CN104735316A - 具有机载数据储存器的胶囊相机及用于其的方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有机载数据储存器的胶囊相机包括相机，所述相机能够捕捉包括初始影像图框及下一影像图框的影像。所述机载数据储存器能够储存与所述影像相关联的影像数据。所述胶囊相机亦包括：挥发性内存单元，其能够暂时性地储存所述影像图框；控制子系统，其能够比较所述影像图框，且在所述下一影像图框不同于所述初始影像图框的情况下将所述下一影像图框传输至所述机载数据储存器。一种用于用胶囊相机记录视讯的方法包括：使用相机捕捉初始影像图框；在捕捉所述初始影像图框之后以初始持续时间捕捉下一影像图框；及比较所述初始影像图框与所述下一影像图框；及视情况将所述下一影像图框传输至机载数据储存器。

Description

具有机载数据储存器的胶囊相机及用于其的方法
相关申请案
本申请案主张2013年12月20日申请的美国临时专利申请案第61/919,498号的优先权的权利，所述案的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
胶囊相机(capsule camera)为由患者吞下的医疗装置。相机胶囊沿着患者的消化道行进，且用机载影像传感器/相机连续地拍摄影像。胶囊连续地以无线方式将影像数据传输至由患者佩戴的接收器装置。
先前技术胶囊相机具有若干缺点。第一，其部分地归因于无线数据传输装置的存在而在结构上复杂。第二，其需要大的电池容量来连续地传输无线数据。第三，患者需要在整个程序中佩戴接收器装置，且在无线数据传输期间连续地暴露至非离子化辐射。
发明内容
揭露一种具有机载数据储存器的胶囊相机。所述胶囊相机包括相机，所述相机能够捕捉包括初始影像图框及下一影像图框的影像。所述机载数据储存器能够储存与所述影像相关联的影像数据，且以通信方式耦接至所述胶囊相机的挥发性内存单元及控制子系统两者。所述挥发性内存单元能够暂时性地储存所述初始影像图框及所述下一影像图框。所述控制子系统能够判定所述初始影像图框及所述下一影像图框是不同的抑或实际上相同的。所述控制子系统亦能够在所述下一影像图框不同于所述初始影像图框的情况下将所述下一影像图框传输至所述机载数据储存器。
亦揭露一种用于用具有机载数据储存器的胶囊相机记录视讯的方法。所述方法包括：使用相机捕捉初始影像图框；在捕捉所述初始影像图框之后以初始持续时间捕捉下一影像图框；比较所述初始影像图框与所述下一影像图框以判定其是不同的抑或实际上相同的。若所述下一影像图框不同于所述初始影像图框，则所述方法亦包括将所述下一影像图框传输至所述机载数据储存器。
附图说明
图1展示实施例中的具有机载数据储存器的胶囊相机。
图2展示实施例中的图1的胶囊相机的实施，其中罩壳打开以允许存取机载数据储存器的接点以用于下载所记录影像数据。
图3展示实施例中的图1的胶囊相机的实施，其中导电针穿透罩壳以与机载数据储存器的接点连接以用于下载所记录影像数据。
图4展示实施例中的具有机载数据储存器及无线通信的胶囊相机。
图5为说明实施例中的用于用具有机载数据储存器及机载相机的胶囊相机记录视讯的方法的流程图。
具体实施方式
图1展示例示性胶囊相机100，胶囊相机100中具有数据储存单元108。胶囊相机100提供优于先前技术胶囊相机的优点。胶囊相机100不需要无线传输器，此意谓患者不需要佩戴接收器来捕捉由胶囊相机100捕捉的影像数据，且胶囊相机100不在穿过患者身体的同时发射辐射。在胶囊相机100的操作期间的功率消耗得以降低。
胶囊相机100包括相机120、控制子系统140、电池106、数据储存单元108、以通信方式耦接数据储存单元108与控制子系统140的数据写入路径110，以及受控制以照明相机120的视野114的一或多个LED112。相机120更包括透镜组122及影像传感器124。影像传感器124可为具有诸如640×480(VGA)或1280×720(HD)的显示器分辨率的CMOS影像传感器。数据储存单元108可包括诸如闪存的非挥发性随机存取内存，或不同类型的非挥发性内存。
