專利名稱：雙工多通道智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)智能膠囊數(shù)據(jù)的無線發(fā)射與圖像記錄和智能膠囊控制儀對智能膠囊進(jìn)行雙工通訊控制、工作狀態(tài)控制的方法。適用于智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡裝置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以色列GI公司的“M2A”膠囊內(nèi)視鏡系統(tǒng)在歐洲專利EP1263318中給出了詳細(xì)的描述，該系統(tǒng)由膠囊內(nèi)視鏡，圖像記錄儀和計(jì)算機(jī)影像工作站三部分組成。膠囊內(nèi)視鏡內(nèi)含LED照明光源、CMOS成像部件、低功耗無線發(fā)射部件、天線和電池；當(dāng)接通電池時(shí)，膠囊內(nèi)視鏡就在無線發(fā)射部件中的處理器控制下，按照即定的程序通過時(shí)鐘控制CMOS成像部件以每秒兩幀的拍攝速度對消化道內(nèi)壁進(jìn)行拍照，CMOS得到的圖像信號通過A/D變換后，由無線發(fā)射部件經(jīng)天線發(fā)射出去；患者所佩帶的圖像記錄儀將其接收到的圖片數(shù)據(jù)存儲起來；醫(yī)生在檢查結(jié)束后，用專用數(shù)據(jù)線將膠囊內(nèi)視鏡拍攝的圖片下載到計(jì)算機(jī)影像工作站中進(jìn)行分析、觀察和病情診斷。日本NORIKA系統(tǒng)公司開發(fā)的無線供電可控式膠囊內(nèi)視鏡系統(tǒng)，可以通過無線電波對膠囊內(nèi)視鏡供電，該系統(tǒng)在使用時(shí)，醫(yī)生通過計(jì)算機(jī)控制平臺對可控式膠囊內(nèi)視鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并且對鏡頭的焦距、膠囊內(nèi)視鏡的方位進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
由于受檢者的個(gè)體差異，膠囊內(nèi)視鏡在胃中停留的時(shí)間不同，實(shí)驗(yàn)表明，膠囊內(nèi)鏡在胃中停留的時(shí)間可以短到20分鐘，長達(dá)3～4小時(shí)，GI公司的膠囊內(nèi)視鏡采用固定的拍攝速度來保證膠囊內(nèi)鏡對腸道的全面檢查，比如當(dāng)接通膠囊內(nèi)視鏡的電源后，膠囊內(nèi)視鏡按照固化的程序以每秒兩幀的拍攝速度對消化道內(nèi)壁進(jìn)行拍照，CMOS得到的圖像信號通過A/D變換后，由無線發(fā)射部件經(jīng)天線發(fā)射出去。由于采用上述固定的拍攝速度，難免有漏檢，或者不能讓膠囊內(nèi)鏡盡可能多的在腸道中進(jìn)行檢查。
日本NORIKA系統(tǒng)公司開發(fā)的無線供電膠囊內(nèi)視鏡，盡管可以對體內(nèi)的膠囊內(nèi)視鏡實(shí)時(shí)的進(jìn)行焦距和方位控制，但是醫(yī)生必須在約10小時(shí)檢查過程中認(rèn)真觀察和對體內(nèi)的膠囊內(nèi)視鏡實(shí)時(shí)控制，患者也必須在約10小時(shí)的過程中配合醫(yī)生進(jìn)行檢查，其操作的復(fù)雜程度幾乎與傳統(tǒng)的小腸內(nèi)視鏡相當(dāng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)﹄p工多通道智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作狀態(tài)進(jìn)行控制的方法，工作狀態(tài)如工作和休眠選擇、對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡照明控制、照相模塊采樣頻率選擇、圖像分辨率選擇、成像質(zhì)量控制和圖像壓縮方式選擇等。
本發(fā)明所述的智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡、圖像記錄和智能膠囊控制儀。其中所述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡包括與殼體連接的光學(xué)透明前蓋、安裝在殼體內(nèi)的LED照明陣列、光學(xué)部分、照相模塊、磁控電源開關(guān)模塊、射頻收發(fā)模塊、微處理器、天線及電池；所述圖像記錄和智能膠囊控制儀包括收發(fā)天線陣、射頻收發(fā)模塊、微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)與其總線連接的存儲器。所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的射頻收發(fā)模塊與智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡中的射頻收發(fā)模塊之間通過雙工多通道的方式通信。
本發(fā)明提供的控制方法包括
