具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及醫(yī)療電子設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有病變種類分析及三 維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，將激光器與圖像處理技術(shù)相結(jié)合制作而成，用于檢測腸道 內(nèi)的病變組織的內(nèi)部特征并判斷其病變類型。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)務(wù)人員為患者檢查腸道內(nèi)病變組織時(shí)，通常用腸道鏡獲取腸道內(nèi)部圖像的方法 判斷其病變類型。這種觀察方法無法準(zhǔn)確判斷病變部位的內(nèi)部是早期癌癥組織還是息肉或 囊腫組織，為了進(jìn)一步判明其內(nèi)部特征，通常采用刺入腸道的活檢方法抽取部分組織細(xì)胞 并通過顯微鏡判斷其病理特性，該方案給病人帶來了痛苦且易引發(fā)癌細(xì)胞擴(kuò)散。在腸道鏡 研究領(lǐng)域，未見將三維圖像顯示與應(yīng)用激光判別病變組織病變類型兩種功能相結(jié)合的腸道 鏡系統(tǒng)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種具有病變種類分析及三維圖像顯 示功能的腸道鏡系統(tǒng)，利用三維圖像顯示和激光判別相結(jié)合的方式判斷病變組織的病變類 型，判斷準(zhǔn)確，減少了患者的痛苦，且方便遠(yuǎn)程會(huì)診。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種具有病變種類分析及三維圖 像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，包括前端設(shè)備、控制裝置、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)和沖 水電機(jī)，前端設(shè)備設(shè)置在腸道內(nèi)，控制裝置分別與前端設(shè)備、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)和沖水電機(jī) 相連接，沖水電機(jī)與前端設(shè)備相連接，無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)、手機(jī)相連接。
[0005] 所述前端設(shè)備包括第一紅外攝像頭、第二紅外攝像頭、第一 CCD傳感器、第二C⑶傳 感器、第一圖像采集電路、第二圖像采集電路、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和激 光陣列發(fā)射器;所述第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置分別與第一紅外攝像頭、第二紅外攝像頭相連接，第 一紅外攝像頭與第一 CCD傳感器相連接，第一 CCD傳感器與第一圖像采集電路相連接;第二 紅外攝像頭與第二CCD傳感器相連接，第二CCD傳感器與第二圖像采集電路相連接;所述第 二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和激光陣列發(fā)射器相連接，激光陣列發(fā)射器與控制裝置相連接。
[0006] 所述控制裝置包括鍵盤、液晶屏、控制器、二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、激光圖像采集電路 和激光信號(hào)接收CCD傳感器，鍵盤、液晶屏、二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和激光圖像采集電路均與控 制器相連接，二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置與激光信號(hào)接收CCD傳感器相連接，激光信號(hào)接收CCD傳感 器與激光圖像采集電路相連接。
[0007] 所述第一圖像采集電路和第二圖像采集電路均與控制裝置中的控制器相連接，控 制器分別與沖水電機(jī)、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置相連接;激光陣列發(fā)射器與激 光信號(hào)接收CCD傳感器相連接。
[0008] 所述第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭并列安裝，控制裝置通過控制第一旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)裝置同步調(diào)節(jié)第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭的鏡頭朝向；所述第一 CCD傳感器位于 第一紅外攝像頭的正后方，第二CCD傳感器位于第二紅外攝像頭的正后方。
[0009] 所述激光陣列發(fā)射器位于第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭的中間，控制裝置通 過控制第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)節(jié)激光陣列發(fā)射器的鏡頭朝向，控制裝置中的激光信號(hào)接收 CCD傳感器接收激光陣列發(fā)射器發(fā)出的激光。
