用于胃肠道中的胶囊相机的行进距离测量的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于胃肠道中的胶囊相机的行进距离测量的方法及装置。具体地，本发明专利技术揭示用于确定胶囊相机的行进距离的方法及系统。确定图像序列中的当前图像的当前全局运动向量，其中，该当前全局运动向量对应至在该当前图像与关联该图像序列的参考图像之间该胶囊相机所作的运动。依据该当前全局运动向量及针对在初始图像与该当前图像之间的先前图像导出的先前全局运动向量，确定在该胃肠道中的该胶囊相机的行进距离，其中，从关联该初始图像的初始位置至关联该当前图像的当前位置测量该行进距离。本发明专利技术还揭示用于显示由胶囊相机撷取的图像序列的方法及系统。在显示器上显示与该图像序列关联的该行进距离。

Method and device for measuring the travel distance of capsule camera in gastrointestinal tract

【技术实现步骤摘要】
用于胃肠道中的胶囊相机的行进距离测量的方法及装置相关申请的交叉参考本专利技术与2018年4月3日公告的序列号为9,936,151的美国专利以及2018年3月23日提交的序列号为15/933,375的美国专利申请相关。该美国专利及美国专利申请整体通过参考包括于此。
本专利技术涉及当胶囊相机经过胃肠道时，基于该胶囊相机所撷取的图像估计胃肠道中的胶囊相机的行进距离。
技术介绍
用于在体内成像体腔或通道的装置是现有技术已知的，并包括内窥镜及自主胶囊化相机。内窥镜是通过身体孔洞或外科手术开口进入体内的挠性或刚性管，通常经由口腔进入食道或者经由直肠进入结肠。通过使用透镜在远端形成图像并通过透镜中继系统或通过相干光纤束将该图像传输至体外的近端。概念上类似的仪器可能例如通过使用CCD或CMOS阵列在远端电子记录图像，并通过线缆将该图像数据作为电性信号传送至近端。内窥镜允许医生控制视场并且是被广泛接受的诊断工具。不过，它们的确具有若干限制，为患者带来风险，对于患者来说是侵入性的且不舒服的，且它们的成本限制它们作为常规健康筛查工具的应用。由于难以穿过盘旋通道，内窥镜无法轻易地到达大部分小肠，且需要增加成本的特定技术及预防措施来到达整个结肠。内窥镜风险包括所穿过的身体器官可能穿孔以及由麻醉引起的并发症。而且，必须在该程序期间的患者疼痛与健康风险以及与麻醉相关的程序后停歇时间之间进行折衷。解决这些问题的其中许多问题的一种替代体内图像传感器是胶囊内窥镜。相机与无线电发送器一起被容置于可吞咽胶囊中，该无线电发送器用于向体外的基站接收器或收发器以及数据记录器传输主要包括该数字相机所记录的图像的数据。该胶囊还可包括用于自基站发送器接收指令或其它数据的无线电接收器。代替射频传输，可使用较低频率电磁信号。功率可自外部电感器向该胶囊内的内部电感器电感供应或者由该胶囊内的电池供应。2011年7月19日获准的名称为“InVivoAutonomousCamerawithOn-BoardDataStorageorDigitalWirelessTransmissioninRegulatoryApprovedBand”的美国专利号7,983,458中揭示具有板上数据储存的自主胶囊相机系统。此专利说明通过使用板上储存例如半导体非易失性档案存储器来储存所撷取的图像的胶囊系统。在该胶囊自体内经过后，它被取回。胶囊壳体被打开，且所储存的图像被传送至电脑工作站以供储存及分析。对于通过无线传输接收或自板上储存检索的胶囊图像，该些图像将必须由诊断医生显示并检查，以识别潜在异常。图1显示具有板上储存的示例胶囊系统。胶囊系统110包括照明系统12以及包括光学系统14及图像传感器16的相机。可设置半导体非易失性档案存储器20以使图像能够被储存并后续在胶囊被取回以后在体外的坞站被检索。系统110包括电池功率供应24以及输出端口26。胶囊系统110可透过蠕动而被推动穿过胃肠道。照明系统12可通过LED实施。在图1中，该LED邻近相机的光圈设置，不过其它配置是可能的。例如，光源也可设于光圈后面。也可使用其它光源，例如激光二极管。或者，也可使用白光源或两个或更多窄波长波带源的组合。白LED是可获得的，其可包括蓝LED或紫LED，以及经LED光激发以发出较长波长的光的磷光材料。允许光通过的胶囊壳体10的部分可由生物兼容玻璃或聚合物制成。光学系统14(可包括多个折射、衍射或反射透镜元件)在图像传感器16上提供管腔壁的图像。