1、在圖像記錄和智能膠囊控制儀上建立消化道生理解剖特征部位圖片庫和典型病變的圖片庫；建立與消化道生理解剖特征部位對應(yīng)的圖像壓縮方式、圖像分辨率、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率(幀/秒)的關(guān)系；2、通過圖像記錄和智能膠囊控制儀向智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡下載指令，建立智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作初始條件其中，圖像的分別率為320×240，采樣頻率為0.02～15幀/s，圖像分別率范圍86×60到640×480，壓縮格式為JPEG；3、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡和圖像記錄和智能膠囊控制儀之間采用無線雙工多通道的通信方式，實(shí)現(xiàn)智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡對數(shù)據(jù)的無線發(fā)射與圖像記錄和智能膠囊控制儀對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作狀態(tài)的控制；所述的多通道通信是指智能膠囊的射頻收發(fā)模塊具有多個(gè)通信信道，當(dāng)智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在工作中受到干擾時(shí)，智能膠囊與圖像記錄和智能膠囊控制儀可以自動進(jìn)行通信信道選擇；所述工作狀態(tài)的控制包括圖像記錄和智能膠囊控制儀對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡工作和休眠的狀態(tài)選擇控制、對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡照明亮度的控制、對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡內(nèi)照相模塊進(jìn)行采樣頻率選擇、及其圖像分辨率的選擇、成像質(zhì)量控制、圖像壓縮方式的選擇。
所述工作和休眠的狀態(tài)選擇控制是指由圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令，將智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的LED陣列、照相模塊、射頻收發(fā)模塊分別置于拍攝照片、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)無線發(fā)射的工作狀態(tài)；或者發(fā)指令截?cái)嘀悄苣z囊消化道內(nèi)窺鏡內(nèi)LED陣列的工作電流，并通過對使照相模塊、射頻收發(fā)模的省電模式控制端的控制使其進(jìn)入低功耗的休眠狀態(tài)；或發(fā)指令重新接通智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡內(nèi)LED陣列的工作電流，并通過對使照相模塊、射頻收發(fā)模的省電模式控制端的控制使其由低功耗的休眠狀態(tài)恢復(fù)到工作狀態(tài)。由低功耗的休眠狀態(tài)恢復(fù)到工作狀態(tài)也可以通過設(shè)定時(shí)間自動切換，該切換時(shí)間可以為10～30分鐘。
所述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡照明控制是指圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)指令控制智能膠囊照相模塊LED照明陣列LED的工作電流大小，從而控制LED照明陣列的亮度。
所述對照相模塊采樣頻率選擇的控制是圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令對智能膠囊的拍照頻率，即對每秒拍攝的照片數(shù)量進(jìn)行控制，膠囊消化道內(nèi)窺鏡的拍照頻率可以是0.2～12幀/s；所述成像質(zhì)量控制是指圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令對智能膠囊的照相模塊的白平衡和圖像傳感器的增益及圖像分辨率進(jìn)行控制，分辨率是640×480、320×240、352×288、176×144、160×120、86×60。
所述圖像壓縮方式選擇是指圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令對智能膠囊的圖像壓縮方式進(jìn)行選擇，智能膠囊可以采用JPEG、MJPEG、H26L、D-JPEG、MPEG圖像壓縮格式對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。
4、圖像記錄和智能膠囊控制儀采用無線多通道的通信方式對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡發(fā)送的人體消化道解剖特征圖片和病癥圖片進(jìn)行處理及識別，處理及識別的方法包括非均勻照明校正處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像特征的提取并與消化道解剖特征圖片庫和病癥圖片庫進(jìn)行對比，如果識別是相同，圖像記錄和智能膠囊控制儀則發(fā)出新的改變圖像壓縮方式、圖像分辨率、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率(幀/秒)的工作指令，及LED照明亮度以及圖像質(zhì)量等工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)整，從而得到最佳的檢查效果；若識別的結(jié)果式不相同，則進(jìn)行下一幀圖像的處理和識別。
