專利名稱：膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和圖像處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和圖像處理設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及利用膠囊式內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)的無線電傳輸對消化系統(tǒng)進行內(nèi)窺鏡成像的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、以及在其中使用的圖像處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療成像領(lǐng)域中，已經(jīng)開發(fā)了膠囊式內(nèi)窺鏡。膠囊式內(nèi)窺鏡是一個可吞咽的非常小的單元，并且包括圖像攝取裝置和光源。為了診斷，患者首先吞下膠囊式內(nèi)窺鏡?；颊唧w內(nèi)的膠囊式內(nèi)窺鏡的光源向例如胃腸道等體內(nèi)管道中的對象發(fā)出光。圖像攝取裝置對被照射有光的對象進行拍攝，以獲得圖像數(shù)據(jù)。接收機作為通信接口設(shè)置在體外，接收圖像數(shù)據(jù)的無線電傳輸。從膠囊式內(nèi)窺鏡發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)存儲在加載于接收機中的閃存或其它數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中。診斷之后，從計算機或圖像處理器中獲取來自接收機的圖像數(shù)據(jù)，這使顯示板顯示對象圖像。
最近在內(nèi)窺鏡成像領(lǐng)域中，已知一種稱為窄帶成像(NBI)的技術(shù)。向?qū)ο笳丈湔瓗Ч?，以使反射光成像為光譜圖像，并且進行觀察，以便容易發(fā)現(xiàn)組織中的病變。光譜圖像是區(qū)別于對象圖像的更新形式。在NBI中不必將染料分散在對象上或注入作為造影劑的靛青綠(ICG)?？扇菀撰@取其中強調(diào)黏膜下層血管的圖像或強調(diào)胃腸道壁結(jié)構(gòu)的圖像。
美國專利U.S.P.7,153,259(對應(yīng)于JP-A 2005-074034)公開了NBI在膠囊式內(nèi)窺鏡中的應(yīng)用。膠囊式內(nèi)窺鏡具有用于發(fā)射白光的白色光源以及用于發(fā)射窄帶光的窄帶光源。依次對上述白色光源和窄帶光源驅(qū)動，以發(fā)射光。由圖像攝取裝置用反射光對被照射對象一幀接一幀地進行拍攝。膠囊式內(nèi)窺鏡具有設(shè)置在白色光源和圖像攝取裝置之一處的光路中的濾光器，用于光學(xué)透射窄帶的光。
但是，由于多個光源，上述文獻的結(jié)構(gòu)具有驅(qū)動序列復(fù)雜的缺陷。膠囊式內(nèi)窺鏡的尺寸和成本可能較高。操作所需的功率也可能太高。
光譜圖像具有由濾光器特性而唯一限定的質(zhì)量。目前還沒有通過考慮膠囊式內(nèi)窺鏡產(chǎn)品之間的特定差異、或考慮適于對象類型的各種用途之間的差異而形成光譜圖像的技術(shù)，其中上述對象類型例如食道、胃以及小腸和大腸。即使在一個成像系統(tǒng)中，膠囊式內(nèi)窺鏡產(chǎn)品類型的數(shù)目較多，以及在用的每一類型膠囊式內(nèi)窺鏡的產(chǎn)品數(shù)目較高。但是，由于缺乏對特定差異的思考，很可能在診斷中不能獲得可靠的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述問題，本發(fā)明目的是提供一種膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和在其中使用的圖像處理設(shè)備，該膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)利用膠囊式內(nèi)窺鏡的圖像數(shù)據(jù)的無線電傳輸，進行消化系統(tǒng)內(nèi)窺鏡成像，在其中可容易地獲得光譜圖像。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它目的和優(yōu)點，用于內(nèi)窺鏡成像的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括膠囊式內(nèi)窺鏡，其可吞咽到體內(nèi)，用于對象的圖像攝取。接收機接收來自膠囊式內(nèi)窺鏡的無線電信號形式的圖像數(shù)據(jù)，并存儲上述圖像數(shù)據(jù)。圖像處理器根據(jù)來自接收機的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生對象圖像。光譜圖像生成器根據(jù)圖像數(shù)據(jù)，通過算術(shù)運算產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像的數(shù)據(jù)。
光譜圖像生成器根據(jù)圖像數(shù)據(jù)，利用系數(shù)矩陣進行算術(shù)運算，以獲得光譜圖像數(shù)據(jù)。
此外，特定信息獲取器獲取離散地分配給膠囊式內(nèi)窺鏡的特定信息。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)存儲與特定信息相關(guān)聯(lián)的系數(shù)矩陣，并根據(jù)來自特定信息獲取器的特定信息進行操作，以便由光譜圖像生成器訪問。
上述特定信息包括膠囊式內(nèi)窺鏡的膠囊型號以及生產(chǎn)批號。
膠囊式內(nèi)窺鏡包括用于存儲特定信息的存儲器。無線電發(fā)送單元將特定信息以無線電信號的形式發(fā)送到接收機。
無線電發(fā)送單元在其電源開啟之后發(fā)送特定信息。