[0010] 本實(shí)用新型將激光陣列發(fā)射器與圖像處理技術(shù)相結(jié)合制作成前端設(shè)備，利用控制 裝置控制前端設(shè)備的鏡頭朝向，從而采集患者腸道的內(nèi)壁圖像，控制裝置根據(jù)采集的圖像 信息和激光信號(hào)，根據(jù)腸道內(nèi)的病變組織的內(nèi)部特征判斷其病變類型；利用激光透視方法 處理激光信息能準(zhǔn)確的判斷病變部位的內(nèi)部是早期癌癥組織還是息肉或囊腫組織，可避免 刺入腸道的活檢方法判斷病變組織的病變類型，減輕了患者檢查的痛苦和不必要的穿刺傷 害;通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)可以將采集的圖像信息和激光信息傳送至計(jì)算機(jī)或手機(jī)，方便 遠(yuǎn)程會(huì)診及病例信息交流、共享。
【附圖說明】

[0011] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本實(shí)用新型的激光透過癌癥組織的示意圖。
[0014] 圖3為本實(shí)用新型的激光透過其他組織的示意圖。
[0015] 圖4為本實(shí)用新型的激光回波合成成像示意圖。
[0016] 圖5為本實(shí)用新型成像點(diǎn)狀態(tài)1的三維圖像定位測量方法。
[0017]圖6為本實(shí)用新型成像點(diǎn)狀態(tài)2的三維圖像定位測量方法。
[0018]圖7為本實(shí)用新型成像點(diǎn)狀態(tài)3的三維圖像定位測量方法。
[0019]圖8為本實(shí)用新型的三維成像示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021] 一種具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，如圖1所示，包括前端 設(shè)備1、控制裝置30、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)20、計(jì)算機(jī)22、手機(jī)21和沖水電機(jī)23,前端設(shè)備1設(shè)置 在腸道內(nèi)，控制裝置30分別與前端設(shè)備1、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)20和沖水電機(jī)23相連接，沖水 電機(jī)23與前端設(shè)備1相連接，無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)20分別與計(jì)算機(jī)22、手機(jī)21相連接。
[0022] 前端設(shè)備1包括第一紅外攝像頭2、第二紅外攝像頭3、第一 CCD傳感器4、第二C⑶傳 感器5、第一圖像采集電路6、第二圖像采集電路7、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9 和激光陣列發(fā)射器10;所述第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8分別與第一紅外攝像頭2、第二紅外攝像頭3 相連接，第一紅外攝像頭2與第一 CCD傳感器4相連接，第一 CCD傳感器4與第一圖像采集電路 6相連接;第二紅外攝像頭3與第二CCD傳感器5相連接，第二CCD傳感器5與第二圖像采集電 路7相連接;所述第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9和激光陣列發(fā)射器10相連接，激光陣列發(fā)射器10與控 制裝置30相連接。
[0023]前端鏡頭自動(dòng)清潔的工作方法是:檢查時(shí)前端設(shè)備1由細(xì)長導(dǎo)管經(jīng)患者肛門插入 腸道內(nèi)部，控制裝置30、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)20、計(jì)算機(jī)22、手機(jī)21和沖水電機(jī)23均屬于體外 設(shè)備。前端設(shè)備1設(shè)置在狹窄和結(jié)構(gòu)多變的消化道中，其中的鏡頭可能會(huì)被污染，采用輸送 少量清水的方法對(duì)其進(jìn)行清洗。由細(xì)長的專用輸水管道送入清水，前端設(shè)備1及專用輸水管 道放置在細(xì)長導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)患者肛門插入腸道內(nèi)部。沖水電機(jī)23安裝在前端設(shè)備1的外邊緣，用 于沖洗前端設(shè)備1的防護(hù)罩。沖水電機(jī)23可以對(duì)第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3的光 圈做智能清潔處理。前端設(shè)備1的防護(hù)罩自帶開閉刷，沖水電機(jī)23的功能受仿生學(xué)的眨眼技 術(shù)的啟發(fā)，沖水電機(jī)23開始工作時(shí)打開開閉刷刷第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3的光 圈外邊沿，由細(xì)長管道送入清水，對(duì)第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3進(jìn)行清洗;關(guān)閉刷 子時(shí)沖水電機(jī)23關(guān)閉。
