膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及其三維成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于觀察被檢者體內(nèi)的消化道，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括膠囊內(nèi)窺鏡、用以對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的三維成像裝置、以及用以顯示三維模型的顯示裝置；所述膠囊內(nèi)窺鏡包括呈膠囊狀的殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)的攝像裝置、用于處理攝像裝置拍攝的圖像的圖像處理裝置以及用以在圖像處理裝置和三維成像裝置之間通訊的射頻傳輸裝置。通過(guò)三維成像裝置，可使得被檢者體內(nèi)的消化道以三維模型的方式直接顯示于顯示裝置上，使用者可用肉眼直接觀察，操作便捷。
【專利說(shuō)明】
膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及其三維成像方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及其三維成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)由于其安全性、可靠性以及診斷過(guò)程中的舒適性等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛認(rèn)可并應(yīng)用于胃腸道疾病的診斷中。膠囊內(nèi)窺鏡具備攝像單元和使用LED燈構(gòu)成的照明裝置以及無(wú)線通訊裝置等，并內(nèi)置于大小可供人口服的膠囊殼體中，通過(guò)由被檢者從口吞服，能夠在通過(guò)體腔的過(guò)程中對(duì)胃或腸道等進(jìn)行拍攝。膠囊內(nèi)窺鏡也可將拍攝信息通過(guò)無(wú)線裝置發(fā)送到外部，外部設(shè)備接收拍攝信息，再顯示在顯示設(shè)備上。在人體胃腸道無(wú)痛苦、無(wú)創(chuàng)傷的狀態(tài)下，醫(yī)護(hù)人員可根據(jù)顯示設(shè)備上的圖像對(duì)被檢者進(jìn)行胃腸道疾病的診斷。
[0003]目前使用的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的成像方式均為二維圖像，為了使膠囊內(nèi)窺鏡更加靈活、可控、效率更高，研究中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三維成像。然而該虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未采用三維建模技術(shù)，最后還需要通過(guò)特殊的頭盔或者眼鏡或者顯示來(lái)供醫(yī)生使用，才能觀察到三維圖像，并且操作過(guò)程中也不方便，并不能完全實(shí)現(xiàn)三維成像。并且，由于膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)動(dòng)方向及拍攝角度不可控制，從而導(dǎo)致無(wú)法拍攝整個(gè)消化道的三維圖像，且觀察胃部及小腸等圖像的觀察視角也有限。
[0004]因此，必須設(shè)計(jì)一種方便使用的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及其成像方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，其目的在于提供一種可讓使用者直接用肉眼觀察的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于觀察被檢者體內(nèi)的消化道，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括膠囊內(nèi)窺鏡、用以對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的三維成像裝置、以及用以顯示三維模型的顯示裝置;所述膠囊內(nèi)窺鏡包括呈膠囊狀的殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)的攝像裝置、用于處理攝像裝置拍攝的圖像的圖像處理裝置以及用以在圖像處理裝置和三維成像裝置之間通訊的射頻傳輸裝置。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述攝像裝置包括用于模擬人眼的兩個(gè)攝像單元，該兩個(gè)攝像單元固定于膠囊內(nèi)窺鏡所包括的電路板上且相互間隔設(shè)置。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩個(gè)攝像單元之間間隔Icm至2cm。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述殼體包括相互配合連接的透明殼體和不透明殼體，所述攝像裝置朝向所述透明殼體設(shè)置。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有照明裝置。
