專利名稱：基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種通過現(xiàn)有的圖像識別技術(shù)偵測疑似病變區(qū)域，并調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
人類使用內(nèi)窺鏡來偵測體內(nèi)器官的歷史可追溯到19世紀(jì)，1806年德國科學(xué)家
Philipp Bozzini首次發(fā)明了使用燭光偵測人體膀胱和腸道的內(nèi)窺鏡雛形。此后，不同種類的內(nèi)窺鏡(如胃鏡，用以偵測胃部病變；結(jié)腸鏡，用以檢測腸道病變)被不斷地發(fā)展與改進(jìn)，用以幫助醫(yī)生對病人進(jìn)行活體消化系統(tǒng)的病癥檢測。在過去的十多年中，內(nèi)窺鏡相關(guān)的科學(xué)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，特別是ー種能用于彌補并提升胃鏡和結(jié)腸鏡的醫(yī)學(xué)輔助設(shè)備一無線膠囊內(nèi)窺鏡的誕生，使同時檢測胃部及腸道病癥變成了可能。不同于傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡的使用方法，在應(yīng)用膠囊內(nèi)窺鏡時，醫(yī)生無需將帶軟管的內(nèi)鏡塞入病人體內(nèi)?；颊哌M(jìn)行診察時可保持正?；顒雍蜕?。由于膠囊內(nèi)窺鏡可供人吞服，其具有較小的體積，因此很大程度降低了傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡(帶軟質(zhì)管道的)給病人帶來的痛苦；而且方便衛(wèi)生，得到了醫(yī)學(xué)界的認(rèn)可。同時，胃鏡及結(jié)腸鏡等傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡因軟管長度及可彎曲度的限制導(dǎo)致其可深入人體觀測的范圍有限，而無線膠囊內(nèi)窺鏡的應(yīng)用為觀測人體小腸段的病變提供了可能性。無線膠囊內(nèi)窺鏡是ー種膠囊外形的小型電子醫(yī)療設(shè)備，內(nèi)置提供光源的LED、用于捕捉圖像的成像系統(tǒng)、多種傳感器、用于提供各模塊的電源的電池、發(fā)射模塊和天線(傳輸和處理信號)等元件。目前已被應(yīng)用的無線膠囊內(nèi)窺鏡，如由Olympus醫(yī)藥公司研發(fā)的M2A型膠囊內(nèi)鏡(尺寸為IImmX27mm)，在被人體吞入后，可連續(xù)工作7 8小時，其間，會以每秒兩幀的速率對消化系統(tǒng)進(jìn)行拍照，最終獲取約50，000張彩色圖片。膠囊外殼是由特殊生物材料密封，可抵抗胃酸和強大的消化酶。被病人吞咽后，膠囊內(nèi)鏡可由消化道蠕動或定位控制系統(tǒng)的牽引慢慢的推進(jìn)或在病兆部位停留，為長達(dá)5-7米的小腸全段提供有效的檢查手段。然而，目前膠囊可獲取的圖像質(zhì)量有限，使得傳統(tǒng)的膠囊圖像拍攝和處理方式并未達(dá)到最理想的效果，存在誤診的可能性。且由于膠囊的移動依賴于消化器官的蠕動，其即時運動速率由于不同器官環(huán)境的差異和不同個體間消化能力的差異等各不相同，使得基于現(xiàn)有的圖像處理方法和圖像拍攝速率的膠囊系統(tǒng)的確診率并不完美，即當(dāng)膠囊運動速率較快時存在一定的漏診可能。2011年2月，《中國內(nèi)鏡雜志》發(fā)表的《膠囊內(nèi)鏡、雙氣囊內(nèi)鏡單獨與聯(lián)合運用對小腸疾病診斷效カ的衛(wèi)生經(jīng)濟學(xué)評》中指出単獨使用無線膠囊內(nèi)窺鏡的診斷成功率為81. 73%，只有在同雙氣囊內(nèi)鏡(仍為放置于長管道內(nèi)的傳統(tǒng)內(nèi)視鏡)同時使用時才能使確診率達(dá)到90. 56%。應(yīng)用更智能的圖像處理方法是改善確診率的好方法。Given ImagingLtd.曾于2007年4月發(fā)布了一篇關(guān)于在無線膠囊內(nèi)窺鏡中使用將所拍攝的圖像與已有的數(shù)據(jù)庫圖像特征匹配的技術(shù)和方法的編號為JP2007105458的專利(同時發(fā)表為編號為EP1770570和AU2006220372的專利)。這種技木通過將無線膠囊內(nèi)窺鏡拍攝到的圖片傳輸至體外裝置并將這些照片與體外處理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫內(nèi)的病變特征圖像進(jìn)行對比與匹配，再顯示出與數(shù)據(jù)庫中病癥特征吻合的拍攝結(jié)果。由此增加了系統(tǒng)對疑似病變區(qū)域的敏感度，方便醫(yī)生的檢測，且縮短了檢測時間。