此外，位置檢測器檢測膠囊式內(nèi)窺鏡在體內(nèi)的位置。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)存儲與對象相關(guān)聯(lián)的系數(shù)矩陣，并根據(jù)位置檢測器的檢測結(jié)果進行操作，以便由光譜圖像生成器訪問。
位置檢測器包括電場強度檢測器，用于測量無線電信號電場的電場強度。
接收機包括位于身體上并與電場強度檢測器相連的多根天線，用于接收無線電信號。
在優(yōu)選實施例中，位置檢測器包括與膠囊式內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)的磁體。磁場感測器測量由磁體產(chǎn)生的磁場的磁場強度。
磁場感測器與接收機相關(guān)聯(lián)，并位于身體上。
此外，特定信息獲取器獲取離散地分配給膠囊式內(nèi)窺鏡的特定信息。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)存儲與特定信息和對象相關(guān)聯(lián)的系數(shù)矩陣，并且根據(jù)來自特定信息獲取器的特定信息和位置檢測器的檢測結(jié)果的組合，由光譜圖像生成器進行訪問。
此外，光譜測量裝置測量光譜圖像的光譜。除了光譜圖像之外，顯示控制單元還進行操作以顯示光譜測量裝置的測量結(jié)果信息。
顯示控制單元使注意標記與光譜圖像一并出現(xiàn)，并指示從光譜測量裝置的測量結(jié)果導(dǎo)出的特征區(qū)域。
此外，膠囊保持器支撐吞入體內(nèi)之前的膠囊式內(nèi)窺鏡。測試圖像位于膠囊保持器的與膠囊式內(nèi)窺鏡相對的支撐表面上。矩陣確定器根據(jù)經(jīng)由膠囊式內(nèi)窺鏡拍攝測試圖像而獲得的測試圖像數(shù)據(jù)，確定系數(shù)矩陣。
測試圖像是包括顏色彼此不同的多個區(qū)域的測試比色圖表。
膠囊式內(nèi)窺鏡包括用于向?qū)ο笫┘诱彰鞴獾墓庠?。圖像攝取裝置檢測對象的對象光。光學(xué)系統(tǒng)在向?qū)ο笫┘诱彰鞴獾倪^程中將對象光聚焦在圖像攝取裝置上。無線電發(fā)送單元根據(jù)圖像攝取裝置的輸出將對象光的圖像數(shù)據(jù)以無線電信號的形式發(fā)送到接收機。
在另一優(yōu)選的實施例中，提供圖像處理器，用于根據(jù)從膠囊式內(nèi)窺鏡獲得的內(nèi)窺鏡成像的圖像數(shù)據(jù)，進行圖像處理，以輸出對象圖像。圖像處理器包括光譜圖像生成器，用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)，通過算術(shù)運算產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像的數(shù)據(jù)。
光譜圖像生成器根據(jù)圖像數(shù)據(jù)，用系數(shù)矩陣進行算術(shù)運算，以獲得光譜圖像數(shù)據(jù)。
膠囊式內(nèi)窺鏡包括用于存儲特定信息的存儲器。無線電發(fā)送單元以無線電信號的形式發(fā)送特定信息。此外，對象圖像生成器根據(jù)經(jīng)由通信接口從膠囊式內(nèi)窺鏡以無線電信號接收的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生對象圖像。
此外，提供了用于內(nèi)窺鏡成像的計算機可執(zhí)行的程序，其中膠囊式內(nèi)窺鏡是可吞咽到體內(nèi)的，并用于對象的圖像攝取。計算機可執(zhí)行程序包括圖像生成程序代碼，用于根據(jù)經(jīng)由通信接口從膠囊式內(nèi)窺鏡以無線電信號接收的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生對象圖像。光譜圖像生成程序代碼用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算，產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像。
此外，提供了用于內(nèi)窺鏡成像的用戶界面，其中膠囊式內(nèi)窺鏡是可吞咽到體內(nèi)的，并用于對象的圖像攝取。用戶界面包括圖像顯示區(qū)域，用于根據(jù)經(jīng)由通信接口從膠囊式內(nèi)窺鏡以無線電信號接收的圖像數(shù)據(jù)，顯示對象圖像。光譜圖像顯示區(qū)域用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算，以顯示具有一定波長帶的光譜圖像。
由此，因為對膠囊式內(nèi)窺鏡的無線傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算，以獲得內(nèi)窺鏡成像的光譜圖像數(shù)據(jù)，所以可以容易地形成光譜圖像。


當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將從下述詳細說明中變得更加明顯，附圖中圖1A是正面示出了患者身體和咽入消化道過程中的膠囊式內(nèi)窺鏡的說明圖；圖1B是示出了其中接收機與計算機相連的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的透視圖；圖2是示出了膠囊式內(nèi)窺鏡的橫截面；圖3是示意性示出了膠囊式內(nèi)窺鏡中電路的框圖；圖4是示意性示出了接收機的框圖；圖5是示意性示出了作為圖像處理器的計算機的框圖；圖6是示出了監(jiān)控顯示板的顯示屏幕的示意圖；圖7是正面示出了具有磁體、在天線處組合有霍爾元件的另一優(yōu)選膠囊式內(nèi)窺鏡的說明圖；圖8是示意性示出了作為圖像處理器的計算機的一個優(yōu)選實施例的框圖；圖9是示出了具有光譜圖像、測量信息以及注意標記的顯示屏幕的示意圖；圖10是示出了膠囊式內(nèi)窺鏡的膠囊保持器的前面正視圖；圖11是示出了用于確定系數(shù)矩陣的測試比色圖表的平面圖；以及圖12是示意性示出了在利用測試比色圖表的操作中使用的計算機的框圖。