控制子系统140更包括挥发性内存单元142及影像数据处理器144。挥发性内存单元142藉由导线连接111耦接至影像传感器124。尽管图1展示两个LED 112，但胶囊相机100可包括一个、三个，或更多LED 112，而不脱离本发明的范畴。
在操作的一实例中，胶囊相机100由患者吞下。相机120用透镜组122及影像传感器124捕捉患者消化道的影像。在实施例中，影像传感器124以诸如10图框/秒(FPS)或更大的图框速率捕捉影像。由相机120所捕捉的影像数据被传输至控制子系统140。举例而言，由影像传感器124所捕捉的影像数据经由导线连接111直接地传输至挥发性内存单元142以暂时性地储存。挥发性内存单元142储存两个或两个以上接连的影像以由影像数据处理器144处理。当影像传感器124将影像传输至挥发性内存单元142以暂时性地储存时，控制子系统140自挥发性内存单元142删除所述两个或两个以上接连的影像中的最旧影像以为最新近影像腾出空间。挥发性内存单元142可具有仅仅足以容下几个影像的容量，例如，在影像传感器124具有16位像素的情况下容量为大约600Kb至大约2Mb。影像数据处理器144处理暂时性地储存于挥发性内存单元142中的影像数据，且选择需要更长期储存的数据，控制子系统140接着将所述更长期储存的数据经由数据写入路径110传达至数据储存单元108以供永久储存。当胶囊相机100由患者排出时，其经回收且所储存影像数据被从数据储存单元108撷取。
影像数据处理器144撷取暂时性地储存于挥发性内存单元142中的影像数据以供比较性处理。更特定而言，影像数据处理器144自挥发性内存单元142撷取两个接连的影像(例如，第一影像及第二影像)，且逐像素地比较所述两个影像。在一实例中，若更新近影像(亦即，第二影像)的所有像素具有与较不新近影像(亦即，第一影像)的其相应像素相同的信号(至少差异在典型的噪声诱发变化内)，则影像数据处理器144将所述两个影像认为是实际上相同的。
在另一实例中，若如由影像比较算法所计算的在所述两个影像之间的差不超过预定最大差，则影像数据处理器144认为所述两者是实际上相同的。影像比较算法可为二维交叉相关，可根据其将最大差计算(例如)为每一像素的交叉相关值的最大均方根值。影像比较算法的其他实例包括关键点匹配(keypoint matching)及尺度不变特征变换(scale-invariant feature transforms)。
数据储存单元108的非挥发性部分包括机器可读指令118，机器可读指令118由影像数据处理器144执行以实施影像比较算法的功能性。
若影像数据处理器144认为所述两个影像并非实际上相同的，则影像数据处理器144认为所述两个影像是不同的。若影像数据处理器144认为所述两个接连的影像是不同的，则影像数据处理器144经由数据写入路径110将更新近的第二影像传达至数据储存单元108以永久地储存。若影像数据处理器144认为所述两个接连的影像是实际上相同的，则假设数据储存单元108业已储存第一影像，影像数据处理器144就不将任何数据传达至数据储存单元108以供永久储存。在不脱离本发明的范畴的情况下，第一影像及第二影像可能并非接连的。
在实施例中，若影像数据处理器144认为两个接连的影像实际上相同，则控制子系统140指示相机120将初始图框速率降低至较慢的第二图框速率。在图框速率降低的一实例中，控制子系统140的图框速率模块146指示相机120将10 FPS或更大的初始图框速率降低至3 FPS的第二图框速率。另外，影像数据处理器144并不将任何数据传达至数据储存单元108以供永久储存。在不脱离本发明的范畴的情况下，图框速率模块146可为影像数据处理器144的部分，使得影像数据处理器144执行图框速率模块146的功能性。