然而，此種方法依舊有因膠囊在病變區(qū)域移動速度較快致使在不改變拍照速率的情況下拍攝照片數(shù)量有限的情況，由此仍存在較大的漏檢可能性。提供更多的圖像數(shù)據(jù)亦是提高檢測成功率的最有效的辦法。但膠囊自身儲能有限，如何在無需大幅増加膠囊的能耗的情況下，有效地且有針對性的調(diào)節(jié)圖像拍攝速率成為了決定膠囊效率的重要因素之一。2010年3月公布的編號為CN101674769的中國專利曾提出依據(jù)內(nèi)窺鏡膠囊所處不同器官時的膠囊移動速率各不相同的特點，推測膠囊移動到不同器官內(nèi)所需的時間，再由計時器確定吞咽膠囊后經(jīng)過的時長，經(jīng)由內(nèi)置芯片控制在達(dá)到特定預(yù)置時間后調(diào)節(jié)膠囊的拍照速率。這種方法避免了在某些消化器官內(nèi)因膠囊移動過快(如空間較大的胃部，膠囊可能垂直掉落)而導(dǎo)致的拍攝照片量有限從而不便診斷病情的可能性。但此種方法并未基于疑似病變區(qū)域而有針對性的改變拍攝速率，即有效的病變區(qū)域的照片量與普通區(qū)域的照片量無異，無意義的信息占總信息量的比例較大，為后期圖像處理和篩選增加了負(fù)擔(dān)，也不便于醫(yī)生的觀察和診斷。由此可見，現(xiàn)有的無線膠囊內(nèi)窺鏡依舊存在著因圖像質(zhì)量，圖像處理方式，拍攝速率，照片信息量等因素的不理想造成的誤檢和漏檢的可能性，是快速有效地幫助醫(yī)生檢測病人病情的一大障礙。基于以上無線膠囊內(nèi)窺鏡的缺陷和現(xiàn)有技術(shù)背景，本發(fā)明提出了通過圖像識別技術(shù)確定疑似病變區(qū)域并提升此類區(qū)域內(nèi)膠囊拍攝圖像速率的新型無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明意在提供一種基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及利用此系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)拍攝的方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)中無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)由圖像處理方式、拍攝速率、照片信息量等因素造成誤檢和漏檢等問題。本發(fā)明的目的之一在于構(gòu)造基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，為達(dá)成這ー目的本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是一種基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括無線膠囊內(nèi)窺鏡和體外裝置，其特征在于所述無線膠囊內(nèi)窺鏡至少包括先進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)拍攝作為參考圖像的第一無線膠囊內(nèi)窺鏡和根據(jù)第一無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝的參考圖像信息調(diào)節(jié)自身拍攝速率的第二無線膠囊內(nèi)窺鏡，所述體外裝置包括用于接收無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像的體外接收裝置、用于存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像的第一儲存單元、用于對存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像進(jìn)行圖像特征識別的圖像特征識別裝置、用于存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像為疑似病變圖像的第二儲存單元、用于根據(jù)第二 無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像識別結(jié)果形成拍攝速度調(diào)節(jié)指令的拍攝速度控制器和用干與第二無線膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行無線通訊傳輸拍攝速度調(diào)節(jié)指令的發(fā)射器。優(yōu)選的，所述第一無線膠囊內(nèi)窺鏡包括具有透明區(qū)域的第一膠囊殼體、作為光源的第一照明系統(tǒng)、膠囊內(nèi)拍攝成像的第一光學(xué)成像系統(tǒng)、第一控制裝置、與體外接收裝置通訊將體內(nèi)拍攝后的圖像發(fā)射給體外裝置的無線發(fā)射裝置和為第一無線膠囊內(nèi)窺鏡各個模塊提供能源的第一能源供應(yīng)裝置，所述第一控制裝置、第一光學(xué)成像系統(tǒng)、第一照明系統(tǒng)、無線發(fā)射裝置、第一能源供應(yīng)裝置均密封在第一膠囊殼體內(nèi)，所述第一控制裝置控制第一光學(xué)成像系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)拍攝和控制無線發(fā)射裝置向體外裝置傳輸圖像。