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Xilinx Smarter Vision:打造超智能医疗系统

目录:医疗设备发布时间:2020-02-03 11:47点击率:

视频与成像应用正变得越来越普遍,在我们生活中所占比重比以往任何时候都要大。通过尖端的网真视频会议系统提高生产力;利用实时感知监视系统提高安全性;凭借超高清显示屏或电影院带来身临其境的逼真体验,将坐在家中或影剧院的我们带入全新的世界。如果没有视频与成像技术,我们就无法想象今天的世界。而在医疗领域,智能视觉技术的采用可以为临床医疗提供更详细、更直观的辅助手段。

智能视觉技术已经广泛应用于超声影像、各种型号的B超/彩超,实时采集、显示、处理、存贮超声图像,采用全数字化处理技术。其功能灵活, 操作简单,可大大节约成本、提高科室的工作效率。

Smarter Vision:面向 Smarter Medical System 的智能方案

听诊器不再是医生为病人诊断疾病的唯一途径了。Xilinx 医疗解决方案旨在满足包括患者监护器和内窥镜以及 MRI 和超声应用等在内的未来医疗系统需求,能实现:

· 实时分析:带实时组织识别功能的视频与体素分析以及空间几何叠层图功能,用以精确分析内部组织、器官与骨骼。

· 智能传输:可靠的 Video-over-IP 协议和 Xilinx All Programmable 优化的编解码器可实现对视频的任意地点和任意屏幕传输。

· 沉浸式显示屏:更高的分辨率、更大的尺寸、灵活的显示屏,所有这些趋势将实现更佳的图像细节和对比度/灰度,改进医疗扫描和图像的正确解读和诊断。

· 最快速的产品上市进程:凭借 Xilinx 高级的芯片、工具和可靠的生态系统,与 ASIC 和 ASSP 相比可提前数年推出能够支持新一代视频和成像标准的产品。

· 差异化产品:可编程的 Xilinx SmartCORETM IP 能实现最快速的产品上市进程,同时保留将高度差异化产品推向市场所必需的灵活性。

Smarter 视觉系统剖析

Smarter 视觉技术有三大主要特点:

· 能够实时处理视频分析;

· 智能地将视频传输到任意屏幕、任意地点或嘈杂的低时延环境中;

· 能在沉浸式逼真显示屏上输出最高分辨率的内容。

Xilinx Smarter 视觉解决方案

Xilinx Smarter 视觉技术:融Zynq-7000 All Programmable SoC、Vivado HLS(高层次综合)、IP Integrator、Open CV库、SmartCoreIP和视频开发套件为一体,为开发人员提供有意义的市场工具,加速 Smarter 视觉产品的开发。

此外,Xilinx 医疗解决方案还能帮助设计人员应对各种挑战,以便实现最新成像技术,利用编解码器完成1080p60实时视频处理,以及采用基于迭代的算法设计。凭借 Xilinx 解决方案实现的高集成度,设备制造商不仅可降低其系统的尺寸、功耗和成本,同时确保在同类竞争对手之前将产品推向市场,从而充分满足市场需求。

All Programmable 和更智能的解决方案

Xilinx All Programmable 和 Smarter Solution 包含 All Programmable FPGA、SoC、和3D IC 平台,以及 SmartCORE、LogiCORETM 和专用 ecosystem IP 开发板系列,可通过客制化满足独特的市场需求,并缩短集成时间。与其它 ASIC 和 ASSP 解决方案相比,Xilinx Vivado® Design Suite和使用 OpenCV 库、Qt 框架、高层次综合和 IP Integrator 的开发工具流程以其更大的差异化优势、更低的风险和拥有总成本,为打开市场提供了更快、更灵活的方法。

Xilinx Alliance 计划 代表合格IP 提供商、系统集成商和硬件供应商的生态系统,加速设计生产力,加快面市步伐。Alliance 计划成员在开发特定市场和领域的解决方案时能最大化 Xilinx All Programmable 器件的优势。