[0011 ]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括有運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括固定于殼體內(nèi)部的磁鐵、固定于殼體內(nèi)的用以探測(cè)/記錄膠囊內(nèi)窺鏡位置、姿態(tài)信息的磁傳感器、以及設(shè)置于殼體外部用以控制所述膠囊內(nèi)窺鏡運(yùn)動(dòng)的永磁體。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維成像裝置包括:三維坐標(biāo)計(jì)算模塊，用以在拍攝過(guò)程中根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡的位置、姿態(tài)信息及攝像裝置所拍攝的圖像，計(jì)算膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)壁的空間坐標(biāo)信息，該空間坐標(biāo)信息也被稱作點(diǎn)云;隨著膠囊內(nèi)窺鏡的位置變化，形成一系列點(diǎn)云;三維點(diǎn)云融合模塊，用以將一系列點(diǎn)云融合形成完整的消化道點(diǎn)云;三維模型重建模塊，用以根據(jù)消化道點(diǎn)云對(duì)攝像裝置所拍攝的圖像進(jìn)行三維重建形成消化道的三維模型。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維成像裝置還包括:攝像裝置校準(zhǔn)模塊，用以在拍攝之前校準(zhǔn)攝像裝置的鏡頭參數(shù);三維點(diǎn)云降噪模塊，用以對(duì)拍攝及計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的誤差點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法，用于形成被檢者體內(nèi)消化道完整的三維建模，所述方法包括:攝像裝置拍攝被檢者體內(nèi)消化道的圖像；圖像處理裝置對(duì)攝像裝置所拍攝的圖像進(jìn)行處理;射頻傳輸裝置將處理后的圖像傳送至三維成像裝置;三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模;將建立好的三維模型映射于顯示裝置上。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括固定于殼體內(nèi)部的磁鐵、固定于殼體內(nèi)部用于探測(cè)/記錄所述膠囊內(nèi)窺鏡位置、姿態(tài)信息的磁傳感器，以及設(shè)置于殼體外部并且可控制所述膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)動(dòng)的永磁體;在三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模之前，設(shè)置于膠囊內(nèi)窺鏡外部的所述永磁體通過(guò)控制磁鐵的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)來(lái)控制膠囊內(nèi)窺鏡在消化道中的運(yùn)動(dòng)，所述磁傳感器探測(cè)/記錄所述膠囊內(nèi)窺鏡的位置、姿態(tài)信息并且將位置、姿態(tài)信息發(fā)送至三維成像裝置。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的步驟具體包括:根據(jù)接收到的膠囊內(nèi)窺鏡的位置、姿態(tài)信息及攝像裝置所拍攝的圖像，計(jì)算出膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)壁的空間坐標(biāo)信息，該空間坐標(biāo)信息也被稱作為點(diǎn)云；隨著永磁鐵控制膠囊內(nèi)窺鏡位置、姿態(tài)變化，形成一系列點(diǎn)云;將上述一系列點(diǎn)云組合形成被檢者體內(nèi)完整的消化道點(diǎn)云;根據(jù)消化道點(diǎn)云對(duì)攝像裝置所拍攝的圖像進(jìn)行三維重建形成消化道完整的三維模型。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維成像裝置根據(jù)圖像信息對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的步驟還包括:在攝像裝置對(duì)被檢者體內(nèi)的消化道進(jìn)行拍攝之前，對(duì)攝像裝置的鏡頭參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并根據(jù)校準(zhǔn)后的鏡頭參數(shù)計(jì)算出攝像裝置的相對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三維成像裝置根據(jù)圖像信息對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的步驟還包括:將上述點(diǎn)云組合之前，對(duì)拍攝及計(jì)算坐標(biāo)時(shí)產(chǎn)生的噪聲點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:所述膠囊內(nèi)窺鏡通過(guò)攝像裝置拍攝消化道的圖像，并將所拍攝的圖像通過(guò)三維成像裝置以形成三維模型映射于顯示裝置上，使得使用者可通過(guò)肉眼直接觀察，而不需要借助頭盔眼鏡都工具，使用方便。