用于将时钟和控制信号传送至远程摄像机单元的系统、方法和计算机可读介质

摘要

一个实施例中的嵌入式系统包括编码模块、成像模块和线缆。编码模块设置成接近系统的近端，并且配置成将帧同步信息编码为包括参考时钟的定时信息。成像模块设置成接近远端，并且包括配置成得到成像信息的图像捕获装置和解码模块。解码控制模块配置成得到定时信息，对定时信息进行解码以得到恢复帧同步信息，并且使用恢复帧同步信息来控制图像捕获装置。线缆插入近端与远端之间，并且配置用于通过其传递定时信息和成像信息。

说明书

背景技术

嵌入式成像系统、例如管道镜或内窥镜可用来查看感兴趣体积(原本可能难以访问或查看)中得到的成像信息。例如，内窥镜可插入患者体内，供查看患者的内部结构和/或过程。作为另一个示例，管道镜可用来查看机器、大楼或其他结构的难以访问部分(例如管路或管道系统的内部分)的图像。插入感兴趣体积中的嵌入式成像系统的部分可受到尺寸(例如直径)限制，因为装置过大可能无法插入某些体积中。

这类装置可使用固态装置、例如电荷耦合器件(CCD)来捕获感兴趣体积中的图像。但是，CCD例如可要求组帧信息，其是芯片外生成的，因而当这种信息在嵌入式图像系统的远端来生成时引起增加的尺寸和/或成本要求。在利用增加的分辨率成像技术、例如高清晰度(HD)的应用中，可加剧提供适当尺寸的嵌入式成像系统的困难和/或挑战。

例如，在嵌入式成像应用中，具有驱动图像捕获装置的有效计时（clocking）方案会是有用的。但是，例如在管道镜中，线束的截面直径可服从与线束受到限制的线缆的数量和/或尺寸有关的尺寸准则或要求。另外，用于对配置成插入感兴趣体积中的管道镜的一部分的计时解决方案的可用体积因线缆或束的成像头的小尺寸而受到限制。如果时钟在配置为感兴趣体积外部的管道镜的一部分来生成并且通过线缆或束来传送，则线缆或束可需要为相当大以传送这类时钟，例如，如果时钟处于较高频率、例如与高分辨率(例如HD)应用关联的频率时。

发明内容

在一个实施例中，提供一种包括编码模块、成像模块和线缆的嵌入式成像系统。编码模块设置成接近系统的近端。近端配置成在由嵌入式成像系统在感兴趣体积中进行成像期间定位在感兴趣体积外部。编码模块配置成编码帧同步信息，供控制设置成接近系统的远端的电子器件。远端配置成在感兴趣体积的成像期间定位在感兴趣体积中。编码模块配置成将帧同步信息编码为包括参考时钟的定时信息。在一些实施例中，参考时钟可具有比帧同步信息的频率低的频率。成像模块设置成接近远端，并且包括图像捕获装置和解码模块。图像捕获装置配置成得到感兴趣体积的至少一部分的成像信息。解码控制模块配置成得到定时信息，对定时信息进行解码以得到与编码模块所编码的帧同步信息对应的恢复帧同步信息，并且使用恢复帧同步信息来控制图像捕获装置。线缆插入近端与远端之间，并且配置用于通过其将定时信息从近端传递到远端，并且用于通过其将成像信息从远端传递到近端。

在另一个实施例中，提供一种方法，其包括在设置成接近嵌入式成像系统的近端的一个或多个处理单元来生成帧同步信息。近端配置成在由嵌入式成像系统在感兴趣体积中进行成像期间定位在感兴趣体积外部。帧同步信息配置成提供组帧信息，供控制设置成接近嵌入式成像系统的远端的图像捕获装置。远端配置成在感兴趣体积的成像期间定位在感兴趣体积中。该方法还包括在设置成接近嵌入式成像系统的近端的一个或多个处理单元将帧同步信息编码为包括参考时钟(其具有比帧同步信息的频率低的频率)的定时信息。另外，该方法包括经由插入近端与远端之间的线缆将定时信息从近端传送到远端。此外，该方法包括在设置成接近嵌入式成像系统的远端的一个或多个处理单元对定时信息进行解码，以得到与帧同步信息对应的恢复帧同步信息。该方法还包括使用恢复帧同步信息来控制图像捕获装置，以得到成像信息。

在另一个实施例中，提供一种有形和非暂时计算机可读介质。计算机可读介质包括一个或多个计算机软件模块，其配置成指导一个或多个处理器接近嵌入式成像系统的近端来生成帧同步信息。近端配置成在由嵌入式成像系统在感兴趣体积中进行成像期间定位在感兴趣体积外部。帧同步信息配置成提供组帧信息，供控制设置成接近嵌入式成像系统的远端的图像捕获装置。远端配置成在感兴趣体积的成像期间定位在感兴趣体积中。一个或多个计算机软件模块还配置成指导一个或多个处理器接近近端将帧同步信息编码为定时信息。定时信息包括参考时钟，其具有比帧同步信息的频率低的频率。此外，一个或多个计算机软件模块配置成指导一个或多个处理器经由插入近端和远端之间的线缆将定时信息从近端传送到远端。一个或多个计算机软件模块还配置成指导一个或多个处理器接近嵌入式成像系统的远端对定时信息进行解码，以得到与帧同步信息对应的恢复帧同步信息。另外，一个或多个计算机软件模块配置成指导一个或多个处理器使用恢复帧同步信息来控制图像捕获装置，以得到成像信息。

