一种数据隔离电路系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数据隔离电路系统，所述系统包括图像采集模块、图像处理模块、数据处理模块、电气隔离模块、数据采集模块以及显示模块，图像采集模块：采集摄像头图像数据；图像处理模块：用于处理采集模块传输的图像信号；数据处理模块：将图像处理模块处理后的图像数据转换为RGB显色数据信号或者LVDS信号图像数据；电气隔离模块：用于RGB数字图像信号隔离和LVDS数字图像信号隔离；数据采集模块以及显示模块：用于采集隔离后接地端的RGB图像信号(LVDS图像信号)然后通过PC电脑或直接通过显示设备(显示器、显示屏等)显示出来。本发明专利技术可以实现多种图像信号的人体电气隔离，可以实现1080P图像的人体电气隔离，为内窥镜在人体内的使用实现了安全保障。的使用实现了安全保障。的使用实现了安全保障。

【技术实现步骤摘要】
一种数据隔离电路系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，更具体地说，本专利技术涉及一种数据隔离电路系统。

技术介绍

[0002]由于有源医疗器械要求用于接触人体的应用端电路完全与电源供给端电路电气完全隔离，一般是通过光耦、磁偶、电容、隔离变压器等隔离器件用来隔离信号；
[0003]针对于隔离信号主要有数据交互信号以及图像原始信号，数据交互信号通用的一般隔离手段都能实现，图像实时数据由于数据量大、速度快以及本身具有的特性等因素隔离难度较大，一般采用隔离经过转换后的并行信号或者LVDS信号。
[0004]现有技术存在以下不足：隔离的并行信号或者LVDS信号都是原始信号是没有经过处理的图像数据，一般选择在隔离信号的另外一端电源供给端进行处理，这样在应用端电路就没有图像处理的功能，现有技术很多图像信号都不能直接实现电气绝缘隔离(如MIPI信号和高速USB信号等)，特别是隔离1080P的图像实现难度较大。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种数据隔离电路系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种数据隔离电路系统，所述系统包括图像采集模块、图像处理模块、RGB数据处理(LVDS数据处理)模块、电气隔离模块、RGB数据采集(LVDS数据采集)模块以及显示模块；
[0007]优选的，采集模块：采集图像数据，并将数据转换为电信号数据；
[0008]所述采集模块包括摄像头，电信号数据包括USB2.0信号、USB3.0信号、MIPI信号、LVDS信号、并行信号与模拟信号。
[0009]优选的，图像处理模块：用于处理采集模块传输的图像电信号；
[0010]所述图像处理模块包括SOC芯片、MCU芯片、ARM芯片、FPGA芯片与DSP芯片组成的集成电路或SOC芯片、MCU芯片、FPGA芯片与DSP芯片其中的一种；
[0011]图像处理模块将采集模块采集到的图像进行转换，转换公式为：
[0012]Y＝0.229*R+0.587*G+0.114*B
[0013]U＝
‑
0.147*R
‑
0.289*G
‑
0.436*B
[0014]V＝0.615*R
‑
0.515*G
‑
0.100*B
[0015]从YUV图像中提取Y分量及亮度分量，通过多线程进行处理，一路线程显示，一路线程改变积分时间；
[0016]判断Y分量中过曝或欠曝的像素是否超过限定值，如果超过则将对应这一帧图像的COMS的积分时间代入到对应参数的Gamma函数并对Gamma变换后的值进行归一化从而改变积分时间，如果未超过则不改变；
[0017]统计每一个像素值，判断是否像素值处于40
‑
200之间，如果高于80％的像素处于
区间之内则判断图像正常，不需要改变积分时间，如果低于80％则进一步判断低于40的像素比例与高于200的像素比例那个大，若低于40的像素比例大则通过Gamma变换调低COMS积分时间即增加亮度，若高于200的像素比例大则通过Gamma变换调高COMS积分时间即减小亮度；
[0018]YUV图像转换十进制为0
‑
1125，当积分时间为0时图像最亮，当积分时间为1125时图像最暗，当需要调暗时，对每个像素值进行Gamma变换：
[0019]s＝r
0.4
[0020]其中为r为输入像素值，s为输出像素值，Gamma参数为0.4，当需要调亮时，对每个像素值进行Gamma变换：
[0021]s＝r
2.5
[0022]其中Gamma参数为2.5，在进行完Gamma变换后需要进行归一化处理，把处理后的像素值归一化到0
‑
1125之间，最后通过USB采集芯片发送给COMS；