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡的示意圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡的俯視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0024]如圖1至3所示，本發(fā)明提供了一種膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，應(yīng)用于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括膠囊內(nèi)窺鏡100、用以根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡100拍攝的圖像對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的三維成像裝置300、用以控制膠囊內(nèi)窺鏡100在消化道內(nèi)活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制裝置(圖中未示出)、以及用以顯示三維模型的顯示裝置200。所述顯示裝置200可以為各種電子設(shè)備的顯示屏，例如電腦的顯示屏等。所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括設(shè)置固定于膠囊內(nèi)窺鏡100內(nèi)的可控制帶動(dòng)膠囊內(nèi)窺鏡100運(yùn)動(dòng)的磁鐵2，設(shè)置于膠囊內(nèi)窺鏡100內(nèi)部并且用以探測(cè)/記錄膠囊內(nèi)窺鏡100位置的磁傳感器9，以及設(shè)置于膠囊內(nèi)窺鏡100外部用以控制所述膠囊窺鏡100運(yùn)動(dòng)的永磁體500。
[0025]如圖1所示，所述膠囊內(nèi)窺鏡100包括呈膠囊狀的殼體1、設(shè)置于殼體I內(nèi)的攝像裝置3、用于控制攝像裝置3并對(duì)攝像裝置3所拍攝的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的圖像處理裝置4、以及在圖像處理裝置4和三維成像裝置之間通訊的射頻傳輸裝置5。所述膠囊內(nèi)窺鏡100還包括有對(duì)被檢者消化道內(nèi)部進(jìn)行照明的照明裝置6、用以給膠囊內(nèi)窺鏡100供電的電源7、上述磁鐵2、磁傳感器9、以及電路板8。
[0026]所述殼體I由相互配合連接的透明殼體11和不透明殼體12組成，并且所述透明殼體11和不透明殼體12形狀呈條狀且相互配合。
[0027]所述電路板8位于所述透明殼體11和不透明殼體12的交界面處，所述電路板8包括暴露于透明殼體11的一側(cè)面以及暴露于不透明殼體12的另一側(cè)面。所述照明裝置6及攝像裝置3設(shè)置于電路板8暴露于透明殼體11的一側(cè)面;所述射頻傳輸裝置5、磁鐵2、電源7、圖像處理裝置4設(shè)置于電路板8暴露于不透明殼體12的一側(cè)面。
[0028]所述攝像裝置3包括用于模擬人眼的兩個(gè)攝像單元30，該兩個(gè)攝像單元30固定于電路板8上并相互間隔，間隔距離在I厘米(cm)至2厘米(cm)之間。每個(gè)攝像單元30包括固定于電路板8上的圖像傳感器31以及固定于圖像傳感器31上的光學(xué)透鏡32。所述圖像傳感器31為用以拍攝被檢者體內(nèi)圖像的CMOS等，光學(xué)透鏡32使得圖像能夠成像于圖像傳感器31的受光面。
[0029]所述照明裝置6通常設(shè)置為L(zhǎng)ED等發(fā)光二極管，用于發(fā)出對(duì)攝像裝置3的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行照明的可見(jiàn)光，例如白色光，可對(duì)攝像裝置3拍攝過(guò)程中起到照明作用。本發(fā)明中，所述照明裝置6采用3-7個(gè)LED，并均勻的分布在攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30的周圍，在本實(shí)施方式中，如圖2所示，所述照明裝置6采用7個(gè)，則攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30之間設(shè)有一個(gè)LED，任意一攝像單元30的周圈均勻分布有四個(gè)LED。
[0030]所述圖像處理裝置4為具有控制與處理功能的專用集成電路芯片ASIC，可實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡100拍攝圖像的控制。并且，所述圖像處理裝置4可處理攝像裝置3所拍攝的圖像，所述處理指對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行格式上的處理，例如將圖像壓縮成JPEG或JPEG-LS等格式圖片。所述圖像處理裝置4也可確保攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30拍攝圖像的同步性。