图像传感器16可通过将所接收的光强度转换为相应电性信号的电荷耦合装置(charged-coupleddevice；CCD)或互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor；CMOS)型装置来设置。图像传感器16可具有单色响应，或包括彩色滤光片阵列，从而可撷取彩色图像(例如，通过使用RGB或CYM表示)。较佳地，来自图像传感器16的模拟信号被转换为数字形式，以允许以数字形式处理。此类转换可通过模拟-数字(analog-to-digital；A/D)转换器实施，该模拟-数字转换器可设于该传感器内部(如当前情况那样)，或者设于胶囊壳体10内的另一部分中。该A/D单元可设于图像传感器16与该系统的其余部分之间。照明系统12中的LED与图像传感器16的操作同步。处理模块22可用于提供该系统所需的处理，例如图像处理以及视频压缩。该处理模块还可提供所需的系统控制，例如在图像撷取操作期间控制该些LED。该处理模块还可负责其它功能，例如管理图像撷取以及协调图像检索。在该胶囊相机经过胃肠道并从身体退出以后，取回该胶囊相机并通过输出端口读出储存于该档案存储器中的图像。通常将所接收的图像传送至基站进行处理并供诊断医生检查。诊断的准确性以及效率是最重要的。期望诊断医生检查所有图像并正确识别所有异常。而且，想要收集该异常的位置信息，这对于该异常的可能操作或处理是有用的。尽管可向该胶囊装置嵌入或附着各种位置检测装置，但想要开发基于所撷取的图像确定行进距离的方法。
技术实现思路
本专利技术揭示用于确定胶囊相机的行进距离的方法及系统。依据此方法，接收图像序列，其中，当该胶囊相机运动经过胃肠(GI)道时，该胶囊相机撷取该图像序列。接收关联该胶囊相机与该图像序列中的当前图像中的多个点之间的对象距离的距离信息。依据该胶囊相机与该当前图像中的该多个点之间的该对象距离标准化该当前图像，以生成标准化当前图像。确定该图像序列中的该标准化当前图像的当前全局运动向量，其中，该当前全局运动向量对应至在该标准化当前图像与关联该图像序列的标准化参考图像之间该胶囊相机所作的运动。依据该当前全局运动向量及针对在标准化初始图像与该标准化当前图像之间的先前图像导出的先前全局运动向量，确定在该胃肠道中的该胶囊相机的行进距离，其中，从关联该标准化初始图像的初始位置至关联该标准化当前图像的当前位置测量该行进距离。基于该当前全局运动向量与该先前全局运动向量通过累计沿该胃肠道的纵向方向的胶囊运动可估计该行进距离。而且，沿该胃肠道的该纵向方向的与目标全局运动向量关联的胶囊运动可通过将该目标全局运动向量投影至该纵向方向来确定。该图像序列的图像包括全景图像，其中，各全景图像与该胶囊相机周围的一段胃肠道壁的覆盖360度的视场中的场景对应。在一个实施例中，针对目标图像，通过将该目标图像划分为区块以导出针对该区块的单独运动向量来导出全局运动向量，并自该单独运动向量导出该全局运动向量。在另一个实施例中，针对目标图像，通过在该目标图像与目标参考图像之间应用仿射运动模型来导出该全局运动向量。该方法还可包括提供将该行进距离与该图像序列的图像关联的信息。例如，将该行进距离与该图像序列的该图像关联的该信息包括当前行进距离以及相应图像的识别。可沿正向或逆向测量该行进距离。当沿正向测量时，该当前图像在时间上在该初始图像之后。当沿逆向测量时，该当前图像在时间上在该初始图像之前。本专利技术还揭示用于显示由胶囊相机撷取的图像序列的方法及系统。依据此方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定胶囊相机的行进距离的方法，该方法包括：/n接收图像序列，其中，当该胶囊相机运动经过胃肠(GI)道时，该胶囊相机撷取该图像序列；/n接收关联该胶囊相机与该图像序列中的当前图像中的多个点之间的对象距离的距离信息；/n依据该胶囊相机与该当前图像中的该多个点之间的该对象距离标准化该当前图像，以生成标准化当前图像；/n确定该图像序列中的该标准化当前图像的当前全局运动向量，其中，该当前全局运动向量对应至在该标准化当前图像与关联该图像序列的标准化参考图像之间该胶囊相机所作的运动；以及/n依据该当前全局运动向量及针对在标准化初始图像与该标准化当前图像之间的先前图像导出的先前全局运动向量，确定在该胃肠道中的该胶囊相机的行进距离，其中，从关联该标准化初始图像的初始位置至关联该标准化当前图像的当前位置测量该行进距离。/n