優(yōu)選的，所述第一光學(xué)成像系統(tǒng)包括第一圖像傳感器、與第一圖像傳感器相連接控制第一圖像傳感器成像的第一圖像傳感器控制器，所述第一圖像傳感器與第一膠囊殼體透明區(qū)域間設(shè)置第一凸透鏡，所述第一膠囊殼體外側(cè)的光線通過第一凸透鏡在第一圖像傳感器上成像。優(yōu)選的，所述第一控制裝置為膠囊微處理器，所述第一控制裝置與第一圖像傳感器控制器相連接；所述第一圖像傳感器控制器對第一圖像傳感器進(jìn)行操控。優(yōu)選的，所述無線發(fā)射裝置為帶天線的膠囊無線發(fā)射功能模塊；所述第一能源供應(yīng)裝置為微型電池。優(yōu)選的，所述第二無線膠囊內(nèi)窺鏡包括具有透明區(qū)域的第二膠囊殼體、作為光源的第二照明系統(tǒng)、膠囊內(nèi)拍攝成像的第二光學(xué)成像系統(tǒng)、第二控制裝置、與體外接收裝置通訊將體內(nèi)拍攝后的圖像發(fā)射給體外裝置并與發(fā)射器通訊接受體外裝置指令的無線接收發(fā)射裝置和為第二無線膠囊內(nèi)窺鏡各個模塊提供能源的第二能源供應(yīng)裝置，所述第二控制裝置、第二光學(xué)成像系統(tǒng)、第二照明系統(tǒng)、無線接收發(fā)射裝置、第二能源供應(yīng)裝置均密封在第ニ膠囊殼體內(nèi)。優(yōu)選的，所述第二光學(xué)成像系統(tǒng)包括第二圖像傳感器、與第二圖像傳感器連接控制第二圖像傳感器成像的第二圖像傳感器控制器，所述第二圖像傳感器與第二膠囊殼體透 明區(qū)域間設(shè)置第二凸透鏡，所述第二膠囊殼體外側(cè)的光線通過第二凸透鏡在第二圖像傳感器上成像。優(yōu)選的，所述第二控制裝置為膠囊微處理器，所述第二控制裝置與第二圖像傳感器控制器連接控制成像速率，且第二控制裝置與無線接收發(fā)射裝置連接控制傳輸圖像和接收調(diào)節(jié)拍攝速率指令；所述第二圖像傳感器控制器接收第二控制裝置的指令對第二圖像傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)拍攝速率的控制。優(yōu)選的，所述無線接收發(fā)射裝置為帶天線的膠囊無線收發(fā)功能模塊；所述第二能源供應(yīng)裝置為微型電池。本發(fā)明的另一目的在于提供ー種利用所述的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進(jìn)行體內(nèi)拍攝的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(I)使用所述第一無線膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行體內(nèi)拍攝，然后所述體外接收裝置接收所述第一無線膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)拍攝后的圖像，所述第一儲存單元存儲第一無線膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)拍攝后的圖像后通過所述圖像特征識別裝置對存儲第一無線膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)拍攝后的圖像進(jìn)行圖像特征識別，判斷第一無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝后的圖像是否為與數(shù)據(jù)庫中所儲存圖像類似的疑似病變圖像；根據(jù)疑似病變圖像的判斷結(jié)果確定參考圖像；(2)使用所述第二無線膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行體內(nèi)拍攝，然后所述體外接收裝置接收所述第二無線膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)拍攝后的圖像，所述第一儲存單元存儲第二無線膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)拍攝后的圖像后通過所述圖像特征識別裝置對存儲第二無線膠囊內(nèi)窺鏡在體內(nèi)拍攝后的圖像進(jìn)行圖像特征識別，判斷第二無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝后的圖像是否為通過第一無線膠囊內(nèi)窺鏡所確定的參考圖像或與數(shù)據(jù)庫中所儲存圖像類似的疑似病變圖像；當(dāng)?shù)讠藷o線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝后的圖像為參考圖像或疑似病變圖像時，由拍攝速度控制器通過發(fā)射器與第二無線膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行無線通訊向第二無線膠囊內(nèi)窺鏡發(fā)送拍攝速度調(diào)節(jié)指令；(3)所述第二無線膠囊內(nèi)窺鏡根據(jù)拍攝速度控制器的拍攝速度調(diào)節(jié)指令進(jìn)行調(diào)節(jié)體內(nèi)拍攝的速率。