[0031]磁鐵2主要由一個(gè)鐵氧磁體構(gòu)成，可以產(chǎn)生一個(gè)比地磁場(chǎng)高的局部磁場(chǎng)，在本實(shí)施方式中，磁鐵2為一個(gè)磁偶極子。磁傳感器9通過(guò)采集膠囊內(nèi)窺鏡100位置、姿態(tài)信息可確定膠囊內(nèi)窺鏡100的空間位置，由外部永磁體控制內(nèi)部磁體2從而實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡100的主動(dòng)控制定位。并且，外部永磁體可控制磁鐵2的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，由于磁鐵2固定于殼體I內(nèi)，因而外部永磁體可根據(jù)內(nèi)部磁傳感器9采集到的位置、姿態(tài)信息相應(yīng)的控制所述膠囊內(nèi)窺鏡100的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。并且，所述磁傳感器9可實(shí)時(shí)探測(cè)/記錄所述膠囊內(nèi)窺鏡100的位置、姿態(tài)信息，并將該位置、姿態(tài)信息發(fā)送給三維成像裝置。
[0032]所述三維成像裝置通常設(shè)置于一臺(tái)計(jì)算裝置(例如電腦)上，用于接收膠囊內(nèi)窺鏡100所拍攝的圖像，并根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡100拍攝的圖像對(duì)消化道進(jìn)行三維建模。所述三維成像裝置包括:
[0033]攝像裝置校準(zhǔn)模塊，用以在拍攝之前對(duì)攝像裝置3的鏡頭參數(shù)等進(jìn)行校準(zhǔn)，并根據(jù)校準(zhǔn)后的鏡頭參數(shù)計(jì)算出攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30的相對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0034]三維坐標(biāo)計(jì)算模塊，用以將鏡頭參數(shù)、相對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)矩陣作為參數(shù)，并根據(jù)接收到的膠囊內(nèi)窺鏡100的位置、姿態(tài)信息以及攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30所拍攝的圖像，來(lái)計(jì)算出膠囊內(nèi)窺鏡100所在消化道內(nèi)壁的空間坐標(biāo)信息，該空間坐標(biāo)信息也被稱作為點(diǎn)云；
[0035]三維點(diǎn)云降噪模塊，用以對(duì)拍攝或計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的誤差點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理；
[0036]三維點(diǎn)云融合模塊，用以將點(diǎn)云融合形成完整的消化道點(diǎn)云；
[0037]三維模型重建模塊，用以根據(jù)消化道點(diǎn)云對(duì)攝像裝置3所拍攝的圖像進(jìn)行三維重建形成消化道的三維模型。
[0038]因此，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法包括:
[0039]攝像裝置3拍攝被檢者體內(nèi)消化道的圖像；
[0040]圖像處理裝置4對(duì)攝像裝置3所拍攝的圖像進(jìn)行處理；
[0041 ]射頻傳輸裝置5將處理后的圖像傳送至三維成像裝置；
[0042]三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模；
[0043]將建立好的三維模型映射于顯示裝置上。
[0044]進(jìn)一步的，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法具體為:
[0045]S1:在拍攝之前，攝像裝置校準(zhǔn)模塊校準(zhǔn)攝像裝置3的鏡頭參數(shù)，并根據(jù)校準(zhǔn)后的鏡頭參數(shù)計(jì)算出攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30的相對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0046]S2:膠囊內(nèi)窺鏡100進(jìn)入消化道預(yù)設(shè)位置處以后，圖像處理裝置4控制兩個(gè)攝像裝置3同時(shí)拍攝，照明裝置6對(duì)消化道內(nèi)壁進(jìn)行照明，所述預(yù)設(shè)位置可以為胃部、腸道等位置；
[0047]S3:圖像處理裝置4對(duì)攝像裝置3所拍攝的圖像進(jìn)行格式處理，例如壓縮處理成JPEG或JPEG-LS等格式；
[0048]S4:射頻傳輸裝置5將壓縮處理后的圖像傳輸給三維模型重建模塊；
[0049]S5:拍攝過(guò)程中，磁傳感器9采集膠囊內(nèi)窺鏡100的位置、姿態(tài)信息，并將位置、姿態(tài)信息實(shí)時(shí)傳輸給三維坐標(biāo)計(jì)算模塊；
[0050]S6:三維坐標(biāo)計(jì)算模塊將鏡頭參數(shù)、相對(duì)位移、旋轉(zhuǎn)矩陣作為參數(shù)，根據(jù)接收到的膠囊內(nèi)窺鏡100的位置、姿態(tài)信息以及攝像裝置3所拍攝的圖像，計(jì)算出膠囊內(nèi)窺鏡100在消化道內(nèi)壁的空間坐標(biāo)信息，該計(jì)算產(chǎn)生的空間坐標(biāo)信息被稱作點(diǎn)云;隨著外部永磁體500控制膠囊內(nèi)窺鏡100位置的改變，形成一系列的點(diǎn)云；
[0051]S7:在拍攝圖像及計(jì)算誤差時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些誤差，從而形成噪聲點(diǎn)云，則需要通過(guò)三維點(diǎn)云降噪模塊對(duì)這些噪聲點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理；