具體實施例方式
在圖1A和圖1B中，用于內(nèi)窺鏡成像的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2包括膠囊式內(nèi)窺鏡11或內(nèi)窺鏡成像膠囊，接收機12或通信接口，以及作為圖像處理器的計算機13。膠囊式內(nèi)窺鏡11由患者口服吞咽，并且經(jīng)過患者身體10的消化道中的胃腸腔。膠囊式內(nèi)窺鏡11拍攝腔壁，獲得圖像數(shù)據(jù)，并無線傳輸圖像數(shù)據(jù)。
為了診斷，人體10穿上防護(shielding)衣8。在防護衣8的內(nèi)表面上設(shè)置有接收機12或通信接口的多根天線14。接收機12利用天線14，無線接收來自膠囊式內(nèi)窺鏡11的圖像數(shù)據(jù)。圖4中接收機12的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)48用來存儲圖像數(shù)據(jù)。接收機12的前部具有LCD顯示板15以及按鈕板16。顯示板15顯示用于設(shè)置的各種菜單區(qū)域中的任何區(qū)域。按鈕板16操作用于輸入。接收機12通過諸如USB電纜等通信電纜與計算機13相連，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和信號。
作為圖像處理器的計算機13具有諸如鍵盤和鼠標的輸入接口17以及監(jiān)控顯示板18。當(dāng)利用膠囊式內(nèi)窺鏡11完成診斷時，計算機13從接收機12或通信接口中的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)獲取圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生對象圖像，并使顯示板18顯示對象圖像。
在天線14中結(jié)合有電場強度檢測器19或電場感測器。當(dāng)圖3中的無線電波36由膠囊式內(nèi)窺鏡11發(fā)射時，電場強度檢測器19測量無線電波36的電場。電場強度檢測器19的輸出作為測量結(jié)果提供給圖4所示的位置檢測器43。
在圖2中，膠囊式內(nèi)窺鏡11包括透明的前外殼20和后外殼21，后外殼21以防水密封的方式安裝到透明的前外殼20上，以封閉內(nèi)部空間。前外殼20和后外殼21各自均為組合形狀，該組合形狀包括圓柱形的管狀部分和半球形的端部。
在前外殼20和后外殼21內(nèi)部的空間中包含有各種元件，包括用于成像的攝像頭或光學(xué)組件24、光源25、電路板26以及扣式電池27。攝像頭24包括來自內(nèi)窺鏡成像對象的對象光通過的物鏡光學(xué)系統(tǒng)22和諸如CCD、CMOS或其它成像元件的圖像攝取裝置23。光源25是用于照亮對象的白色LED(發(fā)光二極管)。圖3中電路板26具有無線電發(fā)送單元35和安裝于其上的電源電路37。天線28設(shè)置在電路板26的后面，并且與圖3中的無線電發(fā)送單元35相連。
物鏡光學(xué)系統(tǒng)22包括光學(xué)穹頂(dome)或透明蓋22a、透鏡保持器22b以及透鏡22c。透明蓋22a以半球形設(shè)置在透明前外殼20的蓋端部處。透鏡保持器22b固定到透明透明蓋22a的后端，并且具有沿向后方向逐漸減小的寬度。透鏡22c被支撐在透鏡保持器22b中。物鏡光學(xué)系統(tǒng)22中有光軸29，其具有140-180度視角的拍攝場區(qū)。在場區(qū)內(nèi)的所有方向上獲取腔內(nèi)對象圖像的圖像光。
在圖3中，CPU30控制整個膠囊式內(nèi)窺鏡11。ROM31與CPU30相連，并存儲用于控制膠囊式內(nèi)窺鏡11的各種程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要時CPU30從ROM31讀取程序或數(shù)據(jù)，以控制膠囊式內(nèi)窺鏡11。
驅(qū)動器32與CPU30相連。當(dāng)將圖象光聚焦在圖象攝取裝置23的攝取表面上，CPU30使驅(qū)動器32以每秒2幀或類似的幀速率輸出像素攝取信號。
使用驅(qū)動器32來控制AFE(模擬前端)33，AFE33接收來自圖象攝取裝置23的圖像信號。AFE33根據(jù)相關(guān)雙采樣、放大和A/D轉(zhuǎn)換，處理圖像信號，并且通過轉(zhuǎn)換圖像信號，輸出10比特的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
調(diào)制器34根據(jù)數(shù)字正交調(diào)制，調(diào)制來自AFE33的圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生RF信號。無線電發(fā)送單元35利用天線28將來自調(diào)制器34的RF信號的無線電波36發(fā)送到接收機12或通信接口。
CPU30使電源電路37將電能從扣式電池27提供到膠囊式內(nèi)窺鏡11的各個元件。照明驅(qū)動器38受到CPU30控制，并打開和關(guān)閉光源25。
ROM31存儲膠囊式內(nèi)窺鏡11的特定信息，諸如用于大腸、小腸以及其它應(yīng)用的膠囊式內(nèi)窺鏡11的膠囊型號和膠囊式內(nèi)窺鏡11的生產(chǎn)批號。當(dāng)開啟膠囊式內(nèi)窺鏡11的電源時，CPU30從ROM31讀取特定信息，并輸出該信息到無線電發(fā)送單元35。無線電發(fā)送單元35利用天線28將來自CPU30的特定信息的無線電波36發(fā)送到接收機12。
在圖4中，CPU30控制整個接收機12或通信接口。ROM41與CPU40相連，并且存儲用于控制接收機12的各種程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要時CPU40從ROM41讀取程序或數(shù)據(jù)，以控制接收機12。而且，CPU40響應(yīng)于通過壓下按鈕板16而產(chǎn)生的輸入信號，并使接收機12進行操作。