自初始图框速率切换至较慢的第二图框速率降低相机120及控制子系统140的功率消耗，此引起电池106的延长的寿命。若影像数据处理器144认为所述两个接连的影像不同，则维持初始图框速率，同时影像数据处理器144经由数据写入路径110将更新近的影像传达至数据储存单元108以永久地储存。当相机120具有可变图框速率时，控制子系统140可随发送至数据储存单元108的每一影像包括图框速率及与影像数据储存器相关联的时戳中的一者或两者。此允许实现输出视讯的恰当同步。在不脱离本发明的范畴的情况下，影像捕捉速率可不同于本文所论述的影像捕捉速率。
胶囊相机100可在多达大约8小时的时间里行进通过患者的消化道。可了解，在大约10 FPS的例示性影像捕捉速率下，影像的50％至80％可实际上相同于其前面的影像，且可由此为冗余的。由影像数据处理器144所执行的比较性处理允许避免在数据储存单元108中永久地储存此等冗余影像。在无藉由影像数据处理器144执行的比较性处理的情况下，数据储存单元108需要为大约15至45千兆位组以容纳以10 FPS捕捉的稳定影像串流。在如上文所论述的比较性处理的情况下，数据储存单元108可具有大约3至9千兆位组的容量。较小的数据储存单元108意谓更多的空间可用以容纳其他组件，诸如电池106或无线RF传输器(未图示)。由于典型的胶囊相机分别具有大约24毫米及10毫米的长度及直径，因此对胶囊内的空间的有效使用是重要的。
在一实例中，电池106包括两个相同的子电池，每一者具有大约51mA-小时(至1.2伏特)或220焦耳的标称容量。组合起来，电池106的此实例具有大约440焦耳的能量容量。电池功率的大约10％可专用于LED 112的操作，而电池功率的大约90％可用以操作(a)相机120以捕捉影像，(b)控制子系统140以用于接连的影像的比较性处理，以及(c)数据储存单元108以供永久影像数据储存。替代性地，若在胶囊相机100内存在无线传输装置，则电池功率的大约45％可专用于无线数据传输。
图2为胶囊相机200的透视图，胶囊相机200为具有包括可移除盖的罩壳202的胶囊相机100的实施例。在胶囊相机200的使用之后，将罩壳202打开以允许存取数据储存单元108的接点206(例如，电衬垫及/或轨道)以用于下载所记录影像数据。在操作的一实例中，在胶囊相机200退出患者之后，经由接点206将导体204用以将数据储存单元108连接至外部数据储存装置(未图标)，其中储存于数据储存单元108内的影像数据被下载至计算机。
图3为胶囊相机300的透视图，胶囊相机300为具有罩壳302的胶囊相机100的实施例，罩壳302包括可穿孔的部分。在胶囊相机300的使用之后，导电针304穿透罩壳202以与数据储存单元108的接点206连接以用于下载所记录影像数据。罩壳202可具有至少一穿针口306。在操作的一实例中，在胶囊相机300退出患者之后，将含有数据传输布线的针304推过所述至少一穿针口以在数据储存单元108与外部数据储存装置(未图标)之间建立通信(例如，数据传输线)。所储存的影像数据接着被从数据储存单元108传送至计算机。
图4展示具有机载数据储存器及无线通信的一例示性胶囊相机400。胶囊相机400类似于胶囊相机100。然而，与胶囊相机400相比，胶囊相机100更包括无线RF传输器420，且数据储存单元108由数据储存单元408替代。机器可读指令418类似于机器可读指令118。无线RF传输器420经由导线连接413以通信方式与数据储存单元408耦接。无线RF传输器420可传输频带受限信号且包括天线。
无线RF传输器420能够无线地及间歇地将所储存的影像数据自数据储存单元408传输至外部接收器。亦即，无线RF传输器420并不连续地操作。实情为，无线RF传输器420针对无线数据传输而接通，且接着在数据传输完成时关断。无线RF传输器420可包括用于切换传输的定时功能。或者，无线RF传输器420可以通信方式耦接至控制子系统140，控制子系统140将控制无线RF传输器420是否传输的切换信号发送至无线RF传输器420。胶囊相机400可经适配以基于算法及数据分析结果中的一者或两者选择数据传送周期及持续时间。举例而言，胶囊相机400可经适配以每隔10、20或30分钟或甚至更长时间自数据储存单元408传输影像数据一次。
