胶囊内窥镜及其定位方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于三维定位技术领域，提供了一种胶囊内窥镜及其定位方法及系统，胶囊内窥镜内部设有磁传感器和胶囊内窥镜内部磁体，通过磁传感器对驱动胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得驱动磁体的磁场测量值，测量胶囊内窥镜的自旋角度，获得胶囊内窥镜的自旋角度的测量值，依据驱动磁体的磁场测量值、自选角度测量值、预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算胶囊内窥镜相对驱动磁体的位姿信息，根据驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和胶囊内窥镜相对驱动磁体的位姿信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息，从而避免了胶囊内窥镜的定位过程受驱动磁体的磁场影响，有效地提高了胶囊内窥镜的定位准确度。

【技术实现步骤摘要】
胶囊内窥镜及其定位方法及系统
本专利技术属于三维定位
，尤其涉及一种胶囊内窥镜及其定位方法及系统。
技术介绍
胶囊内窥镜，又称智能胶囊式内窥镜系统，为胶囊形状的内窥镜。胶囊内窥镜内置有摄像与信号传输装置，经受检者口服，在消化道内运动并拍摄图像，以获得受检者消化道内部的图像。相较于传统的内窥镜，胶囊内窥镜不会给受检者带来创伤，不影响受检者的活动，十分便利。为了更精确得控制胶囊内窥镜对人体消化道系统进行检测，需要实时定位胶囊内窥镜在人体内的位置。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种胶囊内窥镜及其定位方法及系统，旨在提高胶囊内窥镜的定位准确度。本专利技术实施例提供了一种胶囊内窥镜的定位方法，所述胶囊内窥镜内部设有磁传感器和所述胶囊内窥镜中的磁体，所述方法包括：通过所述磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；测量所述胶囊内窥镜的自旋角度，获得所述胶囊内窥镜的自旋角度的测量值；依据所述驱动磁体的磁场测量值、所述自旋角度的测量值、预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息；根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息。更进一步地，通过磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量的步骤，包括：获取预先测量的第一磁场值，所述第一磁场值为在不受所述驱动磁体的影响下所述胶囊内窥镜内部磁体、地磁场及周围环境磁场的磁场总值；通过所述磁传感器测量得到第二磁场值，所述第二磁场值为所述驱动磁体、所述胶囊内窥镜内部磁体、地磁场及周围环境磁场的磁场总值；依据所述第一磁场值和所述第二磁场值，计算所述驱动磁体的磁场测量值。更进一步地，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息的步骤，包括：依据所述驱动磁场模型、所述驱动磁体的磁场测量值和所述自旋角度的测量值，计算所述驱动磁体的磁场测量误差；通过所述优化算法对所述驱动磁体的磁场测量误差进行最小化，获得所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息。更进一步地，通过磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量的步骤之前，所述方法还包括：获取所述磁传感器与所述胶囊内窥镜中心的距离，并获取所述驱动磁体的相对磁导率；根据磁偶极子模型、所述磁传感器与所述胶囊内窥镜中心的距离和所述驱动磁体的相对磁导率，构建所述驱动磁场模型。更进一步地，所述胶囊内窥镜内部设有至少两个所述磁传感器，所述磁传感器为三轴磁传感器。更进一步地，所述胶囊内窥镜内部设有惯性传感器，所述惯性传感器用来测量所述胶囊内窥镜的自旋角度。本专利技术实施例还提供了一种胶囊内窥镜，包括：设置在所述胶囊内窥镜中的磁传感器、胶囊内窥镜中的磁体和自旋角度测量传感器；所述磁传感器用于对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；所述磁传感器包括第一磁传感器和第二磁传感器，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器分散焊接设置在所述胶囊内窥镜中的电路板上；所述自旋角度测量传感器用于测量所述胶囊内窥镜的自旋角度，从而定位系统根据从所述磁传感器处获得的所述自旋角度的测量值，结合预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对于所述驱动磁体的位姿信息，根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和所述胶囊内窥镜相对于所述驱动磁体的位置信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息。更进一步地，所述第一次传感器或所述第二磁传感为三轴磁传感器。更进一步地，所述自旋角度测量传感器包括惯性传感器。更进一步地，所述磁传感器包括两个或两个以上分散的所述第一传感器或所述第二传感器。本专利技术实施例提供了一种定位系统，所述定位系统用于定位胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息，所述胶囊内窥镜包括：设置在所述胶囊内窥镜中的磁传感器、胶囊内窥镜中的磁体和自旋角度测量传感器；所述磁传感器用于对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；所述磁传感器包括第一磁传感器和第二磁传感器，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器分散焊接设置在所述胶囊内窥镜中的电路板上；所述自旋角度测量传感器用于测量所述胶囊内窥镜的自旋角度；所述定位系统包括：接收器和处理装置；所述接收器，用于从所述磁传感器处获取所述驱动磁体的磁场测量值，以及从所述自旋角度测量传感器处获得的所述自旋角度的测量值；所述处理装置，用于根据所述磁传感器处获得的所述驱动磁体的磁场测量值，以及根据从所述自旋角度测量传感器处获得的所述自旋角度的测量值，结合预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息。更进一步地，所述胶囊内窥镜包括射频模块，所述第一磁传感器、所述第二磁传感器和所述自旋角度测量传感器与所述射频模块连接，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器分别通过所述射频模块将所述驱动磁体的磁场测量值发送至所述接收器，所述自旋角度测量传感器通过所述射频模块发送所述自旋角度的测量值至所述接收器。更进一步地，所述处理装置还用于依据所述驱动磁场模型、所述驱动磁体的磁场测量值和所述自旋角度的测量值，计算所述驱动磁体的磁场测量误差；通过所述优化算法对所述驱动磁体的磁场测量误差进行最小化，获得所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息。