優(yōu)選的，所述第一儲存單元和第一儲存單元可以為不同的存儲器或同一存儲器中不同存儲區(qū)域。當(dāng)然可以采用其他方式，如無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝后的圖像為疑似病變圖像吋，對該圖像進(jìn)行標(biāo)識等。本發(fā)明是以增加膠囊獲取圖片量，増加有效信息量，快速提供可疑病癥圖片為目的的新型無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及偵測方法。本發(fā)明通過使用膠囊獲取的照片通過圖像特征識別裝置內(nèi)預(yù)置的特征病變圖像進(jìn)行對比，快速識別出疑似病變區(qū)域，改變疑似病變區(qū)域內(nèi)的拍攝速率，以獲取更多有效地圖像資料便于醫(yī)療人員的觀測和診斷。 本發(fā)明針對前文技術(shù)背景中提出的現(xiàn)有的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)存在的漏檢問題，加以改進(jìn)。首先，本發(fā)明應(yīng)用了目前較為智能的圖像處理方法，將現(xiàn)有的實時圖像特征識別方法應(yīng)用于膠囊拍攝圖像的識別與處理，能夠在提供全部的拍攝圖片的同時，標(biāo)記出重點檢測區(qū)域的圖片，能較為快速的提供給醫(yī)療檢測人員疑似病變的區(qū)域圖片，從而使膠囊系統(tǒng)能更為快速有效地幫助醫(yī)生檢測病人的病情；且不同于先前的將此類技術(shù)應(yīng)用于無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的發(fā)明，除去快速提供病變區(qū)域圖片的功能，疑似病變的區(qū)域圖片還被儲存并應(yīng)用于再次拍攝時的識別圖片，從而為有針對性的改變拍攝速率提供了可能性。并且，此種偵測手段將提供醫(yī)務(wù)人員相較于傳統(tǒng)膠囊內(nèi)窺鏡更多的疑似病變區(qū)域的數(shù)據(jù)量，由此可大幅提升檢測的準(zhǔn)確率，降低漏檢誤檢的可能性。而不同于技術(shù)背景中提及的基于膠囊運作時間推測膠囊所處的消化器官而設(shè)定不同拍攝速率的發(fā)明，本發(fā)明基于疑似病變區(qū)域有針對性的改變拍攝速率，増加了有效地疑似病變區(qū)域的照片量，即增加了更需觀測的照片占總的照片數(shù)量的比例，降低了后期圖像處理和篩選的負(fù)擔(dān)，同時也更有利于醫(yī)生的診斷。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明提供一種帶有先進(jìn)的圖像識別系統(tǒng)的，可大幅提升有效數(shù)據(jù)量的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。與己有的系統(tǒng)及方法相比，本發(fā)明能大大降低因圖像處理技術(shù)的不合理和膠囊所拍攝的有效數(shù)據(jù)量的不足導(dǎo)致的誤檢和漏檢，將更具實際意義和臨床應(yīng)用價值。
以下結(jié)合附圖
及實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步描述圖I為本發(fā)明基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的總體構(gòu)架流程圖。圖2為本發(fā)明第一無線膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)框架示意圖。圖3為本發(fā)明第二無線膠囊內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)框架示意圖。圖4為本發(fā)明圖片標(biāo)記方式的解釋圖。[0036]圖5為本發(fā)明的第一無線膠囊內(nèi)窺鏡運作時體外裝置的運作流程框圖。圖6為本發(fā)明的第二無線膠囊內(nèi)窺鏡運作時體外裝置的運作流程框圖。圖7為本 發(fā)明的第二無線膠囊內(nèi)窺鏡運作時其內(nèi)部的運作流程框圖。