附图说明

图1是按照各个实施例的嵌入式成像系统的示意框图。

图2是按照各个实施例的线缆的截面图。

图3是按照各个实施例的编码方案的示例的视图。

图4是按照各个实施例的另一种编码方案的示例的视图。

图5是按照各个实施例的另一种编码方案的示例的视图。

图6是按照各个实施例的另一种编码方案的示例的视图。

图7是按照各个实施例的另一种编码方案的示例的视图。

图8是用于得到感兴趣体积的成像信息的方法的流程图。

具体实施方式

当结合附图进行阅读时，将会更好地理解各个实施例。在附图示出各个实施例的功能块的简图的意义上，功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，功能块的一个或多个(例如处理器、控制器或存储器)可通过单个硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)或者多个硬件来实现。类似地，任何程序可以是独立程序，可结合为操作系统中的子例程，可以是已安装软件包中的功能，等等。应当理解，各个实施例并不局限于附图所示的布置和工具。

如本文所使用的术语“系统”、“单元”或“模块”可包括硬件和/或软件系统，其进行操作以执行一个或多个功能。例如，模块、单元或系统可包括计算机处理器、控制器或者基于有形和非暂时计算机可读存储介质、例如计算机存储器上存储的指令来执行操作的其他基于逻辑的装置。备选地，模块、单元或系统可包括硬连线装置，其基于装置的硬连线来执行操作。附图所示的模块或单元可表示基于软件或硬连线指令进行操作的硬件、指示硬件执行操作的软件或者它们的组合。如本文所使用的、以单数形式所述并且具有数量词“一”或“一个”的元件或步骤应当被理解为并不排除多个所述元件或步骤的情况，除非明确说明这种排除情况。此外，提到“一个实施例”并不是要被解释为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。此外，除非相反的明确说明，否则，“包括”或“具有”带特定性质的元件或者多个元件的实施例可包括没有那种性质的其他这类元件。

一般来说，各个实施例提供有效计时和组帧方案，其可通过较长线缆来传送，同时保持时钟信号完整性并且适合于有限的可用空间。例如，在各个实施例中，图像捕获装置的控制数据和/或时钟信号可在将远端定位图像捕获装置连接到显示系统(其设置在近端上)的线缆的近端上生成。控制和时钟信号可使用有效时钟编码方案、通过具有低信道数的较细线缆从近端传送到远端(例如传送到与其关联、设置在远端的图像捕获装置或模块)。与结合图像捕获装置使用的一个或多个时钟信号的频率相比，编码信号可具有充分低的频率。作为举例，编码信号频率可以是用来控制图像捕获装置的信号的大约50%、大约33%、大约25%、大约20%或者大约12.5%。

各个实施例的至少一个技术效果是用来将定时和/或命令信息从近端传送到嵌入式成像系统的远端的线缆的减小的尺寸。各个实施例的至少一个技术效果是用来向图像捕获装置提供计时信号和/或控制图像捕获装置的组件(例如，设置在嵌入式成像系统的远端或部分的组件)的减小成本、尺寸和/或复杂度。各个实施例的至少一个技术效果是在保存嵌入式成像系统的现有线缆或束或者相当的线缆或束的紧密直径(或截面面积)的同时实现高分辨率(例如HD)成像。各个实施例的至少一个技术效果是使用信号(其使用与用于控制图像捕获装置的定时信息相同的线缆从近端所发送)来提供对嵌入式成像系统的远端侧中的功能的控制。

图1提供按照各个实施例所形成的嵌入式成像系统100的示意图。成像系统100配置成从感兴趣体积102中得到成像信息。成像系统100可包括或者配置为例如管道镜或内窥镜。例如，在各个实施例中，成像系统100可配置为内窥镜，以及感兴趣体积102可以是患者的内部体积。

在所示实施例中，嵌入式成像系统100包括近端110和远端140，其在通信上通过插入它们之间的线缆130来耦合。近端110或者近端部分配置成在由成像系统100获取与感兴趣体积102的至少一部分对应的成像信息期间定位或设置在感兴趣体积102外部。远端140或者远端部分配置成在由成像系统100获取与感兴趣体积102的至少一部分对应的成像信息期间定位或设置在感兴趣体积102内部。

一般来说，在各个实施例中，近端110配置成提供包括组帧信息的控制信息，供控制设置在远端140中的图像捕获装置。组帧信息可被理解为包括用于将信息(例如像素)组织和同步到行（line）和/或帧中，例如以便帮助确保适当像素作为一组(在第一时间所收集的第一组像素共同显示，以及在后续第二时间所收集的第二组像素共同显示)来正确地定位和/或定向和显示。因此，可适当地显示像素，以便提供与给定时间对应的图像，而没有包括与不同时间对应的信息或者与其混合。

在各个实施例中，近端110(例如设置成接近近端110的一个或多个处理器)可配置成生成具有例如对高清晰度(HD)成像是较高的第一或组帧频率的组帧信息。近端110(例如设置成接近近端110的一个或多个处理器)还可配置成将组帧信息编码为包括参考时钟(其具有充分低于第一或组帧频率的第二或参考频率)的定时信息。例如，组帧频率可以是由积分器可划分的(例如2、3或4等)，以提供参考频率。只作为一个示例，组帧频率可以为大约60MHz，以及参考频率可以为大约15MHz(或者60MHz/4)。包括具有编码组帧信息的参考时钟的定时信息然后可经由线缆130传送到远端140。在远端140接收到定时信息(包括编码组帧信息)时，远端140(例如设置成接近远端140的一个或多个处理器)可对定时信息进行解码，以得到恢复组帧信息，并且使用恢复组帧信息来驱动或控制图像获取。例如，组帧信息可用来驱动或控制固态成像装置。作为一个示例，组帧信息可用来驱动或控制电荷耦合器件(CCD)。

