CN102058378B - 无线生物体腔内图像采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线生物体腔内图像采集系统，所述系统包括：图像采集装置、图像接收装置和地板；其中地板位于被测生物体的下方，用于向地板上方空间发射交流电磁能量；图像接收装置包裹被测生物体，用于加强生物体区域的交流电磁场强度，并接收和存储所述图像采集装置发出的图像；图像采集装置位于生物体腔内，用于接收到交流电磁能量后，在生物体腔内采集图像，并将采集到的图像发送到所述图像接收装置。通过本发明，保证了图像采集装置的电量供应，提高了图像采集帧率，从而降低漏检率；提高图像分辨率，延长工作时间，并实现全消化道的图像采集；并且地板和图像采集装置之间无任何有线连接，提高了被测生物体在图像采集过程中的可移动性。

Description

无线生物体腔内图像采集系统及方法

技术领域

本发明涉及医用内视镜技术领域，特别涉及一种无线生物体腔内图像采集系统及方法。

背景技术

消化道疾病侵扰着全球无数的患者，目前对这种疾病的检查最常用和最直接有效的就是内视镜检查，因此内视镜检查系统在消化道疾病的诊断中起着极为重要的作用。现有的常用内视镜系统及其内窥图像的传输都是通过有线来完成的，这些系统都不得不带有引导插管，这不仅给系统的操作带来很多不便，同时还给接受检查的病人带来了很大的不适和痛苦，而且由于有线传输的原因，也导致内视镜所能检查的部位受到了局限，比如无法实现对小肠部分的检查等。随着微电子技术的发展，出现了无线内视镜系统，解决了上述小肠盲区的内视镜检查问题，但现有的无线内视镜系统中采集生物体腔内图像的部分依赖电池供电，由于电池电量有限，一般仅采用较小(例如2帧/秒)的图像采集帧率进行图像采集，因此在对消化道腔体，特别是在胃和大肠等大腔体内进行图像采集时，腔体部位图像遗漏的现象会比较严重。另外，由于电池电量有限，还导致现有无线内视镜系统一般选择较低的图像分辨率以节省电力，并且难以实现全消化道的图像采集。

综上所述，现有的无线生物体腔内图像采集系统受制于电池的有限电量，造成了图像采集帧率低，漏检现象严重，图像分辨率低，且工作时间短，难以实现全消化道的图像采集。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，如何提供一种无线生物体腔内图像采集系统及方法，从而提高图像采集帧率，降低漏检率，提供图像分辨率，延长工作时间，实现全消化道的图像采集。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线生物体腔内图像采集系统，所述系统包括：图像采集装置、图像接收装置和地板；其中所述地板位于被测生物体的下方，用于向地板上方空间发射交流电磁能量；所述图像接收装置包裹被测生物体，用于加强生物体区域的交流电磁场强度，并接收和存储所述图像采集装置发出的图像；所述图像采集装置位于生物体腔内，用于接收到交流电磁能量后，在生物体腔内采集图像，并将采集到的图像发送到所述图像接收装置。

优选地，所述地板包括逆变器和螺旋线圈，所述螺旋线圈的一端开路，另一端与所述逆变器连接；所述逆变器用于向所述螺旋线圈提供交流电流，所述交流电流的频率为指定频率；所述一螺旋线圈用于在所述指定频率上产生共振，从而在空间中形成交流电磁场，发射交流电磁能量。

优选地，所述地板包括多个逆变器和多个螺旋线圈，所述多个逆变器和多个螺旋线圈组成逆变器和螺旋线圈阵列，所述地板判断生物体所在位置并选择与其最近的逆变器和螺旋线圈，用于向地板上方空间发射交流电磁能量；所述逆变器用于向所述螺旋线圈提供交流电流，所述交流电流的频率为指定频率；所述螺旋线圈用于在所述指定频率上产生共振，从而在空间中形成交流电磁场，发射交流电磁能量。

优选地，所述图像接收装置包括电磁共振体和图像接收电路，所述电磁共振体用来与指定频率的电磁波频率产生共振，当空间存在所述指定频率的交流电磁场时，加强其所在区域的交流电磁场强度；所述图像接收电路用于接收并存储来自所述图像采集装置的图像。

优选地，所述图像采集装置包括能量接收单元和图像采集电路；其中，所述能量接收单元用于接收交流电磁能量并提供给所述图像采集电路；所述图像采集电路用于采集生物体腔内的图像并将其发送给所述图像接收装置。

优选地，所述图像采集装置包括能量接收单元和图像采集电路；其中，所述能量接收单元用于接收交流电磁能量并提供给所述图像采集电路；所述图像采集电路用于采集生物体腔内的图像并将其发送给所述图像接收装置。

优选地，所述电磁共振体为两端开路的螺旋线圈，用来与指定频率的电磁波频率产生共振。

所述能量接收单元包括相互连接的电感电容谐振电路和整流稳压电路；其中，所述电感电容谐振电路用于在指定频率的交流电磁场内产生共振，从而接收空中的交流电磁能量并发送给所述整流稳压电路；所述整流稳压电路将接收自所述电感电容谐振电路的交流电磁能量转换为直流能量提供给所述图像采集电路。