本發(fā)明由于所述的雙工多通道智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的控制方法，實(shí)現(xiàn)了一粒智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡對全消化道的有效檢查。通過體外對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作狀態(tài)的智能控制，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)消化道系統(tǒng)的智能檢查，可以根據(jù)需要對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率、圖像分辨率、圖像壓縮方式、LED照明亮度以及圖像質(zhì)量等工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)整，而且還可以通過圖像記錄和智能膠囊控制儀中的數(shù)字信號處理器(DSP)對智能膠囊發(fā)出的圖像進(jìn)行圖像處理，圖像特征提取，與消化道解剖特征圖片庫和病癥圖片庫進(jìn)行對比，如果當(dāng)前圖片與消化道解剖特征圖片庫和病癥圖片庫中的圖片相同，圖像記錄和智能膠囊控制儀則向智能膠囊發(fā)出命令將采樣頻率、圖像分辨率、圖像壓縮方式、LED照明亮度以及圖像質(zhì)量等工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)整，從而得到最佳的檢查效果。


附圖1是智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；附圖2是智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡實(shí)施例電路原理圖；附圖3為智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡照相模塊電路原理圖；附圖4是智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的磁開關(guān)電路原理圖；附圖5為智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡射頻收發(fā)模塊實(shí)施例的電路原理圖；附圖6為智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作原理圖；附圖7為圖像記錄和智能膠囊控制儀實(shí)施例的原理圖；附圖8為圖像記錄和智能膠囊控制儀圖象處理及識別流程圖；
附圖9為為遠(yuǎn)程通信方案實(shí)施例的原理圖。
附圖1中1-腸道、2-透明光學(xué)前蓋、3-LED照明陣列、4-光學(xué)鏡頭、5-圖像傳感器、6-微處理器MCU、7-電池、8-磁控開關(guān)模塊、9-射頻收發(fā)模塊I、10-天線、11A-溫度傳感器、11B壓力傳感器、12-殼體。
具體實(shí)施例方式
參見附圖1～3，雙工多通道智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡、圖像記錄和智能膠囊控制儀，所述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡包括與殼體連接的光學(xué)透明前蓋、安裝在殼體內(nèi)的LED照明陣列、光學(xué)部分、照相模塊、磁控電源開關(guān)模塊、射頻收發(fā)模塊、微處理器、天線及電池；所述圖像記錄和智能膠囊控制儀包括收發(fā)天線陣、射頻收發(fā)模塊、微處理器及與其總線連接的存儲器；其特征是所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的微處理器外接控制鍵盤或顯示屏，或通過串行接口RS232或USB與個(gè)人數(shù)字助理PDA的對應(yīng)端口連接；所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的射頻收發(fā)模塊與智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡中的射頻收發(fā)模塊之間通過雙工多通道的方式通信。
實(shí)施例中上述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡包括光學(xué)部分和照相模塊，每個(gè)照相模塊包括圖像傳感器、彩色處理器、實(shí)時(shí)圖像壓縮編碼器和接口電路；其中圖像傳感器將信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后將信號連接至彩色處理器進(jìn)行顏色處理，經(jīng)過圖像壓縮編碼器壓縮后由接口電路的UART或I2C端口與微處理器及射頻收發(fā)模塊連接，由射頻收發(fā)模塊通過天線向體外發(fā)送信息，并通過射頻收發(fā)模塊接收控制指令并由圖像記錄和智能膠囊控制儀下載工作程序，并通過微處理器對接受的指令進(jìn)行處理后由I/O口連接LED照明陣列、照相模塊及射頻收發(fā)模塊的工作方式及工作狀態(tài)控制端。