经由远端140从感兴趣体积102中得到的成像信息然后可通过线缆130传送到近端110。在近端110，成像信息然后可例如使用在近端140最初生成的组帧信息来处理和/或显示。例如，在所示实施例中，成像系统100包括设置成接近系统的近端的显示模块118。所示显示模块118配置成向成像系统100的观看者或用户提供显示。显示可通过例如在屏幕上显示信息来提供。作为替代或补充，显示可通过经由端口120向配置成显示信息的外部系统或装置传送信号或其他信息来提供。端口120可包括网络连接或者其方面、USB(例如用于接受拇指（thumb）驱动器)等。因此，在各个实施例中，定时信息160(其可包括编码组帧信息、编码命令信息等)可经由线缆130从近端110传送到远端140，以及成像信息170(其可包括经由例如CCD所获取的成像信息)可从远端140传送到近端110。

图2是按照各个实施例的线缆200的截面图。一般来说，在各个实施例中，线缆200配置成在通信上耦合到嵌入式成像系统的近端和远端并且插入它们之间，以及配置成通过其将与图像捕获装置配合使用的定时信息从近端传递(例如传送)到远端，并且通过其将图像捕获装置所获取的成像信息从远端传递到近端。线缆130一般可与线缆200相似。在各个实施例中，线缆200可配置为柔性和/或铰接的，以便帮助提供远端(例如远端140)相对近端(例如近端110)的定位方面的通用性和/或调整。在其他实施例中，线缆200可配置成刚性保持在给定位置，以便帮助提供远端相对近端的恒定距离和/或取向。

在所示实施例中，线缆200可被理解为线束，其又包括在线缆200中沿线缆200的长度延伸的各种导线或线缆。线缆200中的各种导线或线缆的一部分可配置为同轴线缆。例如，在图2所示的实施例中，线缆200包括高清晰度视频线缆202以及定时信息线缆204，其均配置为同轴线缆。高清晰度视频线缆202配置用于将成像信息(例如成像信息170)从远端140传送到近端110。例如，在所示实施例中，高清晰度视频线缆202可配置用于传送来自CCD的高清晰度视频信号。定时信息线缆204配置用于将包括用于驱动或控制图像获取的编码组帧信息的定时信息(例如定时信息160)从近端110传送到远端140。线缆200还可包括如图2所示的各种标准导线导体。例如，所示线缆200包括低频时钟线缆206和电源线缆208。在各个实施例中，线缆200可包括一个或多个附加低频时钟线缆、电源线缆等。

在嵌入式成像应用、例如管道镜中，尺寸(例如截面面积)会很受重视。例如，如果线缆200的截面面积变成过大，则利用线缆200的管道镜可能不可用于成像设备将通过较小空间插入感兴趣体积以在感兴趣体积中进行成像的多种应用。但是，高分辨率成像(例如高清晰度成像)装置可利用具有较高频率(其要求一般较大直径定时信息线缆204用于特别是通过较长距离的传输)的组帧信息。通过以可切实有效地通过比以组帧信息的频率所发送的信号原本所需的小的直径的定时信息线缆204来传送的较低频率来编码组帧信息，各个实施例允许使用高分辨率装置。

例如，在所示实施例中，示出单个定时信息线缆204。在各个实施例中，定时信息线缆204表示对于利用线缆200在近端与远端之间传送信息的管道镜的远端上的图像捕获装置进行计时的最小要求。定时信息线缆204可配置成例如传送将要在得到水平时钟以驱动CCD中使用的参考时钟。在各个实施例中，所示定时信息线缆204可配置为具有国家电视系统委员会(NTSC)或逐行倒相制(PAL)能力的线缆。图像捕获装置将要对较高分辨率以较快速率(例如对HD成像大约3倍快)运行的应用中的这种线缆的使用可要求定时信息线缆204，其直径是用于较低分辨率应用的定时信息线缆的大约2.5倍大。为了避免原本所要求的较大直径线缆用于组帧信息，各个实施例在近端将组帧信息编码为可通过较小直径线缆来传送的较低速率信号，以及随后在远端对所传送信号进行解码，以便以较高速率恢复组帧信息，供与图像捕获装置配合使用。因此，提供较高分辨率(例如HD)的嵌入式成像系统可采用配置用于较低分辨率应用或者对较高分辨率应用原本不充分的定时信息线缆204或线缆200。作为举例，在各个实施例中，高分辨率图像捕获装置可利用包括在大约30MHz至大约60MHz之间或以上的第一较高范围中的高频时钟的定时信号。但是，编码信息可在大约1MHz至大约15MHz之间的第二较低范围中(例如大约11MHz的标称频率)来传送。因此，定时信息线缆204(并且因而线缆200)可确定大小供编码信号或者确定大小供传送频率的第二较低范围，而不是频率的第一较高范围所需的较大尺寸。

来看图1，所示近端110包括编码模块111和显示模块118。在一些实施例中，编码模块111和显示模块118可包含在单个装置或整体单元中，而在其他实施例中，编码模块111和显示模块118可包含在独立装置或单元(例如可经由无线和/或硬连线连接在通信上耦合的独立装置或单元)中。显示模块118可包括屏幕、光显示器、扬声器、报警器等的一个或多个。一般来说，在各个实施例中，编码模块111可配置成编码帧同步信息，供控制设置成接近系统100的远端140的电子器件(例如图像捕获装置)。例如，编码模块111可配置成将帧同步信息编码为将要经由线缆130所传送的定时信息160。定时信息160可包含参考时钟，其具有比帧同步信息的频率低的频率。此外，在各个实施例中，编码模块111可配置成将命令信息编码为定时信息160的参考时钟。命令信息例如可配置用于调整设置成接近远端140的图像捕获装置或装置的一个或多个设定。在各个实施例中，作为示例，一个或多个设定可包括调整模拟组件的校准控制、用于在远端140更新控制器的操作代码的编程数据或者用于指导设置成接近远端140的图像捕获装置或模块的特定操作模式的变化的控制代码。在各个实施例中，待编码的组帧信息的全部或部分可由编码模块(或者其一个或多个子模块)来生成，或者可由编码模块111来接收。