其中1為消化系統(tǒng)內(nèi)壁；2為消化系統(tǒng)內(nèi)壁存在病變區(qū)域；D1為第一無線膠囊內(nèi)窺鏡；D2為第二無線膠囊內(nèi)窺鏡；D3為體外裝置；D31為體外接收裝置、D32為第一儲存單元、D33為圖像特征識別裝置、D34為第二儲存單元、D35為拍攝速度控制器、D36為發(fā)射器；131為第一凸透鏡231為第二凸透鏡。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進(jìn)ー步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)ー步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)條件。本發(fā)明的保護范圍不受膠囊內(nèi)部其他電路(如傳感器，控制器等)及外部處理設(shè)備的實施例的限制。實施例如圖I所示為基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括無線膠囊內(nèi)窺鏡和體外裝置D3，所述無線膠囊內(nèi)窺鏡包括一個先進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)拍攝作為參考圖像的第一無線膠囊內(nèi)窺鏡Dl和根據(jù)第一無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝的參考圖像信息調(diào)節(jié)自身拍攝速率的第二無線膠囊內(nèi)窺鏡D2，所述體外裝置包括用于接收無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像的體外接收裝置D31、用于存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像的第一儲存單元D32、用于對存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像進(jìn)行圖像特征識別的圖像特征識別裝置D33、用于儲存存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像為疑似病變圖像的第二儲存単元D34、用于根據(jù)第二無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像識別結(jié)果形成拍攝速度調(diào)節(jié)指令的拍攝速度控制器D35和用干與第二無線膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行無線通訊傳輸拍攝速度調(diào)節(jié)指令的發(fā)射器D36。通過圖像識別技術(shù)偵測疑似病變區(qū)域并適當(dāng)調(diào)整拍攝速率時，如圖I中，Dl為首先吞下的膠囊(第一無線膠囊內(nèi)窺鏡，簡稱膠囊1，包含光學(xué)模塊和無線傳輸?shù)陌l(fā)射模塊，無線傳輸?shù)陌l(fā)射模塊或稱為無線發(fā)射裝置D15) ；D2為之后吞下的可調(diào)控拍攝速率的膠囊(第二無線膠囊內(nèi)窺鏡，簡稱膠囊2，包含光學(xué)模塊和無線傳輸?shù)陌l(fā)射模塊、接收模塊，無線傳輸?shù)陌l(fā)射模塊、接收模塊合稱為無線發(fā)射接收模塊裝置D25 ；D3為體外裝置，其中D31為體外接收裝置，病人可以隨身攜帯，且可內(nèi)置天線組接收，D32是可儲存被拍攝的圖像信息的第一儲存單元，D33為圖像特征識別裝置，D34為用于存儲與圖像識別系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫病變圖片匹配后的無線膠囊內(nèi)窺鏡拍攝的圖片的儲存裝置，D35為拍攝速率控制器，D36為發(fā)射器。如圖中所示流程，被檢者先吞服可向體外發(fā)射信號的膠囊1，膠囊I中的發(fā)射模塊可將被拍攝的圖片轉(zhuǎn)為的無線信號經(jīng)由人體發(fā)射至病人攜帯的體外接收裝置D31。第一存儲単元D32內(nèi)存儲的圖片信號可經(jīng)由已儲存各類消化道病變特征圖片的圖像特征識別裝置D33確定特征吻合的圖片，并標(biāo)記這些圖片及先于特征吻合圖片的兩幅圖片。在吞咽膠囊I一定時間后，被檢者可吞服膠囊2，不同于膠囊1，膠囊2可通過接收體外控制拍攝速率的信號來針對不同腸道區(qū)域改變拍攝速率。當(dāng)接收到由膠囊2拍攝到的圖片信號后，這些圖片將通過圖像特征識別裝置D33和膠囊I中已標(biāo)記的圖片進(jìn)行對比，當(dāng)膠囊2所拍圖片特征吻合時即通過拍攝速率控制器D35向膠囊傳輸加快拍攝速率的信號。圖2為膠囊I的結(jié)構(gòu)框架示意圖。膠囊I可以為現(xiàn)有技術(shù)所設(shè)計的那樣。