參見附圖2，在智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡殼體內(nèi)安裝有溫度傳感器11A和壓力傳感器11B，其中壓力傳感器緊貼殼體12的內(nèi)壁安裝，它們的輸出端與微處理器MCU的I/O口連接。
附圖中光學(xué)部分包括遮光罩、紅外及紅光過濾膜、微透鏡和鏡頭架，參見附圖3，所述照相模塊包括圖象傳感器、彩色處理器、圖像壓縮編碼器、接口電路；圖像傳感器完成將外部的景物通過圖像陣列成像，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；并將數(shù)字信號送入圖像彩色處理器通完成重構(gòu)和校正正算法，將其轉(zhuǎn)換成RGB或YUYV數(shù)據(jù)；圖像壓縮編碼器可將YUV422數(shù)據(jù)壓縮成JPEG數(shù)據(jù)，并保存在其中的RAM內(nèi)；接口電路包括UART和I2C兩種接口，可將內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)通過協(xié)議傳送，也可接收必須的控制及配置數(shù)據(jù)。
在實(shí)施例中圖像傳感器可以采用CMOS或者CCD圖像傳感器，圖像彩色處理器可以采用ST生產(chǎn)的VS6552器件實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)圖像壓縮編碼器可以是STVO676或者是ASIC，微處理器MCU可以采用MSP340系列芯片核心構(gòu)成；射頻收發(fā)模塊可以采用MK70110或者射頻ASIC。所述彩色處理器可以由封裝在微處理器中的軟件實(shí)現(xiàn)。
參見附圖3，微處理器MCU通過接口電路(CY7C8013)的UART或I2C兩種接口與照相模塊連接，照相模塊在微處理器的控制下分時(shí)工作，當(dāng)微處理器發(fā)出照相指令時(shí)，LED照明陣列處于工作狀態(tài)，將被攝物體充分照明，照相模塊同時(shí)處于工作狀態(tài)，而其它部分處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)完成拍照過程后，微處理器檢測到照相模塊的工作狀態(tài)后，發(fā)出指令使圖象傳感器處于待機(jī)狀態(tài)，彩色處理器處于工作狀態(tài)，當(dāng)彩色處理器完成彩色處理后，微處理器再次發(fā)出指令使圖像壓縮編碼器處于工作狀態(tài)，而其他部分處于待機(jī)狀態(tài)，完成對圖象壓縮編碼后即完成一個(gè)拍照周期。
參見附圖4，膠囊1在使用之前，首先需要完成智能膠囊1上電時(shí)與圖像記錄和智能膠囊控制儀2的數(shù)據(jù)交換。智能膠囊1的上電過程是指移去控制磁開關(guān)的磁體，使智能膠囊1中的磁開關(guān)模塊處于接通狀態(tài)。
本發(fā)明智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡中的磁控電源開關(guān)模塊包括磁控開關(guān)S1、場效應(yīng)管Q1，當(dāng)S1閉合時(shí)，VGS為0小于場效應(yīng)管的開啟閾值電壓，故場效應(yīng)管Q1處于關(guān)閉狀態(tài)，場效應(yīng)管Q1隔斷電池與負(fù)載電路間的通路，電池不能為負(fù)載電路供電；反之，VGS為電池電壓大于場效應(yīng)管的開啟閾值電壓，故場效應(yīng)管Q1處于開啟狀態(tài)，電池通過場效應(yīng)管Q1與負(fù)載電路接通，電池為負(fù)載電路供電。因此，當(dāng)磁控開關(guān)S1處于磁場中時(shí)為斷開狀態(tài)，移開磁體，磁控開關(guān)便處于接通狀態(tài)。
附圖5是射頻收發(fā)模塊的原理，當(dāng)收發(fā)模塊處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，從照相模塊輸入的數(shù)字信號，經(jīng)過高斯頻移鍵控調(diào)制(GFSK)，由MCU加入地址和CRC校驗(yàn)，進(jìn)入功率放大器(PA)，再經(jīng)由天線發(fā)射出去；當(dāng)收發(fā)模塊處于接收狀態(tài)時(shí)，從天線接收的信號，首先經(jīng)低頻噪聲放大器(LNA)放大，再由解調(diào)器將圖像等數(shù)據(jù)解調(diào)出來，MCU從該數(shù)據(jù)中讀出其中的地址信息和圖像數(shù)據(jù)。
參見附圖6，被查人員服入智能膠囊，智能膠囊進(jìn)入人體后，智能膠囊中的照相模塊就在其微處理器MCU的控制下，按照從圖像記錄和智能膠囊控制儀下載的程序，將人體胃腸消化道，尤其是小腸內(nèi)壁的圖像、溫度和壓力等數(shù)據(jù)，以設(shè)定的采樣速率，通過智能膠囊的射頻收發(fā)模塊發(fā)射到被查人員所佩帶的圖像記錄和智能膠囊控制儀中，圖像記錄和智能膠囊控制儀在確保接收數(shù)據(jù)正確后，將數(shù)據(jù)寫入其中的CF存儲卡中，通過存儲介質(zhì)閱讀器將CF存儲卡中存儲的數(shù)據(jù)讀入智能膠囊影像工作站中，進(jìn)一步進(jìn)行處理顯示和分析。其中，CF存儲卡通過插座，以總線方式與圖像記錄儀的微處理器連接。