[0024]控制器33接收鍵盤31輸入的調(diào)節(jié)攝像頭朝向的位置控制指令，通過第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置8同步調(diào)節(jié)第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3朝向要觀察的腸道內(nèi)壁，第一 CCD傳感 器4和第二CCD傳感器5分別安裝在第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3的后端，用于接收 腸道內(nèi)壁的圖像信息;第一圖像采集電路6和第二圖像采集電路7分別將第一 CCD傳感器4和 第二CXD傳感器5得到的圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送至控制器33;控制器33分析對(duì)比第一圖 像采集電路6和第二圖像采集電路7傳送的兩路圖像信息并綜合得到三維圖像信息;控制器 33將處理結(jié)果和圖像信息通過液晶屏32顯示。
[0025]第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3為同一型號(hào)的微型攝像頭，第一紅外攝像頭 2和第二紅外攝像頭3并列安裝，控制裝置30通過控制第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8同步調(diào)節(jié)第一紅 外攝像頭2和第二紅外攝像頭3的鏡頭朝向；所述第一 CCD傳感器4位于第一紅外攝像頭2的 正后方，第二CCD傳感器5位于第二紅外攝像頭3的正后方。第一紅外攝像頭2和第二紅外攝 像頭3自帶紅外二極管，在腸道內(nèi)發(fā)出紅外光，其提供的光強(qiáng)足以使第一 CCD傳感器4和第二 CXD傳感器5接收到圖像信息。
[0026] 控制裝置30包括鍵盤31、液晶屏32、控制器33、二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置34、激光圖像采 集電路35和激光信號(hào)接收CCD傳感器40。鍵盤31、液晶屏32、二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置34和激光圖 像采集電路35均與控制器33相連接，二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置34與激光信號(hào)接收CCD傳感器40相 連接，激光信號(hào)接收CCD傳感器40與激光圖像采集電路35相連接。鍵盤31的作用是向控制器 33輸入指令，控制器33根據(jù)其輸入的指令控制其他裝置。鍵盤31用于輸入各種控制指令，具 體功能包括:控制第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8和第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9旋轉(zhuǎn)、控制第一紅外攝像頭2和 第二紅外攝像頭3的鏡頭朝向調(diào)節(jié)、控制沖水電機(jī)23的啟停、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)20的無線通 信功能的指令操作等。
[0027]第一圖像采集電路6和第二圖像采集電路7均與控制裝置30中的控制器33相連接， 控制器33分別與沖水電機(jī)23、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9相連接，用于控制沖 水電機(jī)23的啟停、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8和第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9的轉(zhuǎn)向。激光陣列發(fā)射器10與 激光信號(hào)接收C⑶傳感器40相連接。
[0028]本實(shí)用新型使用三種方法觀察圖像信息，第一種方法是兩個(gè)互相平行的第一紅外 攝像頭2和第二紅外攝像頭3采集并在液晶屏32上顯示腸道內(nèi)部完整的三維圖像信息，可觀 察腸道的全局圖像;第二種方法是當(dāng)需要判斷某一腫塊是囊腫或息肉還是癌癥組織時(shí)，控 制激光陣列發(fā)射器10發(fā)射陣列的激光束照射并穿越患者腸道內(nèi)的病變組織，由激光信號(hào)接 收CCD傳感器40采集激光的成像點(diǎn)圖像，得到激光光強(qiáng)的測量結(jié)果接收，電路系統(tǒng)自動(dòng)分析 激光強(qiáng)弱信息的數(shù)據(jù)得出初步結(jié)論;第三種方法是當(dāng)需要觀察病變組織部位的激光回波圖 像時(shí)，關(guān)閉第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3的紅外光，第一紅外攝像頭2和第二紅外攝 像頭3采集逐點(diǎn)激光掃描穿透病變部位的回波，將各點(diǎn)的回波疊加成一幀完整的三維圖像， 得到病變部位可觀察的局部圖像，進(jìn)一步判斷病因。