接收單元42放大由天線14接收的RF信號或無線電波36信號。而且，在膠囊式內(nèi)窺鏡11的電源打開時，接收單元42接收特定信息的無線電波36，并且將特定信息發(fā)送到CPU40。
位置檢測器43根據(jù)由電場強度檢測器19檢測的無線電波36的測量電場，檢測膠囊式內(nèi)窺鏡11在身體10內(nèi)的位置，并將位置信息發(fā)送到CPU40。對于膠囊式內(nèi)窺鏡11的位置檢測，具體地，例如，數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)是通過實驗獲得并寫入ROM41的，數(shù)據(jù)表表現(xiàn)了天線14處的無線電波36的電場和身體10內(nèi)的膠囊式內(nèi)窺鏡11的位置之間的關(guān)系。訪問ROM41以參考數(shù)據(jù)表，從而確定位置。
解調(diào)器44接收無線電36波形式的RF信號，并根據(jù)數(shù)字正交檢測對RF信號解調(diào)，以在膠囊式內(nèi)窺鏡11中解調(diào)之前獲取圖像數(shù)據(jù)。同步分離器45由CPU40控制，根據(jù)幅度分離將同步信號與來自解調(diào)器44的解調(diào)圖像數(shù)據(jù)相分離。然后同步分離器45根據(jù)頻率分離，對圖像數(shù)據(jù)的水平同步信號和垂直同步信號進行分離。
數(shù)字信號處理器(DSP)46根據(jù)γ處理、Y/C處理等的信號處理，對來自解調(diào)器44的解調(diào)圖像數(shù)據(jù)進行處理。將亮度信號和色度信號組合作為圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲器控制單元47。存儲器控制單元47將特定的信息和位置信息與由數(shù)字信號處理器46輸出的圖像數(shù)據(jù)組合，并將數(shù)據(jù)組合寫入到數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)48。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)48的示例是存儲大小為1Gb的閃存，并存儲由存儲器控制單元47輸出的多個圖像數(shù)據(jù)。
顯示驅(qū)動器49以受控方式驅(qū)動LCD顯示板15。連接器51可與USB電纜等連接。通信接口端口50與連接器51相連，從作為圖像處理器的計算機13發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)48讀取的圖像數(shù)據(jù)由接口端口50發(fā)送到計算機13。
在圖5中，CPU60控制作為圖像處理器的計算機13的整體。電路元件與CPU60相連，包括顯示控制單元61、通信接口63、作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的硬盤驅(qū)動或HDD64、以及存儲器65。顯示控制單元61控制監(jiān)控顯示板18。通信接口63通過利用連接器62而成為可連接的，并接收來自接收機12或通信接口的圖像數(shù)據(jù)。
圖像處理程序66以及系數(shù)矩陣67的數(shù)據(jù)連同作為圖像處理器的計算機13操作所需的程序和數(shù)據(jù)存儲在HDD64中。而且，通過通信接口63接收的圖像數(shù)據(jù)存儲在HDD64中。針對臨時使用的存儲器65存儲從HDD64讀取的數(shù)據(jù)、在算術(shù)運算等過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)等。
當(dāng)通過操作輸入界面17使圖像處理程序66運行時，圖像處理程序66的工作窗口顯現(xiàn)在監(jiān)控顯示板18上。由用戶操作輸入界面17，以顯示或編輯對象圖像。而且，當(dāng)圖像處理程序66啟動時，針對對象圖像的對象圖像生成器68以及光譜圖像生成器69準備好在CPU60中操作。
對象圖像生成器68從HDD64讀取圖像數(shù)據(jù)，并根據(jù)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生正常圖像數(shù)據(jù)或?qū)ο髨D像數(shù)據(jù)。而且，光譜圖像生成器69接收圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像的光譜圖像數(shù)據(jù)。通過操作輸入界面17可改變波長帶。
矩陣運算單元70結(jié)合在光譜圖像生成器69中。矩陣運算單元70從HDD64讀取系數(shù)矩陣67，并執(zhí)行矩陣算術(shù)運算，以將圖像數(shù)據(jù)乘以系數(shù)矩陣67。算術(shù)運算表示為下述等式CA＝C′其中C是圖像數(shù)據(jù)矩陣，C′是光譜圖像數(shù)據(jù)矩陣，以及A是系數(shù)矩陣。
注意系數(shù)矩陣67是用于根據(jù)下述等式將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定波長帶的光譜圖像數(shù)據(jù)的一組預(yù)定系數(shù)A＝(tCC)-1tC C′其中t C是矩陣C的轉(zhuǎn)置矩陣。由于系數(shù)矩陣67依賴于圖像攝取裝置23的濾色鏡的特性或光源25發(fā)出的光的光譜特性，所以可以對對象的光譜反射特性進行成像。系數(shù)矩陣67需要進行修正，以優(yōu)化光譜圖像。這樣，HDD64存儲各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表和根據(jù)體內(nèi)區(qū)域的多個系數(shù)矩陣67，各種數(shù)據(jù)包括用于顯現(xiàn)內(nèi)窺鏡使用中體內(nèi)區(qū)域的膠囊式內(nèi)窺鏡11的膠囊型號、圖像攝取裝置23的生產(chǎn)批號和光源25。矩陣運算單元70從HDD64讀取與特定信息72和位置信息相關(guān)的系數(shù)矩陣67，例如，特定信息72包括諸如與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)的膠囊式內(nèi)窺鏡11的膠囊型號以及生產(chǎn)批號。矩陣運算單元70執(zhí)行計算，以利用系數(shù)矩陣67進行矩陣運算。
