉鏡前端傳來(lái)的視頻可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)(RJ45)或是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(W1-Fi)傳輸?shù)胶蠖恕８咔?接口可以將高清視頻輸出至高清顯示器顯示。
[0033]整個(gè)系統(tǒng)由喉鏡手柄前端采集視頻，H.264視頻編碼，W1-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將壓縮碼流傳輸至接收設(shè)備，接收設(shè)備完成視頻H.264解碼及高清顯示，多種接收設(shè)備可以多屏同步接收顯示，構(gòu)成完整的視頻喉鏡系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，它包括無(wú)線視頻影像喉鏡、接收顯示設(shè)備、圖像顯示，其特征是:所述無(wú)線視頻影像喉鏡的手柄組件里，設(shè)有視頻處理器模塊，與其相連接的分別有存儲(chǔ)器模塊、數(shù)字?jǐn)z像頭輸入模塊、W1-Fi模塊，手柄組件里還設(shè)有電源管理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述接收顯示設(shè)備或采用專用無(wú)線接收器，其設(shè)有CPU模塊，與其相連接的分別有存儲(chǔ)器模塊、VGA/HDMI模塊、W1-Fi模塊，專用無(wú)線接收器里還設(shè)有電源管理模塊；所述接收顯示設(shè)備或采用Android智能移動(dòng)終端，通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的視頻解碼器，無(wú)線接收、解碼、播放視頻壓縮碼流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述圖像顯示方式采用單屏、多屏、遠(yuǎn)程接入顯示喉鏡前端傳來(lái)的視頻，視頻在PC、手機(jī)或平板電腦、具有HDMI接口的大屏幕設(shè)備、或標(biāo)準(zhǔn)的顯示設(shè)備上顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述視頻處理模塊采用H.264視頻編解碼技術(shù)，完成視頻采集、壓縮編碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述數(shù)字?jǐn)z像頭輸入模塊采用CMOS圖像傳感器，支持連續(xù)和隔行兩種掃描方式；最高像素為1280*720，最高幀速率為60FPS ;數(shù)據(jù)格式包括YUV、RGB兩種；數(shù)字?jǐn)z像頭的管腳與視頻SoC電路的VDIN總線相 連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述存儲(chǔ)器模塊，其設(shè)計(jì)包括了兩種:nand flash和SPI flash。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述W1-Fi模塊，基于IEEE802.llb/g/n/acff1-Fi寬帶無(wú)線接入技術(shù)，喉鏡手柄和接收顯示設(shè)備自發(fā)現(xiàn)、自配置、自組織成無(wú)線局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)喉鏡采集視頻的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自組網(wǎng)式無(wú)線視頻影像喉鏡系統(tǒng)，其特征是:所述電源管理模塊采用電源管理芯片及大容量鋰電池，設(shè)計(jì)利于芯片的睡眠和喚醒的功能。
【文檔編號(hào)】H04W84/12GK103919522SQ201410198801
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】馮超, 黃聯(lián)芬, 林和志, 遲立廣 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué), 河南駝人金泰克醫(yī)療器械有限責(zé)任公司