[0029]本實(shí)用新型的第一種圖像采集方法如下：將沖水電機(jī)23安裝在前端設(shè)備1的外邊 緣，前端設(shè)備1放置在細(xì)長導(dǎo)管內(nèi)后經(jīng)患者肛門插入腸道內(nèi)部。控制器33通過第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置8同步調(diào)節(jié)第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3朝向要觀察的腸道內(nèi)壁，第一 CCD傳感 器4和第二CCD傳感器5分別配合第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3得到腸道內(nèi)壁的圖像 信息。第一圖像采集電路6和第二圖像采集電路7分別將第一 CCD傳感器4和第二CCD傳感器5 得到的圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送至控制器33?？刂破?3分析對(duì)比第一圖像采集電路6和 第二圖像采集電路7傳送的兩路圖像信息并綜合得到三維圖像信息?？刂破?3接收鍵盤31 輸入的指令并將處理結(jié)果和圖像信息通過液晶屏32顯示。
[0030] 當(dāng)需要判斷某一腫塊是囊腫、息肉或癌癥組織時(shí)，采用第二種和第三種圖像采集 方法協(xié)同判斷病理特征。
[0031] 本實(shí)用新型的第二種圖像采集方法如下:激光陣列發(fā)射器10位于第一紅外攝像頭 2和第二紅外攝像頭3的中間，控制裝置30通過控制第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9調(diào)節(jié)激光陣列發(fā)射 器10的鏡頭朝向，控制器33通過二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置34調(diào)節(jié)激光信號(hào)接收CCD傳感器40的朝 向，通過移動(dòng)激光信號(hào)接收CCD傳感器40，使激光陣列發(fā)射器10發(fā)出的激光透過病變組織并 恰好照射到激光信號(hào)接收CCD傳感器40表面，激光信號(hào)接收CCD傳感器40接收激光陣列發(fā)射 器10發(fā)出的激光。并將接收到的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為能反映激光強(qiáng)弱的電信號(hào)。如圖2和圖3所 示，激光陣列發(fā)射器10包括9個(gè)陣列形式排列的激光發(fā)射器11-19,其行距和列距完全相同； 當(dāng)激光陣列發(fā)射器10發(fā)射出九束陣列激光信號(hào)后，在激光信號(hào)接收CCD傳感器40表面呈現(xiàn) 出9個(gè)感光點(diǎn)41-49。激光圖像采集電路35用于將激光信號(hào)接收CCD傳感器40轉(zhuǎn)換后的模擬 量的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳送給控制器33處理。判斷病變組織的具體方法是:控制器 33分析激光信號(hào)接收CCD傳感器40表面上9個(gè)感光點(diǎn)41-49接收的激光強(qiáng)弱信息的數(shù)據(jù)，綜 合計(jì)算后得出一個(gè)準(zhǔn)確的衰減數(shù)值，若所接收的成像點(diǎn)的衰減數(shù)值之間差異比較大，則小 于一定衰減數(shù)值的病變組織為癌癥組織，本實(shí)用新型的激光透過癌癥組織的示意圖如圖2 所示。如果透過的是未病變的腸道，激光陣列發(fā)射器10發(fā)出的所有激光在激光信號(hào)接收CCD 傳感器40上成像得到的光線強(qiáng)弱是相同的，如圖3所示的病變組織為其他病變組織。通常差 異值大于20~30%時(shí)可判斷為癌癥組織。
[0032]本實(shí)用新型的第三種圖像采集方法如下：當(dāng)需要判斷腫塊的病理特征時(shí)，需要觀 察病變組織部位的激光回波圖像，通過第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3采集激光回 波，并由第一 CCD傳感器4和第二CCD傳感器5分別成像得到病變部位的內(nèi)核三維圖像。本實(shí) 用新型的激光回波合成成像示意圖如圖4所示，其中控制器33通過第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9調(diào)節(jié) 激光陣列發(fā)射器10的朝向，通過控制第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9自帶的MOS開關(guān)管的導(dǎo)通與截止以 實(shí)現(xiàn)激光陣列發(fā)射器10的開啟和關(guān)閉，激光陣列發(fā)射器10發(fā)射陣列的激光束照射患者腸道 內(nèi)的病變組織;與此同時(shí)，關(guān)閉第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3的紅外光，第一紅外攝 像頭2和第二紅外攝像頭3逐點(diǎn)采集激光掃描穿透病變組織的回波，第一 CCD傳感器4和第二 CCD傳感器5分別配合第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3得到圖像信息，第一圖像采集電 路6和第二圖像采集電路7分別將第一 CCD傳感器4和第二CCD傳感器5得到的圖像信息轉(zhuǎn)換 為數(shù)字量傳送至控制器33;控制器33將透過病變組織的各點(diǎn)的回波疊加成完整的三維圖 像，采取透視方法以軟件算法方式分離表皮圖像，得到病變部位的內(nèi)核三維圖像。