在所示实施例中，编码模块111包括参考时钟模块112、同步模块114和时钟编码器模块116。一般来说，在各个实施例中，时钟编码器模块使用来自参考时钟模块和同步模块114的信息和/或信号来产生编码信号，其可传送到远端140。可注意，在各个实施例中可利用附加和/或其他模块。所示实施例中的参考时钟模块112配置成向时钟编码器模块116提供相对于组帧信息频率具有较低频率的参考时钟信号。例如，组帧频率可以是参考时钟模块112所提供的参考时钟的频率的整数倍。同步模块114配置成向时钟编码器模块116提供同步信息、例如一个或多个信号和/或位。所示时钟编码器模块116得到来自参考时钟模块112的参考时钟信号和来自同步模块114的同步信息，并且从所得参考时钟信号和同步信息来产生编码参考时钟信号(例如定时信息160)。例如，编码参考时钟信号可包括采用用于组帧、同步和/或其他控制命令的信息所编码的参考时钟信号，以供远端140使用。在各个实施例中，组帧、同步和/或其他控制命令可通过从参考时钟信号省略一个或多个周期、改变参考时钟信号的一个或多个循环的幅度(例如电压)或者改变参考时钟信号的占空比等中的一个或多个，来编码为编码参考时钟信号。编码参考时钟信号可传送给远端140，并且在远端140被编码以提供恢复组帧信息，供驱动或控制图像捕获装置、例如CCD。

本文论述各种编码方案或技术。本文所述的编码方案或技术作为举例来提供，而不是意在详尽的。例如，应当注意，本文所述的编码方案或技术的两个或更多可相互结合使用。此外，应当注意，在备选实施例中可采用附加或备选编码方案或技术。

图3是编码方案300的一个示例。编码方案300利用从编码参考时钟信号中省略一个或多个循环来指示同步部分(例如，与关联行、或者作为另一个示例的帧的端点消隐周期的开始或结束对应的一部分)。所示编码方案包括同步信号310、复位门信号320、水平时钟信号330和编码参考时钟信号340。编码方案300可用来使用同步信号310、复位门信号320和水平时钟信号330来产生编码参考时钟信号340，和/或可用来从所接收的编码参考时钟信号340来得到同步信号310、复位门信号320和/或水平时钟信号330。一般来说，编码参考时钟信号340提供与同步信号310、复位门信号320和水平时钟信号330对应的编码信号。可注意，在各个实施例中，一个或多个垂直时钟信号也可用于图像捕获的控制中。在一些实施例中，用于帧同步的参考时钟可比一个或多个垂直时钟快(例如具有更高频率)。

在所示实施例中，同步信号310包括同步部分312。所示同步信号310一般对时长的大部分处于正电压，但是在同步部分312期间下降到较低电压(例如大约零)。在备选实施例中可采用其他配置。在所示实施例中，同步部分312对应于消隐周期的开始。在其他实施例中，作为补充或替代，同步部分可对应于消隐周期的结束。在各个实施例中，消隐周期可例如对应于行的结束或者作为另一个示例对应于帧的结束。例如，在所示实施例中，水平时钟信号330包括消隐周期332，以及同步信号310的同步部分312对应于水平时钟信号330的消隐周期的开始。在所示实施例中，水平时钟信号330的消隐周期332求示为在消隐周期332期间保持为低电平(例如在大约零伏特)，但是在其他实施例中，消隐周期332的特征可在于处于水平时钟信号330的高电平。复位门信号320可具有与水平时钟信号330相同的频率，但是没有消隐周期。还可注意，在各个实施例中，嵌入式成像系统可利用一个以上水平时钟。

编码参考时钟信号340包括第一部分342、同步位344和第二部分346。第一部分342对应于消隐周期332之前的水平时钟信号330的一部分，同步位344对应于同步信号310的同步部分312(并且因而还对应于消隐周期332的开始)，以及第二部分346对应于消隐周期332的开始之后的水平时钟信号330的部分。所示实施例的同步位344包括参考时钟信号340的一部分，其中省略参考时钟的一个或多个循环。编码参考时钟信号340的周期可通过将水平时钟信号330(或者复位门信号320)的频率除以某个整数来确定。因此，经由从近端到远端的线缆所发送的编码参考时钟信号340的周期可充分低于用来驱动或控制图像捕获装置的组帧信号的频率，从而允许使用较小直径线缆。

接收编码参考信号340的嵌入式成像系统的远端可对编码参考信号进行解码，以便提供恢复组帧信息，例如同步信号310、复位门信号320和水平时钟信号330中的一个或多个。例如，为了得到恢复组帧信息的频率，编码参考时钟信号340的频率可例如使用设置成接近远端的锁相环(PLL)与适当整数值相乘。作为举例，11MHz参考时钟信号可用来提供44MHz高频时钟，供对HD图像捕获装置进行计时。在各个实施例中，可利用甚至更高频率输出(例如参考时钟频率的8倍)。另外，为了提供图像装置的帧同步计时信号(例如消隐)，远端可配置成使用编码到编码参考时钟信号340中的同步信息。例如，远端可包括可编程逻辑装置(PLD)，其使用PLL的输出连同来自编码参考时钟信号340的恢复同步信息(例如与同步位344对应的信息)来生成帧同步计时信号。例如，消隐周期可确定为具有与同步位344的位置对应的开始并且具有预定时长。作为另一个示例，消隐周期可确定为具有与第一同步位的位置对应的开始，并且具有与第二同步位的位置对应的结束。在各个实施例中，作为替代或补充，成像系统的远端将现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)用于恢复同步信息和/或提供帧同步计时信号，以供图像捕获装置、例如CCD使用。因此，在各个实施例中，较高频率组帧(或者同步计时)信息或信号可通过省略较低频率参考时钟的一个或多个循环来编码。这种编码方案的一个潜在缺点在于，在使用PLL对编码参考时钟进行解码的各个实施例中，省略循环可引起PLL和/或PLL所生成的频率的困难或问题。