在圖6中，顯示控制單元61輸出信息，以使監(jiān)控顯示板18根據(jù)對象圖像數(shù)據(jù)顯示對象圖像81，并根據(jù)光譜圖像數(shù)據(jù)與患者的個人信息80或診斷日期相組合來顯示光譜圖像82。注意可以在顯示板18上一次顯示對象圖像81和光譜圖像82中的任何一個。
現(xiàn)在描述為進行內(nèi)窺鏡成像而使用膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2的診斷操作。首先，開始將電能供應(yīng)到膠囊式內(nèi)窺鏡11。由CPU 30從ROM31讀取特定信息72，CPU30將特定信息72發(fā)送到無線電發(fā)送單元35。無線電發(fā)送單元35通過利用天線28將特定信息72的無線電波36發(fā)送到接收機12或通信接口。
患者通過口部吞咽膠囊式內(nèi)窺鏡11。在身體10內(nèi)的對象受到消化道系統(tǒng)中的光源25的照射，同時圖像攝取裝置25對消化道的內(nèi)壁進行拍攝。對象的對象光入射到物鏡光學(xué)系統(tǒng)22上，并且聚焦在圖像攝取裝置23的攝取表面上，以從圖像攝取裝置23輸出圖像信號。AFE33根據(jù)相關(guān)雙采樣、放大和A/D轉(zhuǎn)換，處理來自圖像攝取裝置23的圖像信號，并且通過圖像信號的轉(zhuǎn)換，輸出10比特的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
來自AFE 33的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)在調(diào)制器34中受到數(shù)據(jù)正交調(diào)制的調(diào)制，產(chǎn)生RF信號。RF信號經(jīng)由無線電發(fā)送單元35放大，以利用天線28發(fā)送無線電波36。
當(dāng)接收機12或通信接口的天線14接收由膠囊式內(nèi)窺鏡11的天線28輸出的無線電波36時，RF信號或所接收的無線電波由接收單元42放大。此外，由電場強度檢測器19測量無線電波36的電場強度。由位置檢測器43根據(jù)電場強度檢測器19的輸出，檢測膠囊式內(nèi)窺鏡11的體內(nèi)位置，以發(fā)送位置信息到CPU40。
解調(diào)器44對由接收單元42放大的RF信號進行數(shù)字正交檢測，并且在膠囊式內(nèi)窺鏡11調(diào)制之前將其解調(diào)到圖像數(shù)據(jù)的形式。由CPU40控制，同步分離器40對解調(diào)的圖像數(shù)據(jù)進行同步分離。在信號處理的各個步驟中，在數(shù)字信號處理器46中處理信號。然后將來自存儲器控制單元47的特定信息以及位置信息分配給圖像數(shù)據(jù)，并存儲在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)48中。
在用膠囊式內(nèi)窺鏡11進行診斷之后，將接收機12或通信接口與作為圖像處理器的計算機13相連。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)48中的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由接口端口50、連接器51、USB電纜以及連接器62傳輸，并由計算機13的通信接口63接收。將圖像數(shù)據(jù)寫入HDD64。
當(dāng)通過操作輸入界面17使圖像處理程序66運行時，在作為圖像處理器的計算機13處的監(jiān)控顯示板18上顯示圖像處理程序66的工作窗口區(qū)域。在CPU60中啟動對象圖像生成器68以及光譜圖像生成器69。對象圖像生成器68從HDD64讀取圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生對象圖像數(shù)據(jù)。
作為特定信息獲取器的光譜圖像生成器69從HDD64讀取特定信息72以及系數(shù)矩陣67，特定信息72與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)，系數(shù)矩陣67與位置信息相關(guān)。在矩陣運算單元70中獲取特定信息72和系數(shù)矩陣67。矩陣運算單元70處理圖像數(shù)據(jù)，以對從HDD64讀取的系數(shù)矩陣67進行算術(shù)運算。矩陣運算單元70產(chǎn)生光譜圖像數(shù)據(jù)。由顯示控制單元61獲取對象圖像數(shù)據(jù)和光譜圖像數(shù)據(jù)，上述顯示控制單元61使監(jiān)控顯示板18顯示對象圖像81和光譜圖像82。
因此，由于光譜圖像數(shù)據(jù)是由光譜圖像生成器69根據(jù)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的，所以可以通過簡化結(jié)構(gòu)在用于內(nèi)窺鏡成像的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2中可形成光譜圖像，而不需使用多個光源或多個窄帶濾光器。
為了產(chǎn)生光譜圖像，使用對于特定信息72和位置信息的最優(yōu)化狀況的系數(shù)矩陣67。這樣，可顯現(xiàn)良好的光譜圖像，而沒有多種產(chǎn)品之間的膠囊式內(nèi)窺鏡11差異，以及沒有診斷對象之間的差異。