取决于储存于数据储存单元408中的数据的量，可相应地判定数据传输的持续时间。举例而言，数据储存单元408可具有容量来储存至少大约100至300兆字节(0.1至0.3千兆位组)的影像数据，此将通常要求无线RF传输器420花费约1分钟来传输。在每一无线传输之后，所传输数据被从数据储存单元408删除以为待储存的下一批次的数据腾出空间。胶囊相机400可经适配以周期性地无线传输数据。举例而言，若胶囊相机400每半小时无线传输数据，则其在通过患者消化道的8小时横过时间期间进行16次无线传输，其中每一无线传输持续约1分钟。与数据传输的持续无线模式相比，间歇数据传输模式提供大的能量节省，此是因为总的间歇无线传输时间仅为持续无线模式的无线传输时间的小部分(约三十分之一)。因为影像数据是无线地传输，所以无需在胶囊相机400退出患者之后撷取胶囊相机400以用于数据回收。
与胶囊相机100的数据储存单元108相比，数据储存单元408提供仅一小部分的机载数据储存器容量，例如，三十分之一的机载数据储存器容量。数据储存单元408仅需要具有足够的容量来容下用于每半小时的无线传输的影像数据。较小的数据储存单元408意谓更多的空间可用以容纳其他组件，诸如电池106或无线RF传输器420。
胶囊相机400提供优于先前技术的优点。第一，其降低穿过患者的非离子化辐射，此是因为无线传输是间歇的而非连续的。第二，胶囊相机400在操作期间的功率消耗亦降低。
图5为说明用于用具有机载数据储存器及相机的胶囊相机记录视讯的方法500的流程图。在步骤502中，方法500捕捉初始影像图框。在步骤504中，方法500在捕捉初始影像图框之后以初始持续时间捕捉下一影像图框。相机具有等于1除以初始持续时间的初始图框速率。在步骤502及504的实例中，胶囊相机100的相机120捕捉初始影像图框及下一影像图框。
在步骤506中，方法500比较初始影像图框与下一影像图框以判定其是不同的抑或实际上相同的。在步骤506的实例中，控制子系统140比较初始影像图框与下一影像图框以判定其是不同的抑或实际上相同的。更特定而言，控制子系统140内的影像数据处理器144可比较初始影像图框与下一影像图框以判定其是不同的抑或实际上相同的。
步骤508是决策。若下一影像图框不同于初始影像图框，则方法500继续进行至步骤510。在步骤510中，方法500将下一影像图框传输至机载数据储存器。在步骤510的实例中，控制子系统140将下一影像图框传输至数据储存单元108。
步骤520是可选的。若得以包括，则步骤520包括步骤524及步骤526。在步骤524中，方法500将相机的图框速率改变为不同于初始图框速率的第二图框速率。在步骤520的实例中，控制子系统140根据包括于机器可读指令118中的图框速率算法改变相机120的图框速率，机器可读指令118由图框速率模块146执行以改变相机的图框速率。
在步骤524的第一实例中，步骤524跟随步骤508，在步骤508中下一影像实际上相同于初始影像，且控制子系统140将相机120的图框速率自(例如)10 FPS的初始图框速率减小至(例如)3 FPS的第二图框速率。
在步骤524的第二实例中，步骤524跟随步骤508，在步骤508中下一影像不同于与在其前面的影像相同的初始影像。在此状况下，初始图框速率相对慢(例如，3 FPS)，且控制子系统140将相机120的图框速率增大至(例如)10 FPS。
在步骤526中，方法将1除以第二图框速率指派为步骤504的初始持续时间。在步骤530中，方法500将下一影像图框指派为在步骤504中所使用的初始影像图框，且方法500重复地从步骤504开始。