在各个实施例中，可采用没有丢弃或省略编码参考时钟的循环的其他编码方案。图4示出编码方案400。编码方案400没有从编码参考时钟中丢弃循环。如图4所示，编码方案400利用多个电压电平。在图4所示的实施例中，编码方案400包括编码参考时钟410、复位门430和水平时钟440。

编码参时钟410包括三个电压电平，即，低电压416、中间电压418和高电压420。低电压例如可以为大约零伏特。在所示实施例中，中间电压418可被理解为编码参考时钟400的第一电平或状态，以及高电压420可被理解为编码参考时钟的第二电平或状态。因此，编码参考时钟420可被理解为多电平时钟。在各个实施例中，编码参考时钟可采用附加电压电平。在一些实施例中，中间电压418可以为大约1.25伏特，以及高电压420可以为大约3.3伏特。作为另一个示例，在各个实施例中，中间电压418可以为大约3.3伏特，以及高电压420可以为大约5伏特。在各个实施例中，多电平时钟信号可使用在模拟域中使用运算放大器所合计的标准逻辑电平信号来创建。

一般来说，在各个实施例中，编码参考时钟410可配置为在低电压416与中间电压418或高电压420其中之一之间以常规速率(其可被理解为参考时钟频率)进行交替的波(例如方波或正弦波等)。在远端的图像集合的一个或多个方面的同步事件(例如消隐周期)和/或命令可经由与低电压416交替中间电压418和高电压420的哪一个的选择和/或变化来编码为编码参考时钟410。例如，在图4所示的实施例中，编码参考信号400包括第一部分412和第二部分414。第一部分412以参考时钟频率在低电压416与中间电压418之间进行交替，并且对应于具有在高与低电压之间以组帧频率(例如通过将参考时钟频率乘以某个整数所提供的频率)进行交替的值的水平时钟440的一部分。第二部分414以参考时钟频率在低电压416与高电压420之间进行交替，并且对应于水平时钟440的消隐部分。因此，在所示实施例中，水平时钟440的消隐周期经由高电压420在编码参考时钟中编码。在所示实施例中，只要编码参考时钟继续利用高电压420，则水平时钟440保持在消隐周期中。在备选实施例中可采用其他布置。只作为一个示例，利用高电压420的单个循环(或者其他预定数量的循环)可发信号通知关于消隐周期的开始和/或结束。

图4所示的编码方案400包括复位门430。如图4所示的复位门430在低与高电压之间一般恒定速率进行交替。一般恒定速率例如可通过将倍数应用于编码参考时钟410的频率来得到。例如，远端可包括PLL(或者其他电路和/或装置)，其配置成输出具有作为输入频率(例如从编码参考时钟信号所得到的频率)的整数倍的频率的信号。因此，成像系统的远端可接收编码参考时钟410，并且使用编码参考时钟410来产生复位门430。

图4所示的编码方案400还包括水平时钟440。水平时钟440可具有与复位门430相似的频率，其可通过将倍数应用于编码参考时钟410的频率来得到。如图4所示的水平时钟440包括时钟部分442和消隐部分444。时钟部分可在高与低电压之间以常规频率(例如，与复位门430的相同的频率和编码参考时钟410的频率的倍数)进行交替。在图4所示的实施例中，水平时钟440可被理解为消隐高电平，因为消隐周期444在水平时钟440的较高电压发生。可通过将乘法器应用于编码参考时钟410的频率以得到计时周期442的频率，并且通过当编码参考时钟410处于与高电压对应的状态或电平时生成消隐周期444，来构成水平时钟440。

例如，在各个实施例中，PLD(或者其他装置和/或电路)可包括比较器和/或多电平逻辑系列输入缓冲器，其配置成以与多电平时钟的电压电平或状态对应的不同电压电平进行操作。例如，第一缓冲器可设置成以1.25伏特进行触发，以便支持第一总线系列，而第二缓冲器配置成以3.3伏特进行触发，以支持第二总线系列。相同信号可馈入两种缓冲器中，其中只有第一缓冲器在参考时钟信号的非消隐段期间进行触发(例如图4所示的中间电压电平418)，而第二缓冲器仅在消隐模式段期间进行触发(例如图4所示的高电压电平420)。参考速率恒定时钟可直接馈入例如PLL，以生成操作CCD的较高频率时钟。

这种编码方案、例如没有丢弃循环以对同步信息进行编码、而是利用多个电压电平对同步信息进行编码的编码方案400的一个优点在于，从这种编码信号所得到的PLL频率降低或消除移位，因为不存在缺失周期。图5示出示例编码方案600，其利用一个或多个循环对同步事件的开始进行编码(例如消隐周期)，以及利用一个或多个循环对同步事件的结束进行编码，而无需编码参考时钟在整个消隐周期期间保持在高状态。在所示实施例中，同步事件的开始和结束在高电压电平或状态经由两个连续循环来编码。在备选实施例中可采用其他编码方案。

图5所示的编码方案600包括编码参考时钟602，其中包括第一计时周期610、消隐周期620和第二计时周期630。图5所示的编码参考时钟602包括在低电压电平608、中间电压电平606和高电压电平604之间改变的信号。低电压电平608例如可以为大约零伏特。第一计时周期610对应于计时周期，并且通过低电压电平608与中间电压电平606之间以参考时钟频率的常规变化来编码。消隐周期620对应于编码消隐周期，并且包括开始部分622、中间部分624和结束部分628。开始部分622和结束部分628包括在低电压电平608与高电压电平604之间以参考时钟频率进行交替的2个连续循环。在备选实施例中，各可在高电压电平604经由单个循环来编码。在又一些实施例中，例如为了改进编码方案的健壮性，同步事件的各转变或结束点(例如，消隐周期的开始、消隐周期的结束)可使用高和中间电压循环的唯一序列来编码。例如，通过与“1”对应的高电压循环和与“0”对应的中间电压循环，消隐周期的开始可编码为“1,0,1,1,0,1,1”，以及消隐周期的结束可编码为“1,1,0,0,1,1,1”。