智能膠囊影像工作站是由一臺具有RS232和USB接口的采用Intel公司生產(chǎn)的Pentium IV中央處理器和Microsoft公司的Windows操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)平臺上安裝采用C/C++語言開發(fā)的智能膠囊影像工作站，對智能膠囊拍攝的圖片進(jìn)行瀏覽、分析、存儲，以及通過RS232和USB線纜或無線雙工多通道方式對圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出控制指令完成對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的控制。本發(fā)明所述的PDA在沒有上述智能膠囊影像工作站的情況下可以獨(dú)立完成對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的監(jiān)視和控制；所述的PDA可以是采用Windwos CE、Palm、Linux和Symbian操作系統(tǒng)的個(gè)人數(shù)字助理手持設(shè)備。
參見附圖7，所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的微處理器通過串行接口RS232或USB與個(gè)人數(shù)字助理PDA或計(jì)算機(jī)影像工作站的對應(yīng)端口連接；所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的射頻收發(fā)模塊與智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡中的射頻收發(fā)模塊之間通過雙工多通道的方式通信。
由于射頻收發(fā)模塊具有多個(gè)通信信道，當(dāng)智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在工作中受到干擾時(shí)，智能膠囊與圖像記錄和智能膠囊控制儀可以自動進(jìn)行通信信道選擇。
本發(fā)明中的射頻收發(fā)模塊的多通道工作方法是指當(dāng)智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)在工作中受到干擾時(shí)，比如，當(dāng)兩套或者多套智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)；或者，智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)受到其他無線設(shè)備的干擾時(shí)，智能膠囊智能膠囊與圖像記錄和智能膠囊控制儀可以自動進(jìn)行通信信道選擇，也就是說，智能膠囊與圖像記錄和智能膠囊控制儀之間采用跳頻方式工作。具體來講，智能膠囊在每次與圖像記錄和智能膠囊控制儀通信前都有一個(gè)握手過程，首先圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出握手信令，如果智能膠囊能夠準(zhǔn)確無誤地接收到該握手信令，表明該通道的良好，智能膠囊將會使用該信道向圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)射數(shù)據(jù)；反之，如果智能膠囊不能準(zhǔn)確無誤地接收圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出的握手信令，那么表明該通信信道不好，智能膠囊就向圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出信令要求圖像記錄和智能膠囊控制儀改變通信信道，即要求改變載波頻率，圖像記錄和智能膠囊控制儀在改變了載波頻率后再次向智能膠囊發(fā)出握手信令，直到智能膠囊能夠準(zhǔn)確無誤地接收到該握手信令，表明該通道是良好的，智能膠囊再使用該信道向圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)射數(shù)據(jù)。
參見附圖8在圖像記錄和智能膠囊控制儀內(nèi)的存儲器內(nèi)存儲有建立的消化道生理解剖特征部位圖片庫和典型病變的圖片庫；建立了與消化道生理解剖特征部位對應(yīng)的圖像壓縮方式、圖像分辨率、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率(幀/秒)的關(guān)系(參見附表1)；圖像記錄和智能膠囊控制儀接收到的圖像進(jìn)行處理和識別，處理及識別的方法包括1、非均勻照明校正處理其第一步是對智能膠囊拍攝的圖片進(jìn)行處理，消除由于LED照明陣列不均勻產(chǎn)生的圖像亮度不均勻問題。若以r(x，y)代表真實(shí)的消化道內(nèi)壁對照明光的反射率，i(x，y)是實(shí)際到達(dá)消化道內(nèi)壁的照明光，f(x，y)是到達(dá)圖像傳感器光敏面的光強(qiáng)，那么采用同型過濾器可以消除由于LED照明陣列不均勻照明產(chǎn)生的圖像亮度不均勻的問題。首先將智能膠囊拍攝的圖片中的r(x，y)和i(x，y)分離開來，然后突出其中的高頻成分。對強(qiáng)度函數(shù)f(x，y)取對數(shù)，其結(jié)果通過一個(gè)二維濾波器，再對經(jīng)過二維濾波器的結(jié)果取反對數(shù)，就可以得到在理想LED照明陣列下拍攝的消化道內(nèi)壁圖像。為得到更真實(shí)的消化道內(nèi)壁圖片，或采用相位對比濾波器、FIR濾波器、IIR濾波器和離散富里葉變換、小波變換圖像增強(qiáng)處理技術(shù)。