优选地，所述电感电容谐振电路中电感和电容的连接方式为串联或并联。

为解决上述技术问题，还提供了一种利用本发明所述无线生物体腔内图像采集系统系统进行图像采集的方法，所述方法包括：

步骤10：地板向其上方空间发射交流电磁能量；

步骤20：图像接收装置与空中的交流电磁能量产生共振，加强生物体区域的交流电磁场强度。

步骤30：图像采集装置在生物体腔内接收到交流电磁能量后采集图像，并将采集到的图像发送到所述图像接收装置；

步骤40：图像接收装置接收并存储来自所述图像采集装置的图像。

(三)有益效果

本发明提出了一种无线生物体腔内图像采集系统及方法，通过在地板内设置一端开路的螺旋线圈，在图像接收装置中设置两端开路的螺旋线圈，并在图像采集装置中设置谐振电路，使得谐振电路通过两端开路的螺旋线圈可以随一端开路的螺旋线圈所发射的电磁波共振，保证了图像采集装置的电量供应，可以提高图像采集帧率，从而降低漏检率；提高图像分辨率，延长工作时间，并实现全消化道的图像采集；并且由于从地板到图像采集装置之间无任何有线连接，从而提高了被测生物体在图像采集过程中的可移动性。另外，所述两端开路的螺旋线圈增加了底板所发射电磁场的强度，从而提高了从地板到图像采集装置的能量传递效率，从而降低系统的总发射功率，达到节能的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的无线生物体腔内图像采集系统各组成部分的位置关系示意图；

图2是本发明实施例的无线生物体腔内图像采集系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的一端开路一端接逆变器的螺旋线圈及其电流强度随线圈上位置的分布图；

图4为本发明实施例的两端开路的螺旋线圈及其电流强度随线圈上位置的分布图；

图5是本发明实施例中利用无线生物体腔内图像采集系统进行图像采集的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例的无线生物体腔内图像采集系统各组成部分的位置关系示意图；如图1所述，本发明所述生物体腔内图像采集系统，包括图像采集装置、图像接收装置和地板。地板位于被测生物体(例如人体)的下方；图像采集装置位于生物体腔内；图像接收装置位于生物体腔内外，包裹被测生物体。地板向上方空间发射交流电磁能量，通过图像接收装置加强生物体区域的交流电磁场强度，由图像采集装置接收交流电磁能量。图像采集装置获得交流电磁能量后在生物体腔内采集图像，并将其发送到所述图像接收装置中进行存储。

图2是本发明实施例的无线生物体腔内图像采集系统的结构示意图；如图2所示，所述地板包括逆变器和螺旋线圈，所述螺旋线圈的一端开路，另一端与逆变器连接。所述地板可以包括多个逆变器和多个螺旋线圈组成逆变器和螺旋线圈阵列，所述地板根据重力传感器等方式判断生物体所在位置并选择与其最近的逆变器和螺旋线圈工作，从而在扩大生物体的运动范围的同时保证能量传递效率。逆变器开始工作后，输出交流电流到与逆变器连接的螺旋线圈的一端。由于该螺旋线圈的另一端为开路，所以所送入的交流电流在抵达开路端后便产生反射。如果当该交流电流反射回到与逆变器的连接端时，逆变器所输出的交流电流与反射的交流电流的相位正好一致，则两个交流电流形成叠加。交流电流在螺旋线圈中如此往复，最终形成在该往复频率下的共振。图3为本发明实施例的一端开路一端接逆变器的螺旋线圈及其电流强度随线圈上位置的分布图；如图3所示，直径D、N匝的螺旋线圈开路一端的交流电流为零。螺旋线圈接逆变器的一端和螺旋线圈中间位置均有交流电流。当共振形成时，螺旋线圈中的交流电流可以在空中形成交流电磁场，从而发射能量到空中；

图像接收装置包括电磁共振体和图像接收电路，所述电磁共振体用来与指定频率的电磁波频率产生共振，当空间存在所述指定频率的交流电磁场时，加强其所在区域的交流电磁场强度；所述图像接收电路用于接收并存储所述图像采集装置发送来的生物体腔内图像，以便发送给外部的计算机处理装置进行图像显示等处理；所述电磁共振体为两端开路的螺旋线圈，用来与指定频率的电磁波频率产生共振；即当空中存在交流电磁场时，所述两端开路的螺旋线圈产生感应电压和感应电流；由于该螺旋线圈两端是开路的，故感应电流不能流出。感应电流会在开路端上不断的积累电荷，这些电荷将产生反向的电荷间作用力将电流从开路端反射回去，从而感应电流会在两个开路端之间不断的往返反射。如果空中的电磁场频率和螺旋线圈中电流的往复频率一致或者为其整倍数的话，螺旋线圈中电流就会得到增强，产生共振。图4为本发明实施例的两端开路的螺旋线圈及其电流强度随线圈上位置的分布图。如图4所示，直径D、M匝的螺旋线圈开路两端的电流均为零，螺旋线圈中间位置均有电流；由于螺旋线圈中电流也会在空中产生交流电磁场，故这种共振可以增强空中的交流电磁场强度，从而提高整个系统的能量传递效率，降低系统的总发射功率，达到节能的效果；