此外，膠囊式內(nèi)窺鏡11的電源一開啟，特定信息72就自動從膠囊式內(nèi)窺鏡11無線傳輸?shù)浇邮諜C12或通信接口。因為沒有由操作者操作來獲取特定信息72的小鍵盤，所以這可有效降低制造成本。
在上述實施例中，電場強度檢測器19用于位置檢測。在圖7中示出了另一優(yōu)選實施例，其中使用磁場測量霍爾元件92。膠囊式內(nèi)窺鏡91包括用于檢測位置的磁體90以及天線93?；魻栐?2與天線93相連，并且測量磁體90的磁場強度。在位置檢測器43中評估測量結(jié)果，以檢測身體10中的膠囊式內(nèi)窺鏡11的位置?？蛇x地，圖像識別技術(shù)可用來代替磁場強度檢測器19或霍爾元件92。在作為圖像處理器的計算機13中設(shè)置圖像識別單元，以通過分析來自膠囊式內(nèi)窺鏡11的圖像數(shù)據(jù)，檢測對象的位置。
圖8中示出了另一優(yōu)選實施例，其中光譜測量裝置100包括在CPU60中。光譜測量裝置100測量多個區(qū)域中每一個的光譜，上述多個區(qū)域是通過以上述區(qū)域的光譜圖像數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式規(guī)則地分裂圖像幀而限定的。
在圖9中，顯示控制單元61使監(jiān)控顯示板18以與對象圖像81和光譜圖像82組合的方式顯示光譜測量裝置100的測量結(jié)果信息101。結(jié)果信息101包括光譜圖101a以及數(shù)字數(shù)據(jù)101b。而且，用光譜圖像82指示作為注意標記的幀圖案102。從光譜測量裝置100的測量中提取幀圖案102的位置。幀圖案102的示例是具有與其余區(qū)域特別不同的光譜的區(qū)域，具有針對根據(jù)過去疾病數(shù)據(jù)等估計的病變的光譜的區(qū)域。通過結(jié)果信息101和幀圖案102的指示，可以快速和可靠地對患者進行診斷。
在上述實施例中，系數(shù)矩陣的各種值是預(yù)定的。但是，可以對有變化的系數(shù)矩陣67進行修正，以考慮到裝運后隨時間的特性變化而進行補償。而且，根據(jù)上述隨時間的特性變化可以確定系數(shù)矩陣的新值。在圖10中，在診斷之前將膠囊保持器110或支架準備好，以用于未使用的膠囊式內(nèi)窺鏡。在膠囊保持器110中形成保持器凹陷111，以支撐膠囊式內(nèi)窺鏡11，其中攝像頭或光學(xué)組件24朝下。在圖11中，保持器凹陷111的內(nèi)部保持器表面112具有作為用于確定矩陣的測試圖像的測試比色圖表113。通過分割圓形區(qū)域，限定等面積的八色區(qū)域113a，該八色區(qū)域113a具有紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色、黑色和白色。在圖12中，矩陣確定器114包括在CPU60中。
在圖10-12中，示出了系數(shù)矩陣67的修正或更新。首先，通過使攝像頭或光學(xué)組建24朝下，在診斷之前將膠囊式內(nèi)窺鏡11安裝在膠囊保持器110的保持器凹陷111中。打開膠囊式內(nèi)窺鏡11的電源，以對測試比色圖表113進行拍攝。膠囊式內(nèi)窺鏡11獲得測試比色圖表113的測試圖像數(shù)據(jù)，并將測試圖像數(shù)據(jù)的無線電波36發(fā)送到接收機12。
然后將接收機12或通信接口連接到作為圖像處理器的計算機13，并且使其將測試圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機13。矩陣確定器114接收測試圖像數(shù)據(jù)，并且通過考慮根據(jù)膠囊式內(nèi)窺鏡11隨時間的特性變化而導(dǎo)致的系數(shù)矩陣67的變化，對系數(shù)矩陣67進行修正。在矩陣確定器114中還可以根據(jù)隨時間的變化生成新的系數(shù)矩陣。可用各種方法對系數(shù)矩陣進行修正或更新。例如，在產(chǎn)品裝運之前用作為測試圖像的測試比色圖表113進行實驗，獲得測試圖像數(shù)據(jù)的參考測試圖像數(shù)據(jù)，并存儲在HDD64中。對來自接收機12的測試圖像數(shù)據(jù)與參考測試圖像數(shù)據(jù)進行比較，以獲得差別數(shù)據(jù)。根據(jù)上述差別數(shù)據(jù)對系數(shù)矩陣67進行修正。此外，根據(jù)上述差別數(shù)據(jù)還可獲得新的系數(shù)矩陣。因此，即使在裝運之后膠囊式內(nèi)窺鏡11的特性發(fā)生變化時，仍可獲得優(yōu)化的光譜圖像數(shù)據(jù)。
在上述實施例中，參考特定信息72和位置信息兩者，以產(chǎn)生光譜圖像。但是，可以只從特定信息72和位置信息中選擇一個用于產(chǎn)生光譜圖像。
在上述實施例中，圖像處理程序66安裝在作為圖像處理器的計算機13中的HDD 64中，并且在CPU60中運行以操作對象圖像生成器68和光譜圖像生成器69。但是，對象圖像生成器68和光譜圖像生成器69等元件可以是離散電路、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)以及其它硬件電路。
在上述實施例中，膠囊式內(nèi)窺鏡11是只用于發(fā)送而不接收的終端裝置。但是，膠囊式內(nèi)窺鏡11可以構(gòu)造成發(fā)送和接收信號或數(shù)據(jù)?？梢詫㈦娫撮_啟信號無線發(fā)送到膠囊式內(nèi)窺鏡11，以便開啟膠囊式內(nèi)窺鏡11的電源。
