基于图像识别技术的可调节拍摄速率的无线胶囊内窥镜系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无线胶囊内窥镜系统，所述无线胶囊内窥镜至少包括先进入体内进行体内拍摄作为参考图像的第一无线胶囊内窥镜和根据第一无线胶囊内窥镜体内拍摄的参考图像信息调节自身拍摄速率的第二无线胶囊内窥镜。该系统基于疑似病变区域有针对性的改变拍摄速率，增加了有效地疑似病变区域的照片量，即增加了更需观测的照片占总的照片数量的比例，降低了后期图像处理和筛选的负担，同时也更有利于医生的诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过现有的图像识别技术侦测疑似病变区域，并调节拍摄速率的无线胶囊内窥镜系统及方法。
技术介绍
人类使用内窥镜来侦测体内器官的历史可追溯到19世纪，1806年德国科学家 Philipp Bozzini首次专利技术了使用烛光侦测人体膀胱和肠道的内窥镜雏形。此后，不同种类的内窥镜(如胃镜，用以侦测胃部病变；结肠镜，用以检测肠道病变)被不断地发展与改进，用以帮助医生对病人进行活体消化系统的病症检测。在过去的十多年中，内窥镜相关的科学技术得到了迅速的发展，特别是一种能用于弥补并提升胃镜和结肠镜的医学辅助设备——无线胶囊内窥镜的诞生，使同时检测胃部及肠道病症变成了可能。不同于传统内窥镜的使用方法，在应用胶囊内窥镜时，医生无需将带软管的内镜塞入病人体内。患者进行诊察时可保持正常活动和生活。由于胶囊内窥镜可供人吞服，其具有较小的体积，因此很大程度降低了传统内窥镜(带软质管道的)给病人带来的痛苦；而且方便卫生，得到了医学界的认可。同时，胃镜及结肠镜等传统内窥镜因软管长度及可弯曲度的限制导致其可深入人体观测的范围有限，而无线胶囊内窥镜的应用为观测人体小肠段的病变提供了可能性。无线胶囊内窥镜是一种胶囊外形的小型电子医疗设备，内置提供光源的LED、用于捕捉图像的成像系统、多种传感器、用于提供各模块的电源的电池、发射模块和天线(传输和处理信号)等元件。目前已被应用的无线胶囊内窥镜，如由Olympus医药公司研发的M2A 型胶囊内镜(尺寸为IlmmX 27mm)，在被人体吞入后，可连续工作7 8小时，其间，会以每秒两帧的速率对消化系统进行拍照，最终获取约50，000张彩色图片。胶囊外壳是由特殊生物材料密封，可抵抗胃酸和强大的消化酶。被病人吞咽后，胶囊内镜可由消化道蠕动或定位控制系统的牵引慢慢的推进或在病兆部位停留，为长达5-7米的小肠全段提供有效的检查手段。然而，目前胶囊可获取的图像质量有限，使得传统的胶囊图像拍摄和处理方式并未达到最理想的效果，存在误诊的可能性。且由于胶囊的移动依赖于消化器官的蠕动，其即时运动速率由于不同器官环境的差异和不同个体间消化能力的差异等各不相同，使得基于现有的图像处理方法和图像拍摄速率的胶囊系统的确诊率并不完美，即当胶囊运动速率较快时存在一定的漏诊可能。2011年2月，《中国内镜杂志》发表的《胶囊内镜、双气囊内镜单独与联合运用对小肠疾病诊断效力的卫生经济学评》中指出单独使用无线胶囊内窥镜的诊断成功率为81. 73%，只有在同双气囊内镜(仍为放置于长管道内的传统内视镜)同时使用时才能使确诊率达到90. 56%。应用更智能的图像处理方法是改善确诊率的好方法。Given Imaging Ltd.曾于 2007年4月发布了一篇关于在无线胶囊内窥镜中使用将所拍摄的图像与已有的数据库图像特征匹配的技术和方法的编号为JP200710M58的专利(同时发表为编号为EP1770570 和AU2006220372的专利)。这种技术通过将无线胶囊内窥镜拍摄到的图片传输至体外装置并将这些照片与体外处理系统中数据库内的病变特征图像进行对比与匹配，再显示出与数据库中病症特征吻合的拍摄结果。由此增加了系统对疑似病变区域的敏感度，方便医生的检测，且缩短了检测时间。然而，此种方法依旧有因胶囊在病变区域移动速度较快致使在不改变拍照速率的情况下拍摄照片数量有限的情况，由此仍存在较大的漏检可能性。