面向智能设计、业经验证的 SmartCORE IP

· 图像/视频处理 - 像素校正、降噪、定标器、反交错扫描仪

· 视频编码(编解码器) - H.264 编码和解码、HEVC (H.265) 编码、JPEG 2000

· 分析- 盲点检测与识别、行人检测、车道跟踪

· 连接 - DisplayPort v1.2、HDMI v1.4a、v2.0、3G-SDI、IEEE Ethernet AVB、GigE Vision

Vivado: 加速生产力

Xilinx VivadoTM 工具链可利用高层次综合将 C 算法或 OpenCV 函数转换为 RTL,并将这些算法打包成可重用的 IP 块,以便利用 Vivado Design Suite 中的 IP Integrator 工具将 IP 块集成到综合 Smarter 视觉系统中,这样,开发人员就能够快速启动和运行硬件。这些工具让更多不具备丰富 RTL 经验的开发人员也能够使用 Xilinx All Programmable 解决方案。

· Vivado 高层次综合 结合 OpenCV 库

· Vivado IP Integrator (IPI) 结合 AXI 和 IP-XACT

· Xilinx PetaLinux SDK

· 第三方 Linux 解决方案和软件开发环境

医疗应用功能安全性

IEC60601为医疗电子设备的安全性和有效性带来了技术标准。IEC60601第三版于2012年6月在欧洲强制执行,并于2013年6月由美国食品及药物管理局 (FDA) 以及加拿大卫生部 (Health Canada) 强制执行。目的是提供安全高效的医疗设备。

电子产品功能安全IEC61508 标准未来几年将在医疗设备应用中占有举足轻重的地位。通过与认证机构合作,Xilinx工具与安全设计方法已经获得IEC61508 认证。为了帮助客户使用赛灵思器件设计安全高效的医疗产品,Xilinx 还提供一款综合而全面的功能安全套件。该解决方案套件包含工具套件、IP以及文档,可降低设计风险,帮助客户设计适合所有人需求的更安全医疗设备。

256 通道超声波图像处理

在超声波中,通道数直接转化至更高分辨率和深度-对于发现和识别问题而言二者皆是至关重要的因素就这些功能而言,Kintex UltraScale系列将DSP 单位逻辑单元比提升一倍,在单器件上实现更高信号处理性能。高速串行收发器为连接兼容JESD204B 的模拟前端组件提供了一个节能的高速接口,从而大幅降低了对并行IO 的需求,并因此降低了功耗。

解决方案概述与优势

· 满足尺寸和功耗需求的最高信号处理能力提升了超声波的分辨率,并支持更低延迟

· Vivado高层次综合(HLS) 和高效UltraScale 架构可实现最高设计生产力,缩短设计周期

· 通过使用协同优化的功耗降低技术、BRAM 电源门控和高精度ASIC-like 时钟实现了更低的功耗

低成本超声波

采用Artix®-7 FPGA 和Xilinx IP 解决方案启动以下单芯片超声波RX波束形成器,并在更少的器件中提供更大的功能,相对前代解决方案而言,提升了灵活性,并降低了BOM 成本和总功耗。

解决方案概述与优势

· 取代多器件方案的单芯片解决方案

· 成本优化器件的多线采集 (MLA) 性能

· 可编程和可扩展算法及尺寸

· 面向波束形成和信号处理的高性能DSP和BRAM

· 面向小型器件的小型封装单芯片解决方案

· 高密度I/O支持高通道输入

· 更低功耗,更佳便携性

· 面向设计调优能力的可定制架构

1080p60 HD 医疗内窥镜

预防医学与微创外科手术的发展正在推动内窥镜系统增强功能需求的发展。传统多芯片实现方案会产生时延问题,会对现代内窥镜所需的高带宽及计算密集型功能造成负面影响。Zynq®-7000 All Programmable SoC 不但在单个器件中高度集成摄像头单元控制与1080p60图像处理技术,同时还可为自动诊断实现复杂视频分析的硬件加速。

解决方案概述与优势

· 支持CCD 或CMOS色彩格式的1080p60高清视频可实现逼真的图像捕捉与显示。

· 提高系统性能:采用硬件加速以支持视频分析功能,如对象识别、比较、计数、身份确认、定位和测量等

· 单芯片系统处理器与图像处理功能可降低 材料成本与功耗

· 最佳软硬件分区在单个器件中高度整合图像/视频处理、分析以及摄像头控制功能, 可降低时延,减少瓶颈

· 支持多种连接 标准- SDI、SATA、USB、HDMI 以及以太网等

· 1080p60 视频编码器 支持基于网络的视频传输

· 通过高度集成的开发工具流程和 OpenCV、VivadoTM 高层次综合以及IP Integrator 提高设计生产力。

· 通过SmartCore® IP、专用的生态系统IP 和软件以及操作系统缩短集成时间。