[0052]S8:拍攝結(jié)束后，三維點(diǎn)云融合模塊將上述一系列點(diǎn)云組合形成被檢者體內(nèi)完整的消化道點(diǎn)云；
[0053]S9:三維模型重建模塊根據(jù)消化道點(diǎn)云對(duì)攝像裝置3所拍攝的圖像進(jìn)行三維重建，形成完整的消化道的三維模型；
[0054]S10:將重建后的三維模型映射于顯示裝置上，即使用者可通過(guò)肉眼觀察被檢者體內(nèi)消化道的三維模型。并且通過(guò)坐標(biāo)變換，該三維模型還可以提供內(nèi)視圖、展開(kāi)視圖、剖面圖等三種或三種以上不同的視圖模式，從而可以用不同的視角來(lái)觀察消化道的三維模型。
[0055]其中，上述S4和S5步驟順序可顛倒，也可同時(shí)進(jìn)行，但是，膠囊內(nèi)窺鏡100位于一個(gè)位置時(shí)的位置、姿態(tài)信息必須與在該位置處拍攝形成的圖像一一對(duì)應(yīng)。另外，上述S8和S9步驟可同時(shí)進(jìn)行，即在融合一系列點(diǎn)云時(shí)，將格式處理后的圖像同步進(jìn)行拼接，則消化道點(diǎn)云和消化道的三維模型同步完成。
[0056]本發(fā)明的膠囊內(nèi)窺鏡100系統(tǒng)及其控制方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，具體如下:
[0057]1.本發(fā)明中的膠囊內(nèi)窺鏡100的殼體I包括透明殼體11和不透明殼體12，且相互配合，攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30均朝向所述透明殼體11設(shè)置;因而，攝像裝置3的拍攝視角更加的寬闊，且攝像裝置3的兩個(gè)攝像單元30之間間隔l-2cm，能更好的模擬人眼。
[0058]2.本發(fā)明中的膠囊內(nèi)窺鏡100通過(guò)外部永磁體500對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡100進(jìn)行定位和運(yùn)動(dòng)控制，則可以對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡100的位置進(jìn)行主動(dòng)控制，解決了現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡100只依靠消化道的婦動(dòng)來(lái)運(yùn)動(dòng)的缺點(diǎn)。
[0059]3.通過(guò)三維成像裝置，對(duì)被檢者體內(nèi)消化道進(jìn)行三維立體建模，使用者可直接通過(guò)肉眼觀察，從而避免使用者需要借助頭盔、眼鏡等裝置才能觀察三維模型的不便;并且，可對(duì)三維模型進(jìn)行操作，從不同的角度對(duì)三維模型進(jìn)行觀察，從而極大的方便了醫(yī)護(hù)人員的診斷過(guò)程，使得診斷過(guò)程更加清晰、可控，對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡100領(lǐng)域具有很高的實(shí)用性及發(fā)展前景。
[0060]4.通過(guò)上述三維建模的方法，利用點(diǎn)云將攝像裝置3拍攝的圖像融合在一起，使得建立后的三維模型更加完整、立體。
[0061]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0062]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于觀察被檢者體內(nèi)的消化道，其特征在于，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括膠囊內(nèi)窺鏡、用以對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的三維成像裝置、以及用以顯示三維模型的顯示裝置;所述膠囊內(nèi)窺鏡包括呈膠囊狀的殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)的攝像裝置、用于處理攝像裝置拍攝的圖像的圖像處理裝置以及用以在圖像處理裝置和三維成像裝置之間通訊的射頻傳輸裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像裝置包括用于模擬人眼的兩個(gè)攝像單元，該兩個(gè)攝像單元固定于膠囊內(nèi)窺鏡所包括的電路板上且相互間隔設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)攝像單元之間間隔I cm至2cm ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體包括相互配合連接的透明殼體和不透明殼體，所述攝像裝置朝向所述透明殼體設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有照明裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括有運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括固定于殼體內(nèi)部的磁鐵、固定于殼體內(nèi)的用以探測(cè)/記錄膠囊內(nèi)窺鏡位置、姿態(tài)信息的磁傳感器、以及設(shè)置于殼體外部用以控制所述膠囊內(nèi)窺鏡運(yùn)動(dòng)的永磁體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述三維成像裝置包括: 