[0023]所述图像处理模块自动曝光主要控制图像传感器的曝光时间S(快门时间)和模拟前端的放大增益G，曝光时间越长，增益越大，获得的图像信号亮度Y越亮，被拍摄的物体亮度L，曝光时间S，放大增益G，获得的图像亮度Y之间存在线性关系，Kl为常数，公式为：
[0024]Y＝Kl*L*Gx*S。
[0025]由上式可得：
[0026]L＝Y/(Kl*G*S)
[0027]Log L＝log Y
‑
log Kl
‑
log G
‑
log S
[0028]将照度L在其变化范围内(从100lx到10000lx)按照等比关系分成N个的分立值，log L变成N级等差级数，其中第n个照度值和第n
‑
1个照度值的关系为：
[0029][0030]第n个照度值表示为：
[0031]log L
n
＝log L0+n/(N
‑
1)(log L
N
‑
logL0)
[0032]其中L0和L
n
分别表示最低照度(100lx)和最高照度(10000lx)，由上式得：
[0033]n＝Clog L
n
‑
log L0＝Clog Y
‑
Clog S
‑
Clog G
‑
k2
[0034]其中C是常数(N
‑
1)/(log L
n
‑
log L0)，k2则是常数；
[0035]图像的平均亮度B与场景的平均照度L，曝光时间T，放大电路的增益G，以及快门的f
‑
number之间关系为：
[0036]B＝kLGTf
‑2[0037]在进行自动曝光调整时f
‑
number，L，G保持不变，因此B1与曝光时间T之间的关系为：
[0038]B＝CT
[0039]其中C＝kLGf，自动曝光控制利用上述关系式，通过调整曝光时间T，并使采集得到的图像的平均亮度保持到一个目标亮度值B
tarqet
的过程，一般取B
target
强度范围的中间值；
[0040]采集帧图像的平均亮度为B(n)，曝光时间为T(n)，下一采集帧的曝光时间T(n+1)算法公式为：
[0041]ΔB＝B
target
‑
B(n)
[0042][0043][0044]为平滑上述控制，可以加上一个平滑因子s(0＜s≤1)并把上式转变为：
[0045][0046]由图像的平均亮度的关系式可知，保持曝光参数固定的情况下，改变增益G可以取得相同的效果，从而对增益的控制有类似的关系式：
[0047][0048]结合式子得到相机曝光时间和增益的控制算法，若当前帧时的增益为G(n)，曝光时间为T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据隔离电路系统，其特征在于：所述系统包括图像采集模块、图像处理模块、RGB数据处理模块(LVDS数据处理模块)、电气隔离模块、RGB数据采集模块(LVDS数据采集模块)以及显示模块；图像采集模块：采集图像数据，并将数据转换为电信号数据；图像处理模块：用于处理采集模块传输的图像电信号；RGB数据处理模块(LVDS数据处理模块)：将图像处理模块处理后的图像数据转换为RGB显色数据或者LVDS图像数据；电气隔离模块：用于RGB数字图像信号隔离和LVDS数字图像信号隔离；RGB数据采集模块(LVDS数据采集模块)：采集RGB数据(LVDS数据)处理模块处理后的显色数据，并对数据做归一化处理；显示模块：接收RGB数据采集模块(LVDS数据采集模块)采集的显色数据，并显示图像。2.根据权利要求1所述的一种数据隔离电路系统，其特征在于：所述图像采集模块包括摄像头，电信号数据包括USB2.0信号、USB3.0信号、MIPI信号、LVDS信号、并行信号与模拟信号；USB2.0信号摄像头、MIPI信号摄像头以及LVDS信号摄像头通过采集芯片采集图像信息。3.根据权利要求1所述的一种数据隔离电路系统，其特征在于：所述图像处理模块包括SOC芯片、MCU芯片、ARM芯片、FPGA芯片与DSP芯片组成的集成电路或SOC芯片、MCU芯片、FPGA芯片与DSP芯片其中的一种。4.根据权利要求3所述的一种数据隔离电路系统，其特征在于：所述图像处理模块将采集模块采集到的图像进行转换，转换公式为：Y＝0.229*R+0.587*G+0.114*BU＝
‑
0.147*R
‑
0.289*G
‑
0.436*BV＝0.615*R
‑
0.515*G
‑
0.100*B从YUV图像中提取Y分量及亮度分量，通过多线程进行处理，一路线程显示，一路线程改变积分时间；判断Y分量中过曝或欠曝的像素是否超过限定值，如果超过则将对应这一帧图像的COMS的积分时间代入到对应参数的Gamma函数并对Gamma变换后的值进行归一化从而改变积分时间，如果未超过则不改变。5.根据权利要求4所述的一种数据隔离电路系统，其特征在于：所述YUV图像转换十进制为0
‑
1125，当积分时间为0时图像最亮，...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：重庆普友德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：