ケーススタディ内視鏡システム用ZU7CG SOM


低侵襲手術(MIS)の発展により、内視鏡は手術手技の向上に不可欠なものとなっている。一般的な内視鏡システムは、光源を備えたカメラヘッド、カメラコントロールユニット、画像管理ユニットから構成されている。カメラと光源を備えた内視鏡は、関心領域の画像を撮影するために挿入される。

内視鏡を使用した外科手術では、リアルタイムまたはそれに近い応答が求められ、それに続いて画像強調やスケーリング操作が行われる。内視鏡システムの様々な相互接続と処理タスクは、複数の異なるロジック・デバイスによって処理されます。これらのデバイスのインターフェース要件が異なるため、汎用性の高い相互接続ソリューションが必要となります。したがって、汎用性と高帯域幅を両立させることは、システム・コンポーネントやデバイスに大きな負担をかけることになります。

ある医療診断機器の大手プロバイダーは、カメラからの入力データを処理し、2つの異なるモニターにほぼリアルタイムで表示できる強力なFPGAプラットフォームの要件をiWaveに提示しました。この処理プラットフォームは、さまざまな構成の高解像度および4K可視化手術用ディスプレイをサポートする能力を備えている必要があります。

内視鏡システムの主な課題

  • マルチディスプレイインターフェース対応(SDI/HDMI/DP/DVI/LCD/USB)
  • 4K解像度までのビデオ・スケーリング
  • ほぼリアルタイムのビデオキャプチャと画像分析
  • HDMI×2、SDI×2、DVI×2、DP×2

ソリューションのハイライト

上記の課題と要件を念頭に、アイウェーブはザイリンクスのZynq UltraScale+ MPSoC ZU7CG SoMをベースにしたシステム・オン・モジュールを提案した。

  • FPGA:ZU7CGシステム・オン・モジュール(iW-RainboW-G30M)
  • カスタム・ハードウェアの設計・開発
  • ディスプレイの種類に応じて入力ストリームをカスタマイズする
  • ディスプレイモニターやネットワークへの柔軟な接続性
  • プロトコルの使用に制限なし
  • リアルタイムのビデオキャプチャとストリーミング

適応性の高いZU7CGシステム・オン・モジュール(SoM)は、カメラヘッド上のデュアル4Kイメージセンサをサポートし、毎秒60フレームの速度でセンサから高速生画像をキャプチャする。ビデオストリームは、1つ以上のFPGA SoCデバイス(ZU7CG SoM)に供給され、画像の前処理を行い、ストリームは、外科医が見るためのモニタ上のディスプレイインターフェースを使用して、ほぼリアルタイムで表示されます。

ZU7CG SoMの組み込みプロセッサは、カメラからの生データの取り込みから手術用ディスプレイへの送信まで、すべての機能を処理し、術野の鮮明な画像を提供します。Zynq UltraScale+ MPSoC SoMは、HDMI、SDI、DVI、LCD、DP、USBなど、さまざまなインターフェースを同時にサポートしています。

SoC FPGAベースのシステム・オン・モジュールは、その最先端処理技術により、これらの製品への採用が拡大しています。内視鏡検査に必要なリアルタイム、低レイテンシ、高帯域幅の計算集約的機能を提供する完全な設計環境を提供する。その結果、難易度が高く高価なPCBレベルの物理的接続の必要性が大幅に軽減されます。

iWaveは、カスタム・ハードウェアの設計と開発、RTL開発、Petalinux開発の完全なオーナーシップを取り、設計サイクルを短縮しました。ハードウェア、ソフトウェア、FPGAを中心とした包括的なエコシステムが提供され、お客様は最終製品の開発に迅速に着手することができました。

Zynq® Ultrascale+™ MPSoC開発プラットフォームの詳細については、こちらをご覧ください。

その他ご不明な点がございましたら、mktg@iwavesystems.com までお問い合わせください。  

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