控制器33 對(duì)激光強(qiáng)弱信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷病變組織為癌癥組織或其他病變組織。
[0033]由于圖像表面皮膚的激光回波波長基本相同，其成像的色差區(qū)別不大；同理癌細(xì) 胞組織成像的色差較為接近，由此可以在成像時(shí)通過區(qū)別色差的方法分離表皮圖像，僅留 下內(nèi)部癌細(xì)胞組織所成的像。得到所有像點(diǎn)后，根據(jù)斜二等軸測圖的繪圖規(guī)則在液晶屏32 上顯示出三維圖像。
[0034]第二種圖像采集方法得到的病變組織的激光信息的數(shù)據(jù)特征，第三種圖像采集方 法得到局部激光回波圖像，控制器33將局部激光回波圖像顯示在液晶屏32上，并由下方字 幕顯示病變組織的激光信息的數(shù)據(jù)特征。由此進(jìn)一步判斷病變部位的內(nèi)部病變種類，盡量 避免穿刺檢查病變組織以判斷病因的情況發(fā)生。
[0035]控制器33將第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3采集的圖像信息、激光信號(hào)接收 CCD傳感器40接收的激光信息進(jìn)行編碼壓縮并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)20傳輸?shù)揭蛱鼐W(wǎng)；遠(yuǎn) 程客戶利用計(jì)算機(jī)22或手機(jī)21進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控所獲得的圖像信息和激光信息，用于遠(yuǎn)程會(huì)診 及病例信息交流與共享。
[0036] 控制器33以嵌入式微處理器芯片S3C2440A為核心，自帶FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM、晶振 等模塊，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)引導(dǎo)裝載程序U-B〇〇t、Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)，并在系統(tǒng)啟 動(dòng)過程中加載到SDRAM中運(yùn)行。第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8和第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9用步進(jìn)電機(jī)來控 制第一紅外攝像頭2、第二紅外攝像頭3、激光陣列發(fā)射器10攝像頭的旋轉(zhuǎn)，使用5線4相的步 進(jìn)電機(jī)28BYJ48,電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片使用ULN2003。步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型是一種四相八節(jié)拍的電 機(jī)，電壓為DC5V-DC12V。當(dāng)利用鍵盤31向控制器33對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制 脈沖時(shí)，第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8和第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào) 對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度 (一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以 在不同的通電方式下運(yùn)行，常見的通電方式有單(單相繞組通電）四拍(A-B-C-D-A)，雙四節(jié) 拍（AB-BC-CD-DA-AB)，八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。
[0037] 控制器33使用S3C2440處理器輸出的是TTL電平，為了能驅(qū)動(dòng)第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置8 和第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置9的旋轉(zhuǎn)，需要使用ULN2003芯片來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的工作，ULN2003灌電 流可達(dá)500mA，且在開關(guān)態(tài)時(shí)能承受50V的電壓，可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。