圖2中13為第一光學(xué)成像系統(tǒng)，即為膠囊內(nèi)置的光學(xué)系統(tǒng)，132為第一圖像傳感器，133為第一圖像傳感器控制器，14為第一控制裝置，即為內(nèi)置的膠囊微處理器，12為第一照明系統(tǒng)，16是第一能源供應(yīng)裝置，為各個部件提供能源的電源裝置，15是無線發(fā)射裝置，17是第一天線。其中膠囊微處理器14可控制無線發(fā)射裝置15和第一圖像傳感器控制器133，第一圖像傳感器控制器133可對第一圖像傳感器132進(jìn)行操控。無線發(fā)射裝置15可發(fā)射信號至病人體外隨身攜帯的接收裝置上，再由體外的操作處理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)ー步的分析和處理。圖3為本發(fā)明膠囊2的結(jié)構(gòu)框架示意圖。圖32中23為第二光學(xué)成像系統(tǒng)，為膠囊內(nèi)置光學(xué)系統(tǒng)，232為第二圖像傳感器，233為第二圖像傳感器控制器，24為第二控制裝置，即為內(nèi)置的膠囊微處理器，22為第二照明系統(tǒng)，26為第二能源供應(yīng)裝置，為各個部件提供能源的電源裝置25是無線接收發(fā)射裝置，27是第二天線。其中膠囊微處理器24可控制無線接收發(fā)射裝置25和圖像傳感器控制器233，圖像傳感器控制器233可對圖像傳感器232進(jìn)行操控。不同于膠囊I所示的無線發(fā)射模塊，膠囊2中的無線接收發(fā)射裝置25除去擁有可發(fā)射圖片信號至體外的功能外，還可接收外部對拍攝速率進(jìn)行調(diào)控的信號，由此來改變膠囊在不同消化道區(qū)域(疑似病變或正常區(qū)域)內(nèi)的拍照速率。如圖I中所示流程，被膠囊IDl拍攝下的圖片信號經(jīng)由人體到達(dá)體外接收裝置D31，接收到的圖片按拍攝的順序被儲存在第一儲存單元D32內(nèi)，圖像處理系統(tǒng)將儲存單元D32中的每張照片依次同圖像特征識別選裝置中內(nèi)置的各種消化道病變特征圖片進(jìn)行對比，當(dāng)所拍攝的圖片與某種病變特征吻合時，系統(tǒng)將標(biāo)記包括特征吻合的被拍攝圖片和此張圖片之前的兩張圖片并將這三張圖片存入第二儲存單元D34中(舉例，如連續(xù)拍攝的三張圖片分別為A，B, C，疑似病變圖片為C，則將A，B, C三張圖片存入圖像特征識別裝置中內(nèi)置的特別數(shù)據(jù)第二儲存單元D33中)。在吞咽膠囊I 一段時間后，病人可服下內(nèi)置無線接收和發(fā)射模塊的膠囊2D2，膠囊2同樣拍攝人體消化道內(nèi)部的照片并將信號傳輸至體外接收裝置D31，膠囊2將以正常速率進(jìn)行拍攝，直到其傳輸至體外的照片同圖像特征識別裝置D32中第二儲存單元D34中的照片吻合時(舉例，如連續(xù)拍攝的三張圖片分別為A，B, C，疑似病變圖片為C，則當(dāng)所拍攝照片同A圖片或B圖片或C圖片特征吻合時)，拍攝速率控制器D35通過發(fā)射器D36傳輸提高拍攝速率的信號給無線膠囊內(nèi)窺鏡D2，接收到信號的膠囊將增加對疑似病變區(qū)域的拍攝速率；相反，當(dāng)傳輸至體外的照片同圖像特征識別裝置D33中第二儲存單元D34中的照片不吻合時，拍攝速率控制器D35將傳輸改變拍攝速率到正常速度，以節(jié)省能耗。當(dāng)然，基于能耗的考慮，也可以將非病變部位的拍攝速率降低。以下為對本發(fā)明標(biāo)記圖片方式進(jìn)行說明。如圖4所示，若膠囊所拍攝的消化系統(tǒng)內(nèi)壁I上存在發(fā)生病變的區(qū)域2 (標(biāo)記為深色區(qū)域)，A到E為連續(xù)的腸道編號拍攝圖片，且可被編號為C和D的兩張圖片拍攝到病變區(qū)域，則當(dāng)膠囊I運作時，圖像特征識別裝置33檢測到C與D同數(shù)據(jù)庫內(nèi)資料吻合時對圖片A，B, C，D進(jìn)行標(biāo)記(檢測到C時標(biāo)記下A，B和C圖片作為參考圖像；下一步檢測到D圖 像時標(biāo)記B，C，D三張圖片作為參考圖像)。如圖中所示的被標(biāo)記的圖片A，B, C，D將被存入圖像特征識別裝置33的第二存儲單元34如特殊的數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)再次使用膠囊2檢測吋，再次將所拍攝的圖片同被標(biāo)記的圖片庫對比。如圖片A(或B，C，D)同首次檢測的圖片相匹配，則發(fā)射信號控制膠囊增加對疑似病變區(qū)域拍攝速率。以下對本發(fā)明膠囊I運作時的體外系統(tǒng)的操作流程進(jìn)行解釋。如圖5中所示，當(dāng)體外接收裝置31開始接收由膠囊傳出的信號時PU，如未接收到信號則重新開始接收。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時，則可使用圖像特征識別裝置進(jìn)行將所接收到的拍攝圖像與病變特征圖像對比并匹配的過程P12。