提供更多的图像数据亦是提高检测成功率的最有效的办法。但胶囊自身储能有限，如何在无需大幅增加胶囊的能耗的情况下，有效地且有针对性的调节图像拍摄速率成为了决定胶囊效率的重要因素之一。2010年3月公布的编号为CN101674769的中国专利曾提出依据内窥镜胶囊所处不同器官时的胶囊移动速率各不相同的特点，推测胶囊移动到不同器官内所需的时间，再由计时器确定吞咽胶囊后经过的时长，经由内置芯片控制在达到特定预置时间后调节胶囊的拍照速率。这种方法避免了在某些消化器官内因胶囊移动过快(如空间较大的胃部，胶囊可能垂直掉落)而导致的拍摄照片量有限从而不便诊断病情的可能性。但此种方法并未基于疑似病变区域而有针对性的改变拍摄速率，即有效的病变区域的照片量与普通区域的照片量无异，无意义的信息占总信息量的比例较大，为后期图像处理和筛选增加了负担，也不便于医生的观察和诊断。由此可见，现有的无线胶囊内窥镜依旧存在着因图像质量，图像处理方式，拍摄速率，照片信息量等因素的不理想造成的误检和漏检的可能性，是快速有效地帮助医生检测病人病情的一大障碍。基于以上无线胶囊内窥镜的缺陷和现有技术背景，本专利技术提出了通过图像识别技术确定疑似病变区域并提升此类区域内胶囊拍摄图像速率的新型无线胶囊内窥镜系统及方法。
技术实现思路
本专利技术意在提供一种基于图像识别技术的可调节拍摄速率的无线胶囊内窥镜系统及利用此系统进行体内拍摄的方法。解决了现有技术中无线胶囊内窥镜系统由图像处理方式、拍摄速率、照片信息量等因素造成误检和漏检等问题。本专利技术的目的之一在于构造基于图像识别技术的可调节拍摄速率的无线胶囊内窥镜系统，为达成这一目的本专利技术所提供的技术方案是一种基于图像识别技术的可调节拍摄速率的无线胶囊内窥镜系统，包括无线胶囊内窥镜和体外装置，其特征在于所述无线胶囊内窥镜至少包括先进入体内进行体内拍摄作为参考图像的第一无线胶囊内窥镜和根据第一无线胶囊内窥镜体内拍摄的参考图像信息调节自身拍摄速率的第二无线胶囊内窥镜，所述体外装置包括用于接收无线胶囊内窥镜的体内拍摄图像的体外接收装置、用于存储无线胶囊内窥镜的体内拍摄图像的第一储存单元、用于对存储无线胶囊内窥镜的体内拍摄图像进行图像特征识别的图像特征识别装置、 用于存储无线胶囊内窥镜的体内拍摄图像为疑似病变图像的第二储存单元、用于根据第二无线胶囊内窥镜的体内拍摄图像识别结果形成拍摄速度调节指令的拍摄速度控制器和用于与第二无线胶囊内窥镜进行无线通讯传输拍摄速度调节指令的发射器。优选的，所述第一无线胶囊内窥镜包括具有透明区域的第一胶囊壳体、作为光源的第一照明系统、胶囊内拍摄成像的第一光学成像系统、第一控制装置、与体外接收装置通讯将体内拍摄后的图像发射给体外装置的无线发射装置和为第一无线胶囊内窥镜各个模块提供能源的第一能源供应装置，所述第一控制装置、第一光学成像系统、第一照明系统、 无线发射装置、第一能源供应装置均密封在第一胶囊壳体内，所述第一控制装置控制第一光学成像系统进行体内拍摄和控制无线发射装置向体外装置传输图像。优选的，所述第一光学成像系统包括第一图像传感器、与第一图像传感器相连接控制第一图像传感器成像的第一图像传感器控制器，所述第一图像传感器与第一胶囊壳体透明区域间设置的第一凸透镜，所述第一胶囊壳体外侧的光线通过第一凸透镜在第一图像传感器上成像。优选的，所述第一控制装置为胶囊微处理器，所述第一控制装置与第一图像传感器控制器相连接；所述第一图像传感器控制器对第一图像传感器进行操控。优选的，所述无线发射装置为带天线的胶囊无线发射功能模块；所述第一能源供应装置为微型电池。优选的，所述第二无线胶囊内窥镜包括具有透明区域的第二胶囊壳体、作为光源的第二照明系统、胶囊内拍摄成像的第二光学成像系统、第二控制装置、与体外接收装置通讯将体内拍摄后的图像发射给体外装置并与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗天明，林永义，王炤，陈瑾慧，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：