[0038]設(shè)置兩個(gè)攝像頭以實(shí)現(xiàn)三維圖像的定位測量功能，三維圖像定位測量的方法如圖 5所示。綜合得到三維圖像的方法如下:第一紅外攝像頭2和第二紅外攝像頭3具有圖像定位 功能，能在液晶屏32上顯示三維圖像，為了簡化分析方法，采用分析二維定位計(jì)算方法闡釋 三維定位計(jì)算方法。圖5-7中A為像距，B為第一 CCD傳感器4和第二CXD傳感器5的中心點(diǎn)之間 的距離，C和D分別為像點(diǎn)到第一 CXD傳感器4和第二CXD傳感器5中心點(diǎn)的距離。攝像頭的像 距A、兩個(gè)CCD傳感器中心點(diǎn)之間的距離B在制作本實(shí)用新型的設(shè)備時(shí)已經(jīng)確定。X、Y、Z則是 待求取的量，X表示物距、Y和Z分別表示物點(diǎn)到CXD傳感器4和第二CXD傳感器5中心點(diǎn)的中垂 線的距離。在圖像采集后通過兩個(gè)圖像相互比對(duì)，依據(jù)光學(xué)成像的基本原理，通過軟件計(jì)算 得出C和D的距離。
[0039] 物體的某一點(diǎn)成像到第一 CXD傳感器4和第二CXD傳感器5的位置分為三種情況： [0040] 第一種情況，如圖5所示，成像點(diǎn)在第一CCD傳感器4中心點(diǎn)的左側(cè)，且落在第二 CXD傳感器中心點(diǎn)的左側(cè)，各距離長度的比例關(guān)系如式(1)所示。
[0041 ]
(1)
[0042] 方程組(1)由3個(gè)方程和3個(gè)未知數(shù)組成，由此可計(jì)算出3個(gè)未知數(shù)的值。
[0043] 第二種情況，如圖6所示，成像點(diǎn)落在第一 CCD傳感器4中心點(diǎn)的右側(cè)，且落在第二 CXD傳感器中心點(diǎn)的右側(cè)，則各距離長度的比例關(guān)系如式(2)所示。
[0044]
(2)
[0045] 未知數(shù)的計(jì)算方法同上。
[0046] 第三種情況，如圖7所示，成像點(diǎn)在第一CXD傳感器4的中心點(diǎn)中間左側(cè)，且落在第 二CXD傳感器的中心點(diǎn)右側(cè)，則各距離長度的比例關(guān)系如式(3)所示。
[0047]
(3)
[0048]根據(jù)兩個(gè)成像點(diǎn)在CCU傳感器上的位置不同，分別套用式（1)或（2)或（3 )即可求得 Χ、γ、ζ的值。
[0049] 對(duì)于成像點(diǎn)計(jì)算得出的X的值，是物點(diǎn)到攝像頭的水平方向的前后距離值;計(jì)算得 出的Υ、ζ的值，得到物點(diǎn)到水平方向的左右相對(duì)距離。設(shè)像點(diǎn)到CXD傳感器中心點(diǎn)的垂直距 離為U，設(shè)物點(diǎn)到攝像頭的垂直距離值為W，根據(jù)距離U、A、X和W的比例關(guān)系計(jì)算得出W的值， 計(jì)算垂直距離值W的方法如式(4)所示。
[0050] ff/X=U/A (4)
[0051 ]通過上述計(jì)算即可得到物點(diǎn)到攝像頭三維距離值。
[0052]得到了物點(diǎn)的以上各參數(shù)值，由三維成像示意圖即可得到三維成像位置信息，如 圖8所示。圖8依據(jù)斜二等軸測圖的繪圖規(guī)則繪制，可定位物點(diǎn)到CCD傳感器的精確三維位 置。由以上方法得到每一個(gè)物點(diǎn)的三維成像位置信息，根據(jù)斜二等軸測圖的繪圖規(guī)則在液 晶屏32上顯示出三維圖像。
[0053]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，其特征在于，包括前端 設(shè)備（1)、控制裝置(30)、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)(20)、計(jì)算機(jī)(22)、手機(jī)(21)和沖水電機(jī)(23)， 前端設(shè)備（1)設(shè)置在腸道內(nèi)，控制裝置(30)分別與前端設(shè)備（1)、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)（20)和 沖水電機(jī)(23)相連接，沖水電機(jī)(23)與前端設(shè)備（1)相連接，無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)(20)分別與 計(jì)算機(jī)(22)、手機(jī)(21)相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，其特 征在于，所述前端設(shè)備（1)包括第一紅外攝像頭（2)、第二紅外攝像頭（3)、第一 CCD傳感器 (4)、第二(XD傳感器(5)、第一圖像采集電路(6)、第二圖像采集電路(7)、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 (8) 、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(9)和激光陣列發(fā)射器(10);所述第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(8)分別與第一 