2、圖像增強(qiáng)處理是對經(jīng)過第一步處理后的智能膠囊拍攝圖片進(jìn)行特征提取，比如說采用羅伯特算子、Sobel算子或者壓縮漸進(jìn)矩陣方法等對圖片的進(jìn)行提取。
3、圖像特征的提取該第三步是將從第二步提取出來的圖像特征與消化道解剖特征圖片庫和病癥圖片庫進(jìn)行對比，可以通過圖像“相減”、人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將當(dāng)前圖片與消化道解剖特征圖片庫和病癥圖片庫中的圖片進(jìn)行比較，如果是相同，圖像記錄和智能膠囊控制儀則根據(jù)表1所列的對應(yīng)關(guān)系向智能膠囊發(fā)出命令將采樣頻率、圖像分辨率、圖像壓縮方式、LED照明亮度以及圖像質(zhì)量等工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)整，從而得到最佳的檢查效果。
表1 采樣頻率自動變化點(diǎn)與智能膠囊壓縮方式和采樣頻率的關(guān)系

在附圖9所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的微處理器通過串行接口RS232或USB與個(gè)人數(shù)字助理PDA的對應(yīng)端口連接；圖像記錄和智能膠囊控制儀使用PDA上網(wǎng)功能模塊可以通過GPRS、CDMA、GSM、WLAN技術(shù)及國際互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)影像工作站連接；這樣受檢者可以在不影響日常工作、生活的情況下通過國際互聯(lián)網(wǎng)在遙遠(yuǎn)的醫(yī)生控制下進(jìn)行檢查。也可以直接通過USB接口與計(jì)算機(jī)影像工作站。
權(quán)利要求
1.一種雙工多通道智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的控制方法，用于對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡進(jìn)行控制，所述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡、圖像記錄和智能膠囊控制儀；其中所述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡包括與殼體連接的光學(xué)透明前蓋、安裝在殼體內(nèi)的LED照明陣列、光學(xué)部分、照相模塊、磁控電源開關(guān)模塊、射頻收發(fā)模塊、微處理器、天線及電池；所述圖像記錄和智能膠囊控制儀包括收發(fā)天線陣、射頻收發(fā)模塊、微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)及與其總線連接的存儲器。所述圖像記錄和智能膠囊控制儀中的射頻收發(fā)模塊與智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡中的射頻收發(fā)模塊之間通過雙工多通道的方式通信；所述控制方法包括(1)、在圖像記錄和智能膠囊控制儀上建立消化道生理解剖特征部位圖片庫和典型病變的圖片庫；建立與消化道生理解剖特征部位對應(yīng)的圖像壓縮方式、圖像分辨率、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率(幀/秒)的關(guān)系；(2)、通過圖像記錄和智能膠囊控制儀向智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡下載程序，建立智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作初始條件其中，圖像的分別率320×240，采樣頻率為0.02～15幀/s，圖像分別率范圍86×60到640×480，壓縮格式為JPEG；(3)、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡和圖像記錄和智能膠囊控制儀之間采用無線雙工多通道的通信方式；圖像記錄和智能膠囊控制儀對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡進(jìn)行工作狀態(tài)的控制包括工作和休眠的狀態(tài)選擇控制、對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡照明亮度的控制、對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡內(nèi)照相模塊進(jìn)行采樣頻率選擇、及其圖像分辨率的選擇、成像質(zhì)量控制、圖像壓縮方式的選擇；(4)、圖像記錄和智能膠囊控制儀采用無線多通道的通信方式對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡發(fā)送的人體消化道解剖特征圖片和病癥圖片進(jìn)行處理及識別，處理