圖像匹配過程將檢測每張拍攝圖片是否能與所存數(shù)據(jù)圖片匹配P13，當(dāng)對比后的圖片特征吻合(即圖片特征匹配成功)吋，標(biāo)記所拍攝的幾幅連續(xù)的圖片P14，并將這些圖片存入圖像特征識別裝置的另ー數(shù)據(jù)庫中P15，得到參考圖像和疑似病變圖像。病變特征圖像為預(yù)先設(shè)置好的標(biāo)準(zhǔn)圖像或者有一些明顯具有病變特征擬合作為參考基準(zhǔn)的圖像。以下對本發(fā)明膠囊2運作時的體外系統(tǒng)的操作流程進(jìn)行解釋。 如圖6中所示，當(dāng)體外接收裝置開始接收由膠囊2傳出的信號時P21，如未接收到信號則重新開始接收。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時，則可使用圖像特征識別裝置進(jìn)行將所接收到的拍攝圖像與膠囊I中已標(biāo)記的圖像對比并匹配的過程P22。圖像匹配過程將檢測每張拍攝圖片是否能與標(biāo)記過的圖片匹配P23，當(dāng)對比后的圖片特征吻合(即圖片特征匹配成功)吋，通過拍攝圖像速率控制器向膠囊2發(fā)送增加拍攝速度的信號P24。以下對本發(fā)明膠囊2的操作流程進(jìn)行解釋。如圖7中所示，當(dāng)膠囊內(nèi)置的無線接收發(fā)射裝置25的接收模塊接收到速率控制信號時P25，則增加膠囊2對消化系統(tǒng)區(qū)域的拍攝速率P25，若未接收到則令膠囊2進(jìn)行普通速率的拍攝。通過上文所解釋的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明將提供ー種有針對性的可大幅提升有效數(shù)據(jù)量的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。與己有的系統(tǒng)及方法相比，本發(fā)明應(yīng)用了先進(jìn)的圖像識別系統(tǒng)，可快速的提供出重點檢測區(qū)域，并可大大降低因圖像處理技術(shù)的不合理和膠囊所拍攝的有效數(shù)據(jù)量的不足導(dǎo)致的誤檢和漏檢，將會是更具實際意義和臨床應(yīng)用價值的新型無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及方法。上述實例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括無線膠囊內(nèi)窺鏡和體外裝置(D3)，其特征在于所述無線膠囊內(nèi)窺鏡至少包括先進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)拍攝作為參考圖像的第一無線膠囊內(nèi)窺鏡(Dl)和根據(jù)第一無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝的參考圖像信息調(diào)節(jié)自身拍攝速率的第二無線膠囊內(nèi)窺鏡(D2)，所述體外裝置包括用于接收無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像的體外接 收裝置(D31)、用于存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像的第一儲存單元(D32)、用于對存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像進(jìn)行圖像特征識別的圖像特征識別裝置(D33)、用于存儲無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像為疑似病變圖像的第二儲存單元(D34)、用于根據(jù)第二無線膠囊內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝圖像識別結(jié)果形成拍攝速度調(diào)節(jié)指令的拍攝速度控制器(D35)和用干與第二無線膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行無線通訊傳輸拍攝速度調(diào)節(jié)指令的發(fā)射器(D36)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第一無線膠囊內(nèi)窺鏡(Dl)包括具有透明區(qū)域的第一膠囊殼體(11)、作為光源的第一照明系統(tǒng)(12)、膠囊內(nèi)拍攝成像的第一光學(xué)成像系統(tǒng)(13)、第一控制裝置(14)、與體外接收裝置(D31)通訊將體內(nèi)拍攝后的圖像發(fā)射給體外裝置的無線發(fā)射裝置(15)和為第一無線膠囊內(nèi)窺鏡各個模塊提供能源的第一能源供應(yīng)裝置(16)，所述第一控制裝置(14)、第一光學(xué)成像系統(tǒng)(13)、第一照明系統(tǒng)(12)、無線發(fā)射裝置(15)、第一能源供應(yīng)裝置(16 )均密封在第一膠囊殼體(11)內(nèi)，所述第一控制裝置(14)控制第一光學(xué)成像系統(tǒng)(13)進(jìn)行體內(nèi)拍攝成像和控制無線發(fā)射裝置(15)向體外裝置傳輸圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學(xué)成像系統(tǒng)(13)包括第一圖像傳感器(132)、與第一圖像傳感器(132)連接控制第一圖像傳感器(132)成像的第一圖像傳感器控制器(133)、所述第一圖像傳感器(132)與第一膠囊殼體(11)透明區(qū)域間設(shè)置第一凸透鏡(131);所述第一膠囊殼體(11)外側(cè)的光線通過第一凸透鏡(131)在第一圖像傳感器(132)上成像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第一控制裝置(14)為膠囊微處理器，所述第一控制裝置(14)與第一圖像傳感器控制器(133)連接；所述第一圖像傳感器控制器(133)對第一圖像傳感器(132)進(jìn)行操控。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述無線發(fā)射裝置(15)為帶天線的膠囊無線發(fā)射功能模塊；所述第一能源供應(yīng)裝置(16)為微型電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第二無線膠囊內(nèi)窺鏡(D2)包括具有透明區(qū)域的第二膠囊殼體(21)、作為光源的第二照明系統(tǒng)(22)、膠囊內(nèi)拍攝成像的第二光學(xué)成像系統(tǒng)(23)、第二控制裝置(24)、與體外接收裝置(D31)通訊將體內(nèi)拍攝后的圖像發(fā)射給體外裝置(D3)并與發(fā)射器(D36)通訊接受體外裝置指令的第二無線接收發(fā)射裝置(25)和為第二無線膠囊內(nèi)窺鏡各個模塊提供能源的第二能源供應(yīng)裝置(26)，所述第二控制裝置(24)、第二光學(xué)成像系統(tǒng)(23)、第二照明系統(tǒng)(22)、無線接收發(fā)射裝置(25)、第二能源供應(yīng)裝置(26)均密封在第二膠囊殼體(21)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第二光學(xué)成像系統(tǒng)(23)包括第二圖像傳感器(232)、與第二圖像傳感器(232)連接控制第二圖像傳感器(232)成像的第二圖像傳感器控制器(233)，所述第二圖像傳感器(232)與第二膠囊殼體(21)透明區(qū)域間設(shè)置第二凸透鏡(231)，所述第二膠囊殼體(21)外側(cè)的光線通過第二凸透鏡(231)在第二圖像傳感器(232)上成像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第二控制裝置(24)為膠囊微處理器，所述第二控制裝置(24)與第二圖像傳感器控制器(233)連接控制成像速率，且第二控制裝置(24)與無線接收發(fā)射裝置(25)連接控制傳輸圖像和接收調(diào)節(jié)拍攝速率指令；所述第二圖像傳感器控制器(233)接收第二控制裝置(24)的指令對第二圖像傳感器(232)進(jìn)行調(diào)節(jié)拍攝速率的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于所述無線接收發(fā)射裝置(25)為帶天線的膠囊無線收發(fā)功能模塊；所述第二能源供應(yīng)裝置(26)為微型電池。
專利摘要本實用新型公開了一種基于圖像識別技術(shù)的可調(diào)節(jié)拍攝速率的無線膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，所述無線膠囊內(nèi)窺鏡至少包括先進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)拍攝作為參考圖像的第一無線膠囊內(nèi)窺鏡和根據(jù)第一無線膠囊內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝的參考圖像信息調(diào)節(jié)自身拍攝速率的第二無線膠囊內(nèi)窺鏡。該系統(tǒng)基于疑似病變區(qū)域有針對性的改變拍攝速率，增加了有效地疑似病變區(qū)域的照片量，即增加了更需觀測的照片占總的照片數(shù)量的比例，降低了后期圖像處理和篩選的負(fù)擔(dān)，同時也更有利于醫(yī)生的診斷。
文檔編號A61B5/07GK202426490SQ201120488509
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者林永義, 王炤, 羅天明, 陳瑾慧 申請人:西交利物浦大學(xué)