决战1mm，OVM6946内窥FPGA方案开源

OVM6946镜头约1mm，因此：决战1mm！

终于来到了我们的第三篇，内窥镜FPGA方案，未曾想过这个话题这么火！

前一篇拆解软镜内窥镜的文章出圈了，很也是出乎我的意料。导致最近一波人加我，有医疗界人士，也有对内窥FPGA感兴趣的同仁，想要了解进一步动态。那么1周后的今天，向大家汇报一下最近的进展：

【1】OV426解码板出炉

终于，在大家期待了一周多后，呕心沥血设计的OV426解码板SMT回来了，如上图所示，具体规格如下所示：

• 6P 2.54mm OV6946输入
• 6P 1.25mm 端子（未来预留）

输入接口2

• 2P 5V输入供电
• 未来版本计划3.3V升压

输出接口

• 20P DVP接口：I2C PCLK VS HS DATA
• 定义兼容CrazyBingo所有DVP模组设计‍

配套子卡

• 易灵思钛金Ti60F225开发板
• 赛灵思A7 100K FPGA开发板

OV426解码板，虽然硬件上不是很复杂，但却充满了各种坑。主要由于OV6946是模拟输入的，如果没有处理好电源，或者布线的时候干扰过大，则最后拿到的图片将会是惨不忍睹。

目前引入解码板的噪声主要有两点：

• 过长的OVM6946引线引起的干扰（一般1.5米内较好）
• OV426解码板设计地太渣，导致很多横条纹+竖条纹，惨不忍睹。

这方面在之前也是走过一些弯路，所以当前我们选择了长度为1m的OVM6946镜头引线，同时在OV426解码板设计上，小心翼翼地处理。

VC-OV426解码板的输入接口定义，兼容市面上主流的OVM4689解决方案吧，相关定义如下所示（包括供电，LED，模拟视频输出信号）：

VC-OV426解码板的输出接口定义，如下所示。该接口与CrazyBingo之前设计的DVP CMOS模组完全兼容，因此可以接入任何一款FPGA开发板（当然为了后续的ISP图像处理，规模还是大一点比较靠谱）。

【2】OVM6946 FPGA内测方案详解

先show一个VC-OV426解码板安装图，如上所示：

这里DVP的输出时序为400*400的行场时序，其中~VS&HS==1时数据有效：

为了拿到最原始，无损无压缩的数据，我们不能像大部分内窥解决方案那样通过UVC芯片将数据丢到PC。

拿出我们压箱底的FPGA+68013子卡，采集OV426输出的DVP数据，并无损的通过USB2.0发送到PC，进一步分析我们的由于数据的压缩以及搬运过程中的。

所以快速搭建USB2.0 OVM6946测试方案，环境如下图所示：

【3】决战1mm，一条路走到黑

USB上位机拿到图，决战1mm OVM6946，开始我们的内窥之旅。此时此刻，我们正式开始分析VC-OV426解码板拿到的图，如何步步为营改善质量：

• 原始RAW图像（Bayer阵列，灰不拉几）：

• 先通过PWM提高OVM4689的LED补光：

• Bayer转RGB得到彩色图像（这里用了426的AWB）

• 调节Gamma、对比度

• 2D降噪后：

• 最终边缘锐化

总结一下，我们手动调节完成了最基本的内窥图像ISP操作，流程如下：

这里的2D降噪是比较宽泛的课题，简单的算法有中值滤波、均值滤波等，复杂的算法有双边滤波、非局部均值等，重点可以参考CrazyBingo的《基于MATLAB与FPGA的图像处理教程》

还记得在内窥第一篇的时候，我们获取到了公开市场OVM4689软窥方案的图，那么这里对比一下，看除了FPGA实时ISP的优势，图像上有什么提升？

乍一看效果还是提升不少，当然我为了保边没有做过强的滤波处理，这块可以根据用户喜好调节算法的强度。再看一下手，初步效果还行：

鼻孔太恐怖，今天就不Show了。。。

【4】OVM6946 FPGA开源方案发布

感谢好多朋友的等待，感谢你等到了今天，我们终于初步落地了FPGA整体解决方案，目前基于易灵思60K FPGA的内窥方案接入，在800*480的RGBLCD 0延时（无缓存）流水线显示方案已经实现，如下图所示：

下一步开始移植计划的的ISP算法到FPGA上，会帮大家准备好基础Demo，敬请期待我们的作品。

• 实现OVM6946实时采集+0延时显示
• 完成Bayer转RGB（3*3）
• 完成Gamma、对比度算法
• 完成基础滤波、锐化算法

闭源版本

• 实现OVM6946实时采集+0延时显示
• 完成Bayer转RGB（5*5）
• 完成基础AWB算法
• 完成Gamma、可调对比度算法
• 完成双边/局部均值滤波
• 完成可调锐化算法
• 完成双线性插值放大算法
• 完成缓存后的HDMI显示
• 更多强大的ISP后处理算法