及識別的方法包括非均勻照明校正處理、圖像增強(qiáng)處理、圖像特征的提取并與消化道解剖特征圖片庫和病癥圖片庫進(jìn)行對比，如果識別是相同，圖像記錄和智能膠囊控制儀則發(fā)出指令改變圖像壓縮方式、圖像分辨率、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率(幀/秒)的工作指令，及LED照明亮度以及圖像質(zhì)量工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)整，從而得到最佳的檢查效果；若識別的結(jié)果式不相同，則進(jìn)行下一幀圖像的處理和識別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述工作和休眠的狀態(tài)選擇控制是指由圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令，將智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的LED陣列、照相模塊、射頻收發(fā)模塊分別置于拍攝照片、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)無線發(fā)射的高電平工作狀態(tài)；或者發(fā)指令截?cái)嘀悄苣z囊消化道內(nèi)窺鏡內(nèi)LED陣列的工作電流，并通過對使照相模塊、射頻收發(fā)模的省電模式控制端的控制使其進(jìn)入低功耗的休眠狀態(tài)；或發(fā)指令重新接通智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡內(nèi)LED陣列的工作電流，并通過對使照相模塊、射頻收發(fā)模的省電模式控制端的控制使其由低功耗的休眠狀態(tài)恢復(fù)到工作狀態(tài)；所述由低功耗的休眠狀態(tài)恢復(fù)到工作狀態(tài)也可以通過設(shè)定時(shí)間自動切換，該切換時(shí)間為10～30分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡照明控制是指圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)指令控制智能膠囊照相模塊LED照明陣列LED的工作電流大小，從而控制LED照明陣列的亮度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述對照相模塊采樣頻率選擇的控制是圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令對智能膠囊的拍照頻率，即對每秒拍攝的照片數(shù)量進(jìn)行控制，膠囊消化道內(nèi)窺鏡的拍照頻率可以是可以是0.2～12幀/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述成像質(zhì)量控制是指圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令對智能膠囊的照相模塊的白平衡、圖像傳感器的增益和圖像分辨率進(jìn)行控制，圖像分辨率是640×480、320×240、352×288、176×144、160×120、86×60。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述圖像壓縮方式選擇是指圖像記錄和智能膠囊控制儀發(fā)出指令對智能膠囊的圖像壓縮方式進(jìn)行選擇，智能膠囊可以采用JPEG、MJPEG、H26L、D-JPEG、MPEG圖像壓縮格式對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及的雙工多通道智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的控制方法，用于對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進(jìn)行控制，方法包括在圖像記錄和智能膠囊控制儀上建立特征部位和病變的圖片庫；建立它們與消化道生理解剖特征部位對應(yīng)的圖像壓縮方式、圖像分辨率、智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的采樣頻率的關(guān)系；采用無線雙工多通道的通信方式；對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡進(jìn)行工作狀態(tài)的控制包括工作和休眠的狀態(tài)選擇控制、對照明亮度的控制、對照相模塊進(jìn)行采樣頻率選擇、及其圖像分辨率的選擇、成像質(zhì)量控制、圖像壓縮方式的選擇；由圖像記錄和智能膠囊控制儀對圖像進(jìn)行處理及識別。方法通過體外對智能膠囊消化道內(nèi)窺鏡的工作狀態(tài)的智能控制，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)消化道系統(tǒng)的智能檢查。
文檔編號A61B1/00GK1709196SQ20051002038
公開日2005年12月21日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月8日
發(fā)明者王金山, 李向東 申請人:重慶金山科技(集團(tuán))有限公司