雖然已經(jīng)參照附圖并通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了充分的描述，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，各種變化和修改是顯而易見的。因此，除非這些變化和修改背離本發(fā)明的范圍，否則它們應(yīng)該視為包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于內(nèi)窺鏡成像，包括膠囊式內(nèi)窺鏡，其可吞咽到體內(nèi)并用于對象的圖像攝??；接收機，用于接收來自所述膠囊式內(nèi)窺鏡的無線電信號形式的圖像數(shù)據(jù)，并存儲所述圖像數(shù)據(jù)；圖像處理器，用于根據(jù)來自所述接收機的所述圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生對象圖像；以及光譜圖像生成器，用于根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，通過算術(shù)運算產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述光譜圖像生成器根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，利用系數(shù)矩陣進行算術(shù)運算，以獲得所述光譜圖像的數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括特定信息獲取器，用于獲取離散地分配給所述膠囊式內(nèi)窺鏡的特定信息；數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，用于存儲與所述特定信息相關(guān)聯(lián)的所述系數(shù)矩陣，并受到根據(jù)來自所述光譜信息獲取器的所述特定信息的、所述光譜圖像生成器的訪問。
4.如權(quán)利要求3所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述特定信息包括所述膠囊式內(nèi)窺鏡的膠囊型號以及生產(chǎn)批號。
5.如權(quán)利要求3所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述膠囊式內(nèi)窺鏡包括存儲器，用于存儲所述特定信息；以及無線電發(fā)送單元，用于將所述特定信息以無線電信號的形式發(fā)送到所述接收機。
6.如權(quán)利要求5所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述無線電發(fā)送單元在其電源開啟后發(fā)送所述特定信息。
7.如權(quán)利要求2所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括位置檢測器，用于檢測所述膠囊式內(nèi)窺鏡在所述身體內(nèi)的位置；數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，用于存儲與所述對象相關(guān)聯(lián)的所述系數(shù)矩陣，并受到根據(jù)所述位置檢測器的檢測結(jié)果的、所述光譜圖像生成器的訪問。
8.如權(quán)利要求7所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述位置檢測器包括電場強度檢測器，用于測量所述無線電信號電場的電場強度。
9.如權(quán)利要求8所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括位于所述身體上并與所述電場強度檢測器相連的多根天線，用于接收所述無線電信號。
10.如權(quán)利要求7所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述位置檢測器包括磁體，與所述膠囊式內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)；磁場感測器，用于測量由所述磁體產(chǎn)生的磁場的磁場強度。
11.如權(quán)利要求10所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括位于所述身體上并與所述磁場感測器相連的多根天線，用于接收所述無線電信號。
12.如權(quán)利要求7所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括特定信息獲取器，用于獲取離散地分配給所述膠囊式內(nèi)窺鏡的特定信息；其中所述數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)存儲與所述特定信息和所述對象相關(guān)聯(lián)的所述系數(shù)矩陣，并且受到根據(jù)來自所述特定信息獲取器的所述特定信息和所述位置檢測器的檢測結(jié)果的組合的、所述光譜圖像生成器的訪問。
13.如權(quán)利要求12所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述位置檢測器包括電場強度檢測器，用于測量所述無線電信號電場的電場強度。
14.如權(quán)利要求13所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括位于所述身體上并與所述電場強度檢測器相連的多根天線，用于接收所述無線電信號。
15.如權(quán)利要求12所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述位置檢測器包括磁體，與所述膠囊式內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)；磁場感測器，用于測量由所述磁體產(chǎn)生的磁場的磁場強度。
16.如權(quán)利要求15所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括位于所述身體上并與所述磁場感測器相連的多根天線，用于接收所述無線電信號。
17.如權(quán)利要求1所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括光譜測量裝置，用于測量所述光譜圖像的光譜；以及顯示控制單元，用于將所述光譜測量裝置的測量結(jié)果信息與所述光譜圖像一起顯示。