【技术特征摘要】
20181011 US 16/158,1591.一种确定胶囊相机的行进距离的方法，该方法包括：
接收图像序列，其中，当该胶囊相机运动经过胃肠(GI)道时，该胶囊相机撷取该图像序列；
接收关联该胶囊相机与该图像序列中的当前图像中的多个点之间的对象距离的距离信息；
依据该胶囊相机与该当前图像中的该多个点之间的该对象距离标准化该当前图像，以生成标准化当前图像；
确定该图像序列中的该标准化当前图像的当前全局运动向量，其中，该当前全局运动向量对应至在该标准化当前图像与关联该图像序列的标准化参考图像之间该胶囊相机所作的运动；以及
依据该当前全局运动向量及针对在标准化初始图像与该标准化当前图像之间的先前图像导出的先前全局运动向量，确定在该胃肠道中的该胶囊相机的行进距离，其中，从关联该标准化初始图像的初始位置至关联该标准化当前图像的当前位置测量该行进距离。


2.如权利要求1所述的方法，其中，基于该当前全局运动向量与该先前全局运动向量通过累计沿该胃肠道的纵向方向的胶囊运动来估计该行进距离。


3.如权利要求2所述的方法，其中，与沿该胃肠道的该纵向方向的目标全局运动向量关联的胶囊运动及通过将该目标全局运动向量投影至该纵向方向来确定。


4.如权利要求2所述的方法，其中，与给定图像关联的该纵向方向是自与该给定图像关联的运动向量来确定。


5.如权利要求1所述的方法，其中，该图像序列的图像包括全景图像，其中，各全景图像与该胶囊相机周围的一段胃肠道壁的覆盖360度的视场中的场景对应。


6.如权利要求1所述的方法，其中，针对目标图像，通过将该目标图像划分为区块以导出针对该区块的单独运动向量来导出一个全局运动向量，并自该单独运动向量导出该一个全局运动向量。


7.如权利要求1所述的方法，其中，针对目标图像，通过在该目标图像与目标参考图像之间应用仿射运动模型来导出一个全局运动向量。


8.如权利要求1所述的方法，还包括提供将该行进距离与该图像序列的图像关联的信息。


9.如权利要求8所述的方法，其中，将该行进距离与该图像序列的该图像关联的该信息包括当前行进距离以及相应图像的识别。


10.如权利要求1所述的方法，其中，该标准化当前图像在时间上是在该标准化初始图像之前，并沿该胶囊相机行进的逆向测量该行进距离。


11.如权利要求1所述的方法，其中，该标准化当前图像在时间上是在该标准化初始图像之后，并沿该胶囊相机行进的正向测量该行进距离。


12.一种用于确定胶囊相机的行进距离的系统，该系统包括一个或多个电子电路或处理器，其经配置以：

【专利技术属性】
技术研发人员：王康怀，
申请(专利权)人：卡普索影像公司，
类型：发明
国别省市：美国;US