一种双图传感器的数码无线传输内窥镜系统技术方案

一种双图像传感器的数码无线传输内窥镜系统，包括可吞服无线摄像药丸、无线接收模块、控制电路、存储系统及计算机图像采集系统。可吞服无线摄像药丸包括双光学系统和双ＣＭＯＳ图像传感器、图像压缩与缓存电路、无线数字信号发射模块、图像切换控制电路、发射天线和电池；双光学系统和双ＣＭＯＳ图像传感器分别设置在药丸的两侧，两个ＣＭＯＳ图像传感器通过图像传感器驱动电路、图像压缩与缓存电路以及通过图像切换控制电路，轮流将两图像压缩与缓存电路中的输出数据发送出去。本系统通过采用双ＣＭＯＳ图像传感器，增加观察的视野，利用形成立体视觉，提供观察的深度信息，提高临床诊断的准确性和治疗的有效性；采用数码无线传输方式，提高信号的抗干扰能力和图像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗电子仪器领域，具体涉及一种用于诊断肠道疾患的双CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的数码无线传输内窥镜系统。
技术介绍
相较于传统的胃肠道电子内窥镜而言，无线内窥镜具有比较明显的优势，传统的管状推进式内窥镜(Push Endoscopies)用于消化系统检查，受检者痛苦大，甚至有些病人因恐惧而放弃检查，且不适用于老年、体弱和危险等病人。另外，推进式内窥镜用于消化疾病检查时病人会有感染上传染性疾病的风险，如肝炎、AIDS(获得性免疫缺损综合症)等。无线内窥镜包含一个可吞服的摄像药丸，这些摄像药丸可以采集图像数据，然后将图像数据传输给接收系统，然后由计算机分析处理。从功能上讲，医用无线电内窥镜系统可以克服传统的推进式内窥镜的缺点，无创伤、减小患者痛苦，通过吞咽进入肠道，可以对食道、胃、小肠和大肠进行特定和非特定位置图像拍摄和分析，从而可以对整个消化道系统进行检测，克服了传统推进式内窥镜只能检测胃部以上部位的缺陷。同时，医用无线电内窥镜可以有效的提高病灶的检出率，它可以将现有推进式内窥镜的病灶检出率从70％左右提高到90％以上。但是，现有的无线内窥镜也存在多方面的不足首先，已有的无线内窥镜采用单图像传感器进行图像采集，观察范围相对狭小，仅对摄像头正前方狭小区域的肠壁进行观察，无法观察两侧肠壁，有可能漏过病灶；其次，单图像传感器获取的是二维平面图像信息，无法形成立体视觉，内窥镜图像中的目标区域缺少深度信息造成医生在观察时，看不出目标区不同组织之间的深度位置关系；再次，现有的肠道无线内窥镜采用模拟信号无线传输方式，易受外界干扰，图像信号传输不稳定，影响图像传输的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有无线内窥镜存在的不足，提出一种双CMOS图像传感器的数码无线传输内窥镜系统，通过采用双CMOS图像传感器，大大增加观察的视野，提高病灶的检出率；利用双CMOS图像传感器形成立体视觉，通过三维立体显示，进一步提供内窥镜观察的深度信息，可以大大提高临床诊断的准确性和治疗的有效性；采用数码无线传输方式，可以提高信号的抗干扰能力和图像质量。本专利技术的技术方案如下用于检查人体胃肠道功能的无线内窥镜系统，它包括可吞服无线摄像药丸、无线接收模块、控制电路、存储系统及计算机图像处理系统。可吞服无线摄像药丸包括有双光学系统和双CMOS图像传感器、图像压缩与缓存电路、数字信号发射电路、天线、电池、图像切换控制电路。双光学系统和双CMOS图像传感器分别设置在药丸的两侧，双光学系统内有照明装置。两个CMOS图像传感器分别带有各自的图像传感器驱动电路，两个CMOS图像传感器的输出线分别连接各自的图像压缩与缓存电路，产生的图像存储在各自的图像压缩与缓存电路中，通过图像切换控制电路，轮流将两个图像压缩与缓存电路中的输出数据线与数字无线发射电路相连，通过天线将图像发送出去。所述的无线接收装置是便携式的，体积很小。该装置采用数字无线接收模块，控制电路采用数字信号处理器DSP及现场可编程门阵列FPGA控制电路，存储系统采用大容量FLASH存储器。与计算机的通讯采用USB接口，可以大大提高数据的传输速度。本装置首先对无线摄像药丸的结构有所改进，采用了两个CMOS图像传感器，每个图像传感器接收各自一侧的图像，当摄像药丸中的照明装置发出的光照到小肠壁，经反射，通过光学系统，图像被CMOS图像传感器接收到。这样，接收的图像视野范围比原来大一倍。采用CMOS图像传感器，CMOS和CCD相比，CMOS图像传感器具有体积小，耗电量不到CCD的1/10，售价也比CCD便宜1/3的优点。CMOS传感器的最大优势，是它具有高度系统整合的条件。理论上，所有图像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC...等，都可集成在一颗晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片(Back-end Chip)、快闪记忆体(Flash RAM)等也可整合成单晶片(SYSTEM-ON-CHIP)，以达到降低整机生产成本的目的。考虑到电池容量小，选用微型化和低功耗的CMOS图像传感器。本系统拟选用Micron公司生产的图像传感器。CMOS图像传感器的输出制式有模拟和数字两种方式，本系统的发送方式采用数码无线传输方式，另外由于数码相机和照相手机的发展很快，相应的数字输出式CMOS图像传感器业发展很快，体积很小、功耗极低，所以本装置的图像传感器也采用数字输出方式的CMOS图像传感器。一般采用8位输出的数字图像传感器，大小有1/7″左右。在采用了两个CMOS图像传感器的情况下，由于本药丸的发射装置仍只有一个，因此本装置采用了图像压缩与缓存电路和图像切换控制电路，两个图像传感器的图像切换轮流传送，一个图像传感器的一帧图像传输完后，由控制电路判断，然后等待并传输另一个图像传感器的图像。由于小肠的蠕动极慢，药丸的运动也极慢，这两帧图像好像是同时拍到的。CMOS图像传感器的输出速度和数字无线发送模块的速度往往是不一致的，中间必须用缓存模块加以缓冲。CMOS图像传感器将采集到的一帧图像数据存入缓存模块，通过控制电路的切换与数字无线发送模块相连，然后发送出去。该帧图像发送出去后，控制电路切换到另一图像传感器，再将这个图像传感器的一帧图像输入缓存模块中，然后由数字无线模块发送出去。数字无线发射模块工作频率在UHF频段，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在-25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。可吞服的无线摄像药丸采用两到四节纽扣电池供电，电压3或6伏。同时，在接收装置的设计上，本系统采用了相应的数字无线接收模块，由DSP和FPGA控制器控制将接收模块接收到的数据进行一定的图像处理，DSP拟采用TI公司生产的TMS320C6000系列数字信号处理器，利用其运行速度极高的特点，将接收到的图像信号先进行图像处理，如降噪、图像增强、图像压缩等，然后存入大容量FLASH存储器，大约要存储5万张左右图像。通过DSP的数字信号处理，可以大大节约数据存储空间，在后期诊断过程中，不必再进行图像处理，可以节约大量的时间。存储在FLASH存储器中的图像，通过USB接口，可以很快将数据传输入计算机。对于USB1.1版本而言，传输速度高达12Mbps，相对于计算机串行接口传输数据速度115Kbps，速度快了上百倍。计算机主机将传输过来的肠道图像数据进行保存，可以在显示器的窗口上显示，可以观察单帧图像，也可进行视频回放。由此可见，本系统总体来说具有以下优点通过采用双CMOS图像传感器，大大增加观察的视野，提高病灶的检出率；利用双CMOS图像传感器形成立体视觉，通过计算机处理后，形成三维立体显示，进一步提供内窥镜观察的深度信息，可以大大提高临床诊断的准确性和治疗的有效性；采用数码无线传输方式，可以提高信号的抗干扰能力和图像质量。采用便携式数码无线接收系统，体积很小，检查时可以随身携带，不影响受检者的日常生活、工作。无线接收系统和计算机主机的通信采用USB方式进行通讯，可以大大节约时间。利用高速DSP先期对图像信号进行处理和压缩，可以大大节约数据存储空间和数据处理时间。附图说明图1是本专利技术所设计的双CMOS图像传感器数码传输无线内窥镜系统的结构框图。图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双图像传感器的数码无线传输内窥镜系统，包括可吞服无线摄像药丸、无线接收模块、控制电路、存储系统及计算机图像采集系统，其特征在于：可吞服无线摄像药丸包括有双光学系统和双ＣＭＯＳ图像传感器、图像压缩与缓存电路、无线数字信号发射模块、图像切换控制电路、发射天线和电池；双光学系统和双ＣＭＯＳ图像传感器分别设置在药丸的两侧，双光学系统内有照明装置；两个ＣＭＯＳ图像传感器分别带有各自的图像传感器驱动电路，两个ＣＭＯＳ图像传感器分别连接各自的图像压缩与缓存电路，产生的图像存储在各自的图像压缩与缓存电路中，通过图像切换控制电路，轮流将两个图像压缩与缓存电路中的输出数据线与无线数字信号发射模块相连，通过发射天线将图像发送出去。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张思杰，彭承琳，郑小林，刘艳，皮喜田，侯文生，闵敏，杨丽，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]