更进一步地，所述处理装置还用于获取所述磁传感器与所述胶囊内窥镜中心的距离，并获取所述驱动磁体的相对磁导率；根据磁偶极子模型、所述磁传感器与所述胶囊内窥镜中心的距离和所述驱动磁体的相对磁导率，构建所述驱动磁场模型。本专利技术实施例还提供一种对胶囊内窥镜进行定位的定位系统，所述胶囊内窥镜内部设有磁传感器和所述胶囊内窥镜中的磁体，所述定位系统包括：磁场测量单元，用于通过磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；自旋测量单元，用于测量所述胶囊内窥镜的自旋角度，获得所述胶囊内窥镜的自旋角度的测量值；相对位姿计算单元，用于依据所述驱动磁体的磁场测量值、所述自旋角度的测量值、预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息；以及胶囊位姿确定单元，用于根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息。更进一步地，所述磁场测量单元包括：第一磁场值获取单元，用于获取预先测量的第一磁场值，所述第一磁场值为在不受所述驱动磁体的影响下所述胶囊内窥镜内部磁体、地磁场及周围环境磁场的磁场总值；第二磁场值测量单元，用于通过所述磁传感器测量得到第二磁场值，所述第二磁场值为所述驱动磁体、所述胶囊内窥镜内部磁体、地磁场及周围环境磁场的磁场总值；以及磁场值计算单元，用于依据所述第一磁场值和所述第二磁场值，计算所述驱动磁体的磁场测量值。更进一步地，所述相对位姿计算单元包括：误差计算单元，用于依据所述驱动磁体模型、所述驱动磁体的磁场测量值和所述自旋角度的测量值，计算所述驱动磁体的磁场测量误差；以及误差最小化单元，用于通过所述优化算法对所述驱动磁体的磁场测量误差进行最小化，获得所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息。更进一步地，所述定位系统还包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶囊内窥镜的定位方法，其特征在于，所述胶囊内窥镜内部设有磁传感器和所述胶囊内窥镜中的磁体，所述方法包括：通过所述磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；测量所述胶囊内窥镜的自旋角度，获得所述胶囊内窥镜的自旋角度的测量值；依据所述驱动磁体的磁场测量值、所述自旋角度的测量值、预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息；根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息。

【技术特征摘要】
1.一种胶囊内窥镜的定位方法，其特征在于，所述胶囊内窥镜内部设有磁传感器和所述胶囊内窥镜中的磁体，所述方法包括：通过所述磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；测量所述胶囊内窥镜的自旋角度，获得所述胶囊内窥镜的自旋角度的测量值；依据所述驱动磁体的磁场测量值、所述自旋角度的测量值、预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息；根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量的步骤，包括：获取预先测量的第一磁场值，所述第一磁场值为在不受所述驱动磁体的影响下所述胶囊内窥镜内部磁体、地磁场及周围环境磁场的磁场总值；通过所述磁传感器测量得到第二磁场值，所述第二磁场值为所述驱动磁体、所述胶囊内窥镜内部磁体、地磁场及周围环境磁场的磁场总值；依据所述第一磁场值和所述第二磁场值，计算所述驱动磁体的磁场测量值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息的步骤，包括：依据所述驱动磁场模型、所述驱动磁体的磁场测量值和所述自旋角度的测量值，计算所述驱动磁体的磁场测量误差；通过所述优化算法对所述驱动磁体的磁场测量误差进行最小化，获得所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过磁传感器对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量的步骤之前，所述方法还包括：获取所述磁传感器与所述胶囊内窥镜中心的距离，并获取所述驱动磁体的相对磁导率；根据磁偶极子模型、所述磁传感器与所述胶囊内窥镜中心的距离和所述驱动磁体的相对磁导率，构建所述驱动磁场模型。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶囊内窥镜内部设有至少两个所述磁传感器，所述磁传感器为三轴磁传感器。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶囊内窥镜内部设有惯性传感器，所述惯性传感器用来测量所述胶囊内窥镜的自旋角度。7.一种胶囊内窥镜，其特征在于，包括：设置在所述胶囊内窥镜中的磁传感器、胶囊内窥镜中的磁体和自旋角度测量传感器；所述磁传感器用于对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；所述磁传感器包括第一磁传感器和第二磁传感器，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器分散焊接设置在所述胶囊内窥镜中的电路板上；所述自旋角度测量传感器用于测量所述胶囊内窥镜的自旋角度，从而定位系统根据从所述磁传感器处获取到的所述驱动磁体的磁场测量值，以及根据从所述自旋角度测量传感器处获得的所述自旋角度的测量值，结合预设驱动磁场模型和预设优化算法，计算所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，根据所述驱动磁体在世界坐标系的位姿信息和所述胶囊内窥镜相对所述驱动磁体的位姿信息，确定所述胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息。8.如权利要求7所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述第一磁传感器或所述第二磁传感器为三轴磁传感器。9.如权利要求7或8所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述自旋角度测量传感器包括惯性传感器。10.如权利要求7所述的胶囊内窥镜，其特征在于，所述磁传感器包括两个或两个以上分散的所述第一磁传感器或所述第二传感器。11.一种定位系统，其特征在于，用于定位如权利要求7-10中任一所述的胶囊内窥镜在世界坐标系的位姿信息，所述胶囊内窥镜包括：设置在所述胶囊内窥镜中的磁传感器、胶囊内窥镜中的磁体和自旋角度测量传感器；所述磁传感器用于对驱动所述胶囊内窥镜移动的驱动磁体进行磁场测量，获得所述驱动磁体的磁场测量值；所述磁传感器包括第一磁传感器和第二磁传感器，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器分散焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东远，胡进，
申请(专利权)人：深圳市资福医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44