若步骤506判定两个以上接连的影像实际上相同，则若当前图框速率(第二图框速率)等于预定的最低容许图框速率，方法500可跳过步骤520。举例而言，胶囊相机100及400可经适配成以分别对应于下一影像不同于初始影像抑或实际上等于初始影像的两个图框速率「快」或「慢」中的一者操作。在不同实施例中，胶囊相机100及400可经适配成以选自两个以上可存取图框速率的一图框速率操作。
特征的组合
上文所述的特征以及下文所主张的特征可在不脱离本发明的范畴的情况下以各种方式组合。举例而言，应了解，本文所述的胶囊相机的态样可合并或交换本文所述的另一胶囊相机的特征。类似地，本文所述的方法的态样可合并或交换本文所述的另一方法的特征。以下实例说明上文所述的实施例的可能的非限制组合。应清楚，在不脱离本发明的精神及范畴的情况下，可对本文的方法及相机胶囊相机进行许多其他改变及修改。
(A1)一种具有机载数据储存器的胶囊相机可包括：相机，其能够捕捉包括初始影像图框及下一影像图框的影像；数据储存单元，其能够储存与所述影像相关联的影像数据；挥发性内存单元，其以通信方式与所述数据储存单元耦接且能够暂时性地储存所述初始影像图框及所述下一影像图框；及控制子系统，其以通信方式耦接至所述数据储存单元且能够(a)判定所述初始影像图框及所述下一影像图框是不同的抑或实际上相同的，以及(b)若所述下一影像图框不同于所述初始影像图框则将所述下一影像图框传输至所述数据储存单元。
(A2)在表示为(A1)的胶囊相机中，所述下一影像图框可接连地跟随所述初始影像图框。
(A3)在表示为(A1)及(A2)的胶囊相机中的任一者或两者中，所述控制子系统可具有判定所述初始影像图框及所述下一影像图框是不同的抑或实际上相同的影像数据处理器。
(A4)在表示为(A1)至(A3)的胶囊相机中的任一者中，所述控制子系统可能能够根据所述控制子系统将所述初始影像图框及所述下一影像图框判定为不同的抑或实际上相同的而改变由所述相机进行的影像捕捉的图框速率。
(A5)表示为(A1)至(A4)的胶囊相机中的任一者可包括至少一接点，所述至少一接点与所述数据储存单元电耦接以用于将所述影像数据自所述数据储存单元传送至外部数据储存装置。
(A6)表示为(A5)的胶囊相机中的任一者可包括罩壳，所述罩壳具有允许实现对所述至少一接点的存取的可移除部分。
(A7)表示为(A6)的胶囊相机中的任一者可包括具有至少一针口的罩壳，所述至少一针口用于接收用于电连接至所述至少一接点的针。
(A8)表示为(A1)至(A7)的胶囊相机中的任一者可包括RF传输器，所述RF传输器能够无线地及间歇地将所述影像数据自所述数据储存单元传输至外部接收器。
(A9)在表示为(A8)的胶囊相机中的任一者中，在来自所述RF传输器的间歇传输之间的间隔可基于算法及数据分析结果中的一者或两者。
(B1)一种用于用具有机载数据储存器的胶囊相机记录视讯的方法可包括：使用相机捕捉初始影像图框；在捕捉所述初始影像图框之后以初始持续时间捕捉下一影像图框；比较所述初始影像图框与所述下一影像图框以判定其是不同的抑或实际上相同的；及若所述下一影像图框不同于所述初始影像图框，则将所述下一影像图框传输至所述机载数据储存器。
(B2)表示为(B1)的方法亦可包括，在所述下一影像图框经判定为实际上相同于所述初始影像图框时，将所述相机的对应于所述初始持续时间的初始图框速率改变为不同于所述初始图框速率的第二图框速率。
(B3)在表示为(B2)的方法中，所述第二图框速率可小于所述初始图框速率。
(B4)表示为(B1)的方法亦可包括，在所述下一影像图框经判定为不同于所述初始影像图框时，将所述相机的对应于所述初始持续时间的所述初始图框速率改变为不同于所述初始图框速率的第二图框速率。
(B5)在表示为(B4)的方法中，所述第二图框速率可大于所述初始图框速率。
(B6)表示为(B1)至(B5)的方法中的任一者可更包括将所述初始影像图框传输至所述机载数据储存器。
在不脱离本发明的范畴的情况下，可在以上方法及系统中进行改变。因此应注意，以上描述中所含有或随附图式中所示的内容应解译为说明性而非在限制意义上解译。以上权利要求意欲涵盖本文所述的所有一般及特定特征，以及就语言而言可称为属于本方法与本系统的范畴内的本方法及系统的范畴的所有陈述。

