CN110897596A - 自动调节胶囊拍摄速率的方法、内窥镜、记录仪及系统 - Google Patents

自动调节胶囊拍摄速率的方法、内窥镜、记录仪及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动调节胶囊拍摄速率的方法、胶囊式内窥镜、胶囊记录仪、及内窥镜系统。该方法包括如下步骤：获取胶囊当前拍摄的图片；获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值，根据相似度值调节胶囊拍摄速率，具体过程为：判断相似度值是否低于相似度阈值，若相似度值低于相似度阈值，控制胶囊以第二拍摄速率持续拍摄时间T，若相似度值不低于相似度阈值，控制胶囊以第一拍摄速率拍摄；第二拍摄速率大于第一拍摄速率，T>0。能够自动合理地设置胶囊拍摄速率，在胶囊静止不动或运动缓慢时，以较慢帧率采集图片，可省电，延长胶囊工作时长的目的，也可减少相似图片数量，进而降低医务人员的读片数量。

Description

自动调节胶囊拍摄速率的方法、内窥镜、记录仪及系统
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种自动调节胶囊拍摄速率的方法、胶囊式内窥镜、胶囊记录仪、及内窥镜系统。
背景技术
胶囊式内窥镜系统适用于消化道疾病检查，主要包括胶囊式内窥镜和图像记录仪、图像处理软件。胶囊吞服后，随着消化道的蠕动前进，对途经的消化道腔段连续拍摄，并将拍摄的图片以无线信号方式实时传送到病人携带的图像记录仪中进行记录存储；检查完成后，医生将图片数据下载到图像处理软件进行分析，出具诊断报告。
现有技术中，胶囊进入人体后，只能按照预先设定的速率进行拍摄，不能根据实际情况自动调整胶囊内镜拍摄速率，如胶囊运动过快时不能加快拍摄速率，以及胶囊运动缓慢或静止时不能减慢拍摄速率。为了兼顾将囊快速运动时的拍摄速率需求，胶囊固设的拍摄速率不能过低，因胶囊电池容量有限，这样就会造成胶囊的工作时间过短，同时在胶囊运动缓慢或静止时，也会拍摄出大量相似度很高的图片，增加了医务人员读图负担。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种自动调节胶囊拍摄速率的方法、胶囊式内窥镜、胶囊记录仪、及内窥镜系统。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种自动调节胶囊拍摄速率的方法，包括：
步骤S1，获取胶囊当前拍摄的图片；
步骤S2，获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值，根据相似度值调节胶囊拍摄速率，具体过程为：
判断所述相似度值是否低于相似度阈值，若所述相似度值低于相似度阈值，控制胶囊以第二拍摄速率持续拍摄时间T，返回步骤S1，若所述相似度值不低于相似度阈值，控制胶囊以第一拍摄速率拍摄，返回步骤S1；
所述第二拍摄速率大于第一拍摄速率，T>0。
上述技术方案的有益效果为：将胶囊拍摄图片和前一幅图片的相似度值与相似度阈值的比较结果作为调节拍摄速率的依据，当胶囊静止、运动缓慢或者内腔变化微小时，相似度值不低于相似度阈值，以较低的第一拍摄速率拍摄，当胶囊运动快速或者内腔变化快速时，相似度值低于相似度阈值，以较高的第二拍摄速率拍摄，且拍摄时间T后，返回继续比较。整个过程能够自动合理地设置胶囊拍摄速率，在胶囊静止不动或运动缓慢时，能以较慢帧率采集图片，一方面可以省电，在胶囊电池电量有限的情况下，达到了延长胶囊工作时长的目的，另一方面可以减少相似图片数量，进而降低医务人员的读片数量。
在本发明的一种优选实施方式中，获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值过程包括：
对当前胶囊拍摄图片进行二值化处理获得第一二值化图，对胶囊之前的拍摄图片进行二值化处理获得第二二值化图；
累计第一二值化图和第二二值化图中像素值相等且位置对应的像素点对的数量，记为第一数量；
求取第一数量与第一二值化图或第二二值化图的像素点总数量的比值，将所述比值作为当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值。
上述技术方案的有益效果为：该获取相似度值的方法简单，运算量少，能够快速获得结果，极大地节省了处理时间，提高了调节胶囊速率的响应速度。