消隐周期的中间部分624插入开始部分622与结束部分628之间，并且包括编码命令部分626。编码命令部分626包括与配置成对命令或设定进行编码的中间电压电平606和高电压电平604对应的循环的预定模式。在各个实施例中，作为示例，一个或多个设定可包括调整模拟组件的校准控制、用于更新控制器的操作代码的编程数据或者用于指导图像捕获装置的特定操作模式的变化的控制代码。在所示实施例中，消隐部分620的编码命令部分626包括四个循环，即，第一高电压循环，之后接着第二中间电压循环，其之后接着第三高电压循环，其之后接着第四中间循环。中间和高电压的序列可用来对于可通过远端在消隐周期期间接收包括编码字的编码参考时钟信号来识别和实现。例如，如果中间电压被认为是“0”并且高电压被认为是“1”，则所示编码命令部分626可被理解为包括与“1010”对应的代码字。其他命令可使用高和中间电压循环的不同组合来编码。在所示实施例中，示出单个编码命令部分或代码字；但是，在各个实施例中，可采用多个编码命令部分或代码字。第二计时周期630跟随消隐部分620，并且对应于计时周期。与第一计时周期610相似的第二时钟周期630可通过低与中间电压之间以参考时钟频率的常规变化来编码。在其他实施例中，例如，消隐周期可具有预定时长，并且计数器可在消隐周期的开始之后发起，其中消隐周期在计数器到期之后结束(并且第二计时周期630开始)。

远端可包括一个或多个组件或模块(例如PLD、PLL、FPGA或ASIC等)，其配置成对编码参考时钟602进行解码，并且提供计时和组帧信息供控制或驱动图像捕获装置、例如CCD。例如，远端可接收经由编码方案600所配置的编码参考时钟602，并且提供复位门和一个或多个水平时钟，其具有比编码参考时钟602的频率快或者高整数倍的速率(例如经由PLL)。远端然后可基于消隐部分620的开始部分622的出现来发起一个或多个水平时钟中的消隐周期，并且基于消隐部分620的结束部分628的出现来终止消隐周期。此外，远端可基于一个或多个编码命令部分626来识别和实现一个或多个命令(例如设定变化)。

图6示出示例编码方案700，其利用编码参考时钟702的占空比的变化来传递同步和/或命令信息。例如，编码参考时钟702的频率可相乘，以得到水平时钟和复位门的频率，以及占空比的变化可用来识别同步事件(例如消隐周期的开始和/或结束)。占空比可被理解为实体在活动状态中花费的、作为总时间的分数的时间的百分比。在所示实施例中，占空比对应于编码参考时钟702对给定循环处于较高电压状态的时间量。

所示编码参考时钟702包括第一循环710、第二循环720、第三循环730和第四循环740。各循环具有t的时长或周期，其中编码参考时钟702的频率因此为1/t。第一循环710包括具有0.5t的时长的占空比712，第二循环720包括具有0.5t的时长的占空比722，第三循环730包括具有0.8t的时长的占空比732，以及第四循环740包括具有0.8t的时长的占空比742。用于驱动或控制图像捕获装置的高频时钟的频率可通过将编码参考时钟702的频率乘以预定整数倍来得到，以及同步事件(例如消隐周期)可基于占空比时长来确定。例如，在一些实施例中，在第三循环730从0.5t的占空比转变到0.8t的占空比可用来指示消隐周期的开始。作为一个示例，对应恢复时钟可保持在消隐模式，只要占空比保持在0.8t。作为另一个示例，消隐周期的开始可通过转变到0.8t的占空比来指示，以及消隐周期的时长可使用计数器来确定。作为替代或补充，占空比的变化可按照预定序列来设置，以便提供与消隐周期的开始、消隐周期的结束对应的代码字或命令或者改变图像捕获装置的设定的命令等。

回到图1，所示远端140包括成像模块141，其又包括图像捕获装置148和解码控制模块142。在所示实施例中，图像捕获装置148配置成得到感兴趣体积102的至少一部分的成像信息。一般来说，在各个实施例中，图像捕获装置148配置成得到成像信息，其可经由线缆130来传送到近端110，供进一步处理和/或显示。在一些实施例中，图像捕获装置148可包括CCD。在备选实施例中，可采用其他类型的图像捕获装置。

一般来说，解码控制模块142可配置成得到定时信息(例如经由线缆130从近端110接收编码参考时钟信号)，对定时信息进行解码以得到与近端110的编码模块110所编码的帧同步信息对应的恢复帧同步信息，并且使用恢复帧同步信息来控制图像捕获装置148。作为替代或补充，解码控制模块142可配置成从定时信息得到命令信息。例如，解码控制模块142可配置成还对命令信息进行解码和应用，以调整图像捕获装置148的一个或多个设定。在各个实施例中，与组帧信息的初始生成相比，远端140可具有通过对组帧信息进行解码的相对简易性或简洁性所促进的减小的尺寸和/或降低的成本。

在所示实施例中，解码控制模块包括PLL模块144和PLD模块146。PLL模块144是频率解码模块的示例，以及PLD模块是同步解码模块146的示例。一般来说，在各个实施例中，PLL模块144配置成使用从近端110所得到的编码参考时钟信号向图像捕获装置148提供一个或多个时钟的频率，以及PLD模块146配置成使用从近端110所得到的编码参考时钟对同步事件向图像捕获装置148提供信息。