18.如權(quán)利要求17所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述顯示控制單元使注意標記與所述光譜圖像一起出現(xiàn)，并且所述注意標記指示從所述光譜測量裝置的所述測量結(jié)果導(dǎo)出的特征區(qū)域。
19.如權(quán)利要求1所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，還包括膠囊保持器，用于支撐吞入所述身體之前的所述膠囊式內(nèi)窺鏡，所述膠囊保持器在其表面上具有測試圖像，以獲取所述系數(shù)矩陣；矩陣確定器，用于根據(jù)經(jīng)由所述膠囊式內(nèi)窺鏡拍攝所述測試圖像而獲得的測試圖像數(shù)據(jù)，確定所述系數(shù)矩陣。
20.如權(quán)利要求19所述的膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述測試圖像由測試比色圖表構(gòu)成，所述測試比色圖表包括以規(guī)則的間距設(shè)置的、顏色彼此不同的多個區(qū)域。
21.一種圖像處理器，用于根據(jù)從膠囊式內(nèi)窺鏡得到的內(nèi)窺鏡成像的圖像數(shù)據(jù)，通過圖像處理，輸出對象圖像，所述圖像處理器包括光譜圖像生成器，用于根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，通過算術(shù)運算產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求21所述的圖像處理器，其中所述光譜圖像生成器根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，利用系數(shù)矩陣進行算術(shù)運算，以獲得所述光譜圖像數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求22所述的圖像處理器，還包括特定的圖像獲取器，用于獲取離散地分配給所述膠囊式內(nèi)窺鏡的特定信息；以及數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，用于存儲與所述特定信息相關(guān)聯(lián)的所述系數(shù)矩陣，并受到根據(jù)來自所述特定圖像獲取器的所述特定信息的、所述光譜圖像生成器的訪問。
24.如權(quán)利要求23所述的圖像處理器，其中所述特定信息包括所述膠囊式內(nèi)窺鏡的膠囊型號以及生產(chǎn)批號。
25.如權(quán)利要求22所述的圖像處理器，還包括位置檢測器，用于檢測所述膠囊式內(nèi)窺鏡在所述身體內(nèi)的位置；數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，用于存儲與所述對象相關(guān)聯(lián)的所述系數(shù)矩陣，并受到根據(jù)所述位置檢測器的檢測結(jié)果的、所述光譜圖像生成器的訪問。
26.如權(quán)利要求25所述的圖像處理器，還包括特定信息獲取器，用于獲取離散地分配給所述膠囊式內(nèi)窺鏡的特定信息；其中所述數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)存儲與所述特定信息和所述對象相關(guān)聯(lián)的所述系數(shù)矩陣，并且受到根據(jù)來自所述特定信息獲取器的所述特定信息與所述位置檢測器的檢測結(jié)果的組合的、所述光譜圖像生成器的訪問。
27.如權(quán)利要求22所述的圖像處理器，還包括光譜測量裝置，用于測量所述光譜圖像的光譜；以及顯示控制單元，用于將所述光譜測量裝置的測量結(jié)果信息與所述光譜圖像一起顯示。
28.如權(quán)利要求27所述的圖像處理器，其中所述顯示控制單元使注意標記與所述光譜圖像一起出現(xiàn)，所述注意標記指示從所述光譜測量裝置的所述測量結(jié)果導(dǎo)出的特征區(qū)域。
29.如權(quán)利要求22所述的圖像處理器，還包括膠囊保持器，用于支撐吞入所述身體內(nèi)之前的所述膠囊式內(nèi)窺鏡，所述膠囊保持器在其表面上具有測試圖像，以獲取所述系數(shù)矩陣；矩陣確定器，用于根據(jù)經(jīng)由所述膠囊式內(nèi)窺鏡拍攝所述測試圖像而獲得的測試圖像數(shù)據(jù)，確定所述系數(shù)矩陣。
30.如權(quán)利要求29所述的圖像處理器，其中所述測試圖像由測試比色圖表構(gòu)成，所述測試比色圖表包括以規(guī)則的間距設(shè)置的、顏色彼此不同的區(qū)域。
全文摘要
一種用于內(nèi)窺鏡成像的可吞咽于體內(nèi)的膠囊式內(nèi)窺鏡，用于對象的圖像攝取。在膠囊式內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，接收機接收來自所述膠囊式內(nèi)窺鏡的無線電信號形式的圖像數(shù)據(jù)并且存儲所述圖像數(shù)據(jù)。作為圖像處理器的計算機根據(jù)來自所述接收機的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生對象圖像。光譜圖像生成器根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，通過算術(shù)運算產(chǎn)生具有一定波長帶的光譜圖像數(shù)據(jù)。最后，光譜圖像生成器用系數(shù)矩陣進行算術(shù)運算，從而形成光譜圖像。此外，獲取離散地分配給膠囊式內(nèi)窺鏡的膠囊類型信息。膠囊類型信息存儲在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中，并由光譜圖像生成器讀取以確定系數(shù)矩陣。
文檔編號A61B1/00GK101081162SQ20071012921
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者辻田和宏 申請人:富士膠片株式會社