在本发明的一种优选实施方式中，所述T为0～500毫秒。为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种胶囊式内窥镜，包括图像传感器；
所述图像传感器拍摄图片并实时传输给胶囊式内窥镜内部或外设的控制模块，所述控制模块保存有图像传感器前一拍摄图片；
控制模块按照本发明所述方法自动调节胶囊拍摄速率。
上述技术方案的有益效果为：胶囊式内窥镜能够利用内部或外设的控制模块自动调节拍摄速率，在其静止不动或运动缓慢时，能以较慢帧率采集图片，一方面可以省电，在胶囊电池电量有限的情况下，达到了延长胶囊工作时长的目的，另一方面可以减少相似图片数量，进而降低医务人员的读片数量。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种胶囊记录仪，包括第一射频通信模块，所述第一射频通信模块接收胶囊发出的图片并传输给胶囊记录仪内部或外设的处理模块，所述处理模块保存有第一射频通信模块前一接收图片；
处理模块按照本发明所述方法设置胶囊拍摄速率，并将设置的拍摄速率通过第一射频通信模块传递至胶囊端，胶囊端按照设置的拍摄速率拍摄图片。
上述技术方案的有益效果为：胶囊记录仪能够利用内部或外设的控制模块自动设置胶囊的拍摄速率，在胶囊静止不动或运动缓慢时，为胶囊设置较慢帧率采集图片，一方面可以省电，在胶囊电池电量有限的情况下，达到了延长胶囊工作时长的目的，另一方面可以减少相似图片数量，进而降低医务人员的读片数量。
在本发明的一种优选实施方式中，所述处理模块为外部的计算机，所述计算机与至少一个胶囊记录仪有线或无线通信。
上述技术方案的有益效果为：借助外部计算机较强的计算能力，能够更快速地为一个或多个胶囊设置拍摄速率。
为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种自动调节胶囊拍摄速率的内窥镜系统，包括胶囊和记录仪；
所述记录仪实时接收胶囊采集的图片，且同时循环执行以下程序：
将当前接收的图片与前一幅接收的图片进行数据比较，获取两者的相似度值，若所述相似度值小于相似度阈值，向胶囊发出提高采集帧率的指令；若所述相似度值不小于相似度阈值，不向胶囊发出提高采集帧率的指令；
所述胶囊按照预设的第一拍摄速率采集图片，且同时循环执行以下程序：
判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率指令，若收到，切换到第二拍摄速率采集图片，且持续时间T；若未收到，继续以第一拍摄速率采集图片；
第一拍摄速率小于第二拍摄速率，T>0。
上述技术方案的有益效果为：内窥镜系统利用胶囊和记录仪相互配合自动调节拍摄速率，在胶囊静止不动或运动缓慢时，能以较慢帧率采集图片，一方面可以省电，在胶囊电池电量有限的情况下，达到了延长胶囊工作时长的目的，另一方面可以减少相似图片数量，进而降低医务人员的读片数量。
在本发明的一种优选实施方式中，所述记录仪包括数据分析处理模块和第一射频通信模块；所述胶囊包括图像传感器、第二射频通信模块和控制模块；
第一射频通信模块与第二射频通信模块无线通信，图像传感器通过第二射频通信模块将采集的图片数据发送至记录仪端，第一射频通信模块接收胶囊端发送的图片数据并传输至数据分析处理模块；
数据分析处理模块将当前收到的图片，并与前一幅图片的数据进行比较，获取两者的相似度值，若所述相似度值小于相似度阈值，通过第一射频通信模块向胶囊端发出提高采集帧率的指令；
控制模块控制图像传感器采集图片，并通过第二射频通信模块接收记录仪端发送的指令信息，且同时循环执行以下程序：
判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率指令，若收到，控制图像传感器以第二拍摄速率采集图片，且持续时间T后返回判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率的指令；若未收到，控制图像传感器以第一拍摄速率采集图片，所述第二拍摄速率大于第一拍摄速率，所述T>0。
上述技术方案的有益效果为：公开记录仪端和胶囊端各模块相互配合完成胶囊自动调节胶囊拍摄速率的过程，各模块紧密配合。
在本发明的一种优选实施方式中，记录仪端获取当前接收的图片与前一幅接收的图片的相似度值过程包括：