在所示实施例中，PLL模块144包括锁相环，其配置成将倍数应用于定时信息的参考时钟的频率，以得到帧同步信息的频率。例如，帧同步信息的频率可用作复位门的频率以及结合图像捕获装置148所使用的一个或多个水平时钟。在其他实施例中，其他电路或装置可用于频率解码模块中(例如，PLL模块144是频率解码模块的示例)。

所示PLD模块146包括PLD，并且配置成从经由线缆130从近端110所得到的定时信息(例如编码参考时钟)来识别或得到一个或多个同步事件。PLD模块146可配置成识别所得到的定时信息中的省略循环、幅度(例如电压)的变化或者占空比的变化等，并且使用所识别的省略循环、幅度(例如电压)的变化、占空比的变化等，从所得定时信息来确定编码同步事件(例如消隐周期、消隐周期的开始、消隐周期的结束)和/或图像捕获装置148的控制或设定命令。在各个实施例中，PLD模块146可包括比较器和/或多电平逻辑系列输入缓冲器，其配置成以与多电平时钟的电压电平或状态对应的不同电压电平进行操作。在其他实施例中，其他电路或装置(例如一个或多个ASIC或FPGA等)可用于同步解码模块中(PLD模块146是同步解码模块的示例)。

图7示出按照各个实施例所形成的编码方案800，并且提供解码和控制模块(例如解码控制模块142)的操作的示例。编码方案800包括编码参考时钟810、恢复同步信号820和恢复参考时钟830。一般来说，编码参考时钟810可从近端(例如近端110)传送到远端(例如远端140)，并且由远端的解码控制模块来解码。在所示实施例中，解码控制模块可使用编码参考时钟810来确定、产生或者以其他方式得到恢复同步信号820和恢复参考时钟830，并且使用恢复同步信号820和恢复参考时钟830来确定、产生或者以其他方式得到恢复帧同步信息(例如用来驱动或控制图像捕获装置的水平时钟)。

在所示实施例中，编码参考时钟810包括同步位812，其识别同步事件的定时(例如消隐周期的开始)。例如，同步位812可经由具有参考时钟频率的编码参考时钟的常规发生波形的幅度(例如电压)的变化来编码。例如，编码参考时钟可经由线缆130(例如，经由定时信息线缆、例如定时信息线缆204)从近端110传送到远端140。解码控制模块142可得到编码参考时钟810。PLD模块146可用来识别同步位812，并且产生包括恢复同步位822的同步信号820。解码控制模块142还可使用编码参考时钟810的参考时钟频率来产生配置为具有参考时钟频率的常规发生波形的恢复参考时钟830。PLL模块144则可用来将参考时钟频率倍增(例如乘以某个整数)，以得到一个或多个较高频率时钟信号(图7中未示出)。同步事件可与较高频率时钟信号相组合，以便提供例如包括用来控制或驱动图像捕获装置148的一个或多个消隐周期的水平时钟信号。

图8提供用于使用嵌入式成像系统、例如管道镜来得到成像信息的方法900的流程图。在各个实施例中，方法900例如可采用本文所述的各个实施例的结构或方面(例如系统和/或方法)。在各个实施例中，可省略或添加某些步骤，可组合某些步骤，可同时执行某些步骤，可并发地执行某些步骤，可将某些步骤分为多个步骤，可按照不同顺序来执行某些步骤，或者可按照迭代方式再执行某些步骤或者步骤序列。

在902，帧同步信息例如使用设置在嵌入式成像系统的近端部分(例如，将被插入其至少一部分将要被成像的感兴趣体积中的部分)上的一个或多个处理器来生成。帧同步信息可配置成驱动固态图像捕获装置、例如CCD。在各个实施例中，帧同步信息可包括消隐信息，并且可用来编组或组织在一个或多个给定时间所采集的行或像素与其他适当行或像素。图像捕获装置可设置在嵌入式成像系统的远端(例如在成像期间将被插入感兴趣体积中的部分)。

在904，命令信息例如使用设置在嵌入式成像系统的近端部分上的一个或多个处理器来生成。在各个实施例中，命令信息可配置成调整与成像关联的远端部分的模拟组件，提供用于在远端部分更新控制器的操作代码的编程数据，提供校准控制或者作为另一个示例提供用于指导一个或多个远端定位状态机(例如CCD)的特定操作模式的变化的控制代码。可注意，如本文所使用的命令信息基本上不同于帧同步信息，并且没有包括用于驱动图像获取过程的组帧信息或其他定时信息。

在906，将帧同步信息和命令信息编码为定时信息。定时信息可包括例如参考时钟，其中包括一个或多个编码同步事件和/或命令。在各个实施例中，参考时钟处于比帧同步信息的频率充分更低的频率(例如50%或以下)，并且因而可将较小直径线缆(或者线缆的一部分)用于从近端部分到远端部分的传输。在各个实施例中，一组以上的帧同步信息可被生成和编码(例如一个以上水平时钟)。在一些实施例中，只有帧同步信息可编码为定时信息，而在其他实施例中，命令信息也可编码为定时信息(例如，使用一个或多个预定序列或代码字所编码，包括在编码参考时钟的消隐周期或部分期间)。在各个实施例中，帧同步信息(和/或命令信息)可使用循环的省略、信号(例如多电平时钟)的峰值幅度或电压的变化或者占空比的变化等的一个或多个来编码。例如，在一些实施例中，将帧同步信息编码为定时信息可包括使用至少定时信息的参考时钟的低电压、中间电压和高电压对帧同步信息进行编码。