三維坐標(biāo)計(jì)算模塊，用以在拍攝過(guò)程中根據(jù)膠囊內(nèi)窺鏡的位置、姿態(tài)信息及攝像裝置所拍攝的圖像，計(jì)算膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)壁的空間坐標(biāo)信息，該空間坐標(biāo)信息也被稱作點(diǎn)云;隨著膠囊內(nèi)窺鏡的位置變化，形成一系列點(diǎn)云； 三維點(diǎn)云融合模塊，用以將一系列點(diǎn)云融合形成完整的消化道點(diǎn)云； 三維模型重建模塊，用以根據(jù)消化道點(diǎn)云對(duì)攝像裝置所拍攝的圖像進(jìn)行三維重建形成消化道的三維模型。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述三維成像裝置還包括: 攝像裝置校準(zhǔn)模塊，用以在拍攝之前校準(zhǔn)攝像裝置的鏡頭參數(shù)； 三維點(diǎn)云降噪模塊，用以對(duì)拍攝及計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的誤差點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理。9.一種用于如權(quán)利要求1所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法，用于形成被檢者體內(nèi)消化道完整的三維建模，其特征在于，所述方法包括: 攝像裝置拍攝被檢者體內(nèi)消化道的圖像； 圖像處理裝置對(duì)攝像裝置所拍攝的圖像進(jìn)行處理； 射頻傳輸裝置將處理后的圖像傳送至三維成像裝置； 三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模； 將建立好的三維模型映射于顯示裝置上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法，其特征在于，所述膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置包括固定于殼體內(nèi)部的磁鐵、固定于殼體內(nèi)部用于探測(cè)/記錄所述膠囊內(nèi)窺鏡位置、姿態(tài)信息的磁傳感器，以及設(shè)置于殼體外部并且可控制所述膠囊內(nèi)窺鏡的運(yùn)動(dòng)的永磁體;在三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模之前，設(shè)置于膠囊內(nèi)窺鏡外部的所述永磁體通過(guò)控制磁鐵的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)來(lái)控制膠囊內(nèi)窺鏡在消化道中的運(yùn)動(dòng)，所述磁傳感器探測(cè)/記錄所述膠囊內(nèi)窺鏡的位置、姿態(tài)信息并且將位置、姿態(tài)信息發(fā)送至三維成像裝置。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法，其特征在于，所述三維成像裝置對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的步驟具體包括: 根據(jù)接收到的膠囊內(nèi)窺鏡的位置、姿態(tài)信息及攝像裝置所拍攝的圖像，計(jì)算出膠囊內(nèi)窺鏡在消化道內(nèi)壁的空間坐標(biāo)信息，該空間坐標(biāo)信息也被稱作為點(diǎn)云；隨著永磁鐵控制膠囊內(nèi)窺鏡位置、姿態(tài)變化，形成一系列點(diǎn)云； 將上述一系列點(diǎn)云組合形成被檢者體內(nèi)完整的消化道點(diǎn)云； 根據(jù)消化道點(diǎn)云對(duì)攝像裝置所拍攝的圖像進(jìn)行三維重建形成消化道完整的三維模型。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法，其特征在于，所述三維成像裝置根據(jù)圖像信息對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的步驟還包括: 在攝像裝置對(duì)被檢者體內(nèi)的消化道進(jìn)行拍攝之前，對(duì)攝像裝置的鏡頭參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，并根據(jù)校準(zhǔn)后的鏡頭參數(shù)計(jì)算出攝像裝置的相對(duì)位移和旋轉(zhuǎn)矩陣。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的三維成像方法，其特征在于，所述三維成像裝置根據(jù)圖像信息對(duì)消化道進(jìn)行三維建模的步驟還包括: 將上述點(diǎn)云組合之前，對(duì)拍攝及計(jì)算坐標(biāo)時(shí)產(chǎn)生的噪聲點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理。
【文檔編號(hào)】A61B1/04GK105942959SQ201610382301
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】張皓, 袁文金, 劉浩
【申請(qǐng)人】安翰光電技術(shù)（武漢）有限公司