Claims (15)

1.一种具有机载数据储存器的胶囊相机，其包含：
相机，其能够捕捉包括初始影像图框及下一影像图框的影像；
数据储存单元，其能够储存与所述影像相关联的影像数据；
挥发性内存单元，其以通信方式与所述数据储存单元耦接且能够暂时性地储存所述初始影像图框及所述下一影像图框；以及
控制子系统，其以通信方式耦接至所述数据储存单元且能够(a)判定所述初始影像图框及所述下一影像图框是不同的抑或实际上相同的，以及(b)若所述下一影像图框不同于所述初始影像图框，则将所述下一影像图框传输至所述数据储存单元。
2.如权利要求1所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，所述下一影像图框接连地跟随所述初始影像图框。
3.如权利要求1所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，所述控制子系统具有判定所述初始影像图框及所述下一影像图框是不同的抑或实际上相同的影像数据处理器。
4.如权利要求1所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，所述控制子系统能够根据所述控制子系统将所述初始影像图框及所述下一影像图框判定为不同的抑或实际上相同的而改变由所述相机进行影像捕捉的所述图框速率。
5.如权利要求1所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，其更包含至少一个接点，所述至少一个接点与所述数据储存单元电耦接以用于将所述影像数据自所述数据储存单元传送至外部数据储存装置。
6.如权利要求5所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，其更包含罩壳，所述罩壳具有允许实现对所述至少一个接点的存取的可移除部分。
7.如权利要求5所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，其更包含具有至少一针口的罩壳，所述至少一个针口用于接收供电连接至所述至少一个接点的针。
8.如权利要求1所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，其更包含RF传输器，所述RF传输器能够无线地及间歇地将所述影像数据自所述数据储存单元传输至外部接收器。
9.如权利要求8所述的具有机载数据储存器的胶囊相机，其中在来自所述RF传输器的间歇传输间的间隔是基于算法及数据分析结果中的一者或两者。
10.一种用于用具有机载数据储存器的胶囊相机记录视讯的方法，其包含：
使用相机捕捉初始影像图框；
在捕捉所述初始影像图框之后，于初始持续时间捕捉下一影像图框；
比较所述初始影像图框与所述下一影像图框以判定其是不同的抑或实际上相同的；以及
若所述下一影像图框不同于所述初始影像图框，
则将所述下一影像图框传输至所述机载数据储存器。
11.如权利要求10所述的记录视讯的方法，其更包含，在所述下一影像图框经判定为实际上相同于所述初始影像图框时：
将所述相机的对应于所述初始持续时间的初始图框速率改变为不同于所述初始图框速率的第二图框速率。
12.如权利要求11所述的记录视讯的方法，所述第二图框速率小于所述初始图框速率。
13.如权利要求10所述的记录视讯的方法，其更包含，在所述下一影像图框经判定为不同于所述初始影像图框时：
将所述相机的对应于所述初始持续时间的所述初始图框速率改变为不同于所述初始图框速率的第二图框速率。
14.如权利要求13所述的记录视讯的方法，所述第二图框速率大于所述第一图框速率。
15.如权利要求10所述的记录视讯的方法，其更包含将所述初始影像图框传输至所述机载数据储存器。
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