在908，定时信息从嵌入式成像系统的近端部分(其中定时信息被编码)传送到远端部分(其中定时信息将要被解码，以供控制或驱动图像捕获中使用)。定时信息可经由线缆来传送。因为定时信息处于比帧同步信息充分更低的频率，所以与在以帧同步信息的较高频率所传送时所需要的相比，充分更小直径的线缆可用来传送定时信息。作为补充或替代，因为帧同步信息可在远端通过只对定时信号进行解码而不是最初生成帧同步信息来得到，所以与原本要求在远端部分最初生成帧同步信息的设计相比，远端部分的尺寸、成本、复杂度和/或处理要求可降低。

在910，定时信息例如由设置在嵌入式成像系统的远端部分上的一个或多个处理器来解码。在各个实施例中，可对定时信息进行解码，以得到与在近端部分所编码并且传送到远端部分的帧同步信息对应的恢复帧同步信息。例如，在一些实施例中，PLD或其他装置或电路可用来识别消隐或其他同步信息(和/或命令信息)，以及PLL或其他电路或装置可用来倍增来自所得定时信息的编码参考时钟的参考频率，以得到具有较高帧同步频率的恢复信号(或者多个信号)。

在912，应用命令信息。例如，一个或多个设定或调整可在远端部分使用从定时信息(例如从编码参考时钟)所恢复的命令信息对组件进行。

在914，图像捕获使用恢复帧同步信息(例如经由在910进行解码所恢复的信息)来控制。在所示实施例中，图像捕获还使用恢复帧同步信息以及命令信息来控制。例如，在包括从传送到远端部分的编码参考时钟所确定的消隐周期的帧同步频率的水平时钟可用来驱动或控制图像捕获装置、例如CCD。图像捕获装置可定位或设置在感兴趣体积内部的近端部分上，并且可将成像信息传送到设置在感兴趣体积外部的近端部分上的显示模块，从而允许感兴趣体积外部的观察者查看感兴趣体积内部的至少一部分的成像信息。

因此，例如，在各个实施例中，对高分辨率在较高频率的一个或多个时钟可在近端来生成，并且在近端编码为较低频率的编码信号，从而允许较小直径线缆用于将编码信号从近端传送到远端。编码信号然后可传送到远端。一旦由远端来得到，编码信号则可解码为一个或多个较高频率时钟，以供控制图像捕获装置中使用。在图像捕获装置已经得到成像信息之后，成像信息可传送到近端以供处理和/或显示。

应当注意，在各个备选实施例中修改所示实施例的组件的特定布置(例如数量、类型、放置等)。在各个实施例中，可采用不同数量的给定模块或单元，可采用(一种或多种)不同类型的给定模块或单元，可组合多个模块或单元(或者其方面)，给定模块或单元可分为多个模块(或者子模块)或单元(或者子单元)，可添加给定模块或单元，或者可省略给定模块或单元。

应当注意，各个实施例可通过硬件、软件或者它们的组合来实现。各个实施例和/或组件、例如模块或者其中的组件和控制器也可实现为一个或多个计算机或处理器的一部分。计算机或处理器可包括计算装置、输入装置、显示单元以及例如用于访问因特网的接口。计算机或处理器可包括微处理器。微处理器可连接到通信总线。计算机或处理器还可包括存储器。存储器可包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机或处理器还可包括存储装置，其可以是硬盘驱动器或者可拆卸存储驱动器，例如固态驱动器、光盘驱动器等。存储装置也可以是用于将计算机程序或其他指令加载到计算机或处理器中的其他类似部件。

本文所使用的术语“计算机”、“控制器”和“模块”各可包括任何基于处理器或者基于微处理器的系统，其中包括使用微控制器、简化指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、GPU、FPGA以及能够运行本文所述功能的任何其他电路或处理器的系统。上述示例只是示范性的，并且因而并不是意在以任何方式限制术语“模块”或“计算机”的定义和/或含意。

计算机、模块或处理器运行一个或多个存储元件中存储的指令集，以便处理输入数据。存储元件还可根据预期或需要存储数据或其他信息。存储元件可采取处理机中的信息源或物理存储器元件的形式。

指令集可包括各种命令，其指示作为处理机的计算机、模块或处理器执行诸如本文所述和/或所示的各个实施例的方法和过程之类的特定操作。指令集可采取软件程序的形式。软件可采取各种形式，例如系统软件或应用软件，并且可体现为有形和非暂时计算机可读介质。此外，软件可采取独立程序或模块的集合、较大程序中的程序模块或者程序模块的一部分的形式。软件还可包括采取面向对象编程的形式的模块编程。由处理机对输入数据的处理可响应操作员命令或者响应先前处理的结果或者响应另一个处理机所进行的请求而进行。

如本文所使用的术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储器(包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器)中存储的、供计算执行的任何计算机程序。上述存储器类型只是示范性的，并且因而并不是限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。各个实施例的单独组件可通过云类型计算环境来虚拟化和托管，例如以便允许计算能力的动态分配，而无需用户涉及计算机系统的位置、配置和/或具体硬件。

要理解，预计以上描述是说明性而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可相互结合使用。另外，可对本发明的理论进行多种修改以使具体情况或材料适合本发明的理论，而没有背离其范围。本文所述的尺寸、材料类型、各种组件的取向以及各种组件的数量和位置意在定义某些实施例的参数，而决不是进行限制，并且只是示范实施例。权利要求书的精神和范围之内的许多其他实施例和修改将是本领域的技术人员在阅读以上描述时是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求连同这类权利要求涵盖的完整等效范围共同确定。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的普通语言等效体。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等只用作标号，而不是意在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求书的限制并不是按照部件加功能格式编写的，并且不是意在基于35U.S.C.§112第六节来解释，除非这类权利要求限制明确使用词语“用于…的部件”加上没有其他结构的功能的陈述。

本书面描述使用示例来公开各个实施例，并且还使本领域的技术人员能够实施各个实施例，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。各个实施例的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者示例包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则这类其他示例意在落入权利要求书的范围之内。