图像采集装置包括相互连接的能量接收单元和图像采集电路，其中所述能量接收单元用于接收空中的交流电磁能量并提供给所述图像采集电路；所述图像采集电路用于采集生物体腔内的图像并将其发送给所述图像接收装置，所述发送图像的具体实现方式不是本发明的重点，在此不再详述；所述能量接收单元可以包括相互连接的电感电容的串联或并联谐振电路和整流稳压电路；所述电感电容谐振电路可以在指定频率的交流电磁场内产生共振，从而接收空中的交流电磁能量并发送给整流稳压电路；所述整流稳压电路将将接收自所述电感电容谐振电路的交流电磁能量转换为直流能量提供给所述图像采集电路。其所输出的直流能量将驱动图像采集电路，用以拍摄图像并发送到生物体腔外的图像接收装置。

图5是本发明实施例中利用无线生物体腔内图像采集系统进行图像采集的方法流程图；参见图5，本发明中，根据上述无线生物体腔内图像采集系统进行图像采集的方法包括：

步骤10：地板向其上方空间发射交流电磁能量；

步骤20：图像接收装置与空中的交流电磁能量产生共振，加强生物体区域的交流电磁场强度。

步骤30：图像采集装置在生物体腔内接收到交流电磁能量后采集图像，并将采集到的图像发送到所述图像接收装置；

步骤40：图像接收装置接收并存储来自所述图像采集装置的图像。

应用本发明的无线生物体腔内图像采集系统及方法具有以下优势：

1、通过在地板内设置一端开路的螺旋线圈，在图像接收装置中设置两端开路的螺旋线圈，并在图像采集装置中设置谐振电路，使得三个电路均随电磁波共振，增强了电磁场强度，提高了从地板到图像采集装置的能量传递效率，从而降低系统的总发射功率，并由于无线能量传输没有所传输的总电量的限制，从而可以提高图像采集帧率，从而降低漏检率；提高图像分辨率，延长工作时间，并实现全消化道的图像采集；

2、并且由于从地板到图像采集装置之间无任何有线连接，从而提高了被测生物体在图像采集过程中的可移动性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种无线生物体腔内图像采集系统，其特征在于，所述系统包括：图像采集装置、图像接收装置和地板；其中

所述地板位于被测生物体的下方，用于向地板上方空间发射交流电磁能量；

所述图像接收装置包裹被测生物体，用于加强生物体区域的交流电磁场强度，并接收和存储所述图像采集装置发出的图像；

所述图像采集装置位于生物体腔内，用于接收到交流电磁能量后，在生物体腔内采集图像，并将采集到的图像发送到所述图像接收装置；

其中，所述地板包括逆变器和螺旋线圈，所述螺旋线圈的一端开路，另一端与所述逆变器连接；

其中，所述地板包括多个逆变器和多个螺旋线圈，所述多个逆变器和多个螺旋线圈组成逆变器和螺旋线圈阵列，所述地板判断生物体所在位置并选择与其最近的逆变器和螺旋线圈，用于向地板上方空间发射交流电磁能量；

所述逆变器用于向所述螺旋线圈提供交流电流，所述交流电流的频率为指定频率；

所述螺旋线圈用于在所述指定频率上产生共振，从而在空间中形成交流电磁场，发射交流电磁能量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像接收装置包括电磁共振体和图像接收电路，所述电磁共振体用来与指定频率的电磁波频率产生共振，当空间存在所述指定频率的交流电磁场时，加强其所在区域的交流电磁场强度；所述图像接收电路用于接收并存储来自所述图像采集装置的图像。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括能量接收单元和图像采集电路；其中，

所述能量接收单元用于接收交流电磁能量并提供给所述图像采集电路；

所述图像采集电路用于采集生物体腔内的图像并将其发送给所述图像接收装置。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电磁共振体为两端开路的螺旋线圈，用来与指定频率的电磁波频率产生共振。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能量接收单元包括相互连接的电感电容谐振电路和整流稳压电路；其中，

所述电感电容谐振电路用于在指定频率的交流电磁场内产生共振，从而接收空中的交流电磁能量并发送给所述整流稳压电路；

所述整流稳压电路将接收自所述电感电容谐振电路的交流电磁能量转换为直流能量提供给所述图像采集电路。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电感电容谐振电路中电感和电容的连接方式为串联或并联。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述系统进行图像采集的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤10：地板向其上方空间发射交流电磁能量；

步骤20：图像接收装置与空中的交流电磁能量产生共振，加强生物体区域的交流电磁场强度。

步骤30：图像采集装置在生物体腔内接收到交流电磁能量后采集图像，并将采集到的图像发送到所述图像接收装置；

步骤40：图像接收装置接收并存储来自所述图像采集装置的图像。