紅外攝像頭(2)、第二紅外攝像頭(3)相連接，第一紅外攝像頭(2)與第一 CCD傳感器(4)相連 接，第一 (XD傳感器(4)與第一圖像采集電路(6)相連接;第二紅外攝像頭(3)與第二C⑶傳感 器(5)相連接，第二CCD傳感器(5)與第二圖像采集電路(7)相連接;所述第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 (9) 和激光陣列發(fā)射器(10)相連接，激光陣列發(fā)射器(10)與控制裝置(30)相連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，其特 征在于，所述控制裝置（30)包括鍵盤（31)、液晶屏（32)、控制器（33)、二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 (34)、激光圖像采集電路(35 )和激光信號(hào)接收(XD傳感器(40 )，鍵盤(31)、液晶屏(32)、二維 移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(34)和激光圖像采集電路（35)均與控制器(33)相連接，二維移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 (34)與激光信號(hào)接收CCD傳感器(40)相連接，激光信號(hào)接收CCD傳感器(40)與激光圖像采集 電路(35)相連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一圖像采集電路(6)和第二圖像采集電路(7)均與控制裝置(30)中的控制器 (33)相連接，控制器(33)分別與沖水電機(jī)(23)、第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(8)、第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 (9 )相連接;激光陣列發(fā)射器(10 )與激光信號(hào)接收(XD傳感器(40 )相連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一紅外攝像頭(2)和第二紅外攝像頭(3)并列安裝，控制裝置(30)通過控制 第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(8)同步調(diào)節(jié)第一紅外攝像頭(2)和第二紅外攝像頭(3)的鏡頭朝向；所 述第一 CCD傳感器(4)位于第一紅外攝像頭（2)的正后方，第二CCD傳感器(5)位于第二紅外 攝像頭(3)的正后方。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，其特 征在于，所述激光陣列發(fā)射器（10)位于第一紅外攝像頭(2)和第二紅外攝像頭(3)的中間， 控制裝置(30)通過控制第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(9)調(diào)節(jié)激光陣列發(fā)射器（10)的鏡頭朝向，控制 裝置(30)中的激光信號(hào)接收CCD傳感器(40)接收激光陣列發(fā)射器(10)發(fā)出的激光。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有病變種類分析及三維圖像顯示功能的腸道鏡系統(tǒng)，包括前端設(shè)備、控制裝置、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)和沖水電機(jī)，前端設(shè)備設(shè)置在腸道內(nèi)，控制裝置分別與前端設(shè)備、無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)和沖水電機(jī)相連接，沖水電機(jī)與前端設(shè)備相連接，無線網(wǎng)路傳輸系統(tǒng)分別與計(jì)算機(jī)、手機(jī)相連接。將激光陣列發(fā)射器與圖像處理技術(shù)相結(jié)合制成前端設(shè)備，利用控制裝置控制前端設(shè)備的鏡頭朝向，從而采集患者腸道的內(nèi)壁圖像，控制裝置根據(jù)采集的圖像信息和激光信號(hào)，根據(jù)腸道內(nèi)的病變組織的內(nèi)部特征判斷病變類型，避免刺入腸道的活檢方法判斷病變組織的病變類型，減輕了患者檢查的痛苦和不必要的穿刺傷害，方便遠(yuǎn)程會(huì)診及病例信息交流、共享。
【IPC分類】G02B6/43, H04N5/33, H04N5/247, A61B1/31, H04N13/04, H04N5/225, H04L29/08
【公開號(hào)】CN205385537
【申請?zhí)枴緾N201620137953
【發(fā)明人】周成虎, 張秋慧, 王克甫, 邢偉偉, 陳素霞, 周建煒, 吳濤, 許峰寬, 李柏松, 袁勛, 王京, 雷萬忠, 張曉玫, 李瑞鵬, 陳冰洋, 張昆, 龔勝, 張松鶴, 王兵杰, 王晰彬, 李開國, 湯宜昌, 時(shí)惠遠(yuǎn)
【申請人】河南工程學(xué)院
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月24日