对当前接收的图片进行二值化处理获得第一二值化图，对前一幅接收的图片进行二值化处理获得第二二值化图；
累计第一二值化图和第二二值化图中像素值相等且位置对应的像素点对的数量，记为第一数量；
求取第一数量与第一二值化图或第二二值化图的像素点总数量的比值，将所述比值作为当前接收的图片与前一幅接收的图片的相似度值。
上述技术方案的有益效果为：该获取相似度值的过程简单，运算量少，能够快速获得结果，极大地节省了处理时间，提高了调节胶囊速率的响应速度。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括计算机，所述计算机与记录仪有线或无线通信。
上述技术方案的有益效果为：便于对拍摄图片做进一步的观察和分析。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式中自动调节胶囊拍摄速率的方法的流程示意图；
图2是本发明一具体实施方式中获取二值化图片的过程示意图；其中图2(a)为原图；图2(b)为二值化图片；
图3是本发明一具体实施方式中内窥镜系统的硬件框图；
图4是本发明另一具体实施方式中内窥镜系统的系统框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明公开了一种自动调节胶囊拍摄速率的方法，在一种优选实施方式中，其流程示意图如图1所示，包括：
步骤S1，获取胶囊当前拍摄的图片；
步骤S2，获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值，根据相似度值调节胶囊拍摄速率，具体过程为：
判断相似度值是否低于相似度阈值，若相似度值低于相似度阈值，控制胶囊以第二拍摄速率持续拍摄时间T，返回步骤S1，若相似度值不低于相似度阈值，控制胶囊以第一拍摄速率拍摄，返回步骤S1；
第二拍摄速率大于第一拍摄速率，T>0。
在本实施方式中，当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值可利用现有的相似度计算方法获取，如公开号为CN104239882B或CN100583148的中国专利所披露的方法。相似度阈值优选的为两幅完全一致的图片的相似度值的30％至80％之间，优选的，可为50％。
在本实施方式中，第一拍摄速率大于零。T为5～15秒，优选的，T为10秒。
在一种优选实施方式中，如图2所示，其中，拍摄图片如图2(a)所示，二值化图片如图2(b)所示。
获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值过程包括：
对当前胶囊拍摄图片进行二值化处理获得第一二值化图，对胶囊之前的拍摄图片进行二值化处理获得第二二值化图；
累计第一二值化图和第二二值化图中像素值相等且位置对应的像素点对的数量，记为第一数量；
求取第一数量与第一二值化图或第二二值化图的像素点总数量的比值，将比值作为当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值。
在本实施方式中，当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值的取值范围为0至1，相似度阈值优选的为0.3至0.8。
在本实施方式中，图片可以看成一个矩阵，矩阵中的元素是一个颜色值，这个值由RGB三个参数构成，这三个参数的取值范围为0至255，由于0至255范围太大，不利于计算，可以对图片进行降维处理，及进行二值化处理，将图片变成黑白色，再将黑色用1表示，白色用0表示，这样就得到一个矩阵，只有0和1，如图2(b)所示。将两幅图片的每个像素点进行对比，若相等则相似点对数量加1，扫描完两幅图片后，就能得到两幅图之间的相似点对数量，即第一数量，再用第一数量除以总点数，就得到一个0至1之间的数值，这就是该两幅图的相似度值。
本发明还公开了一种胶囊式内窥镜，在一种优选实施方式中，该胶囊式内窥镜包括图像传感器；
图像传感器拍摄图片并实时传输给胶囊式内窥镜内部或外设的控制模块(内部是在胶囊内部；外设可以设在胶囊外部与胶囊独立，或者设置在记录仪上)，控制模块保存有图像传感器前一拍摄图片；
控制模块按照上述方法自动调节胶囊拍摄速率。
在本实施方式中，控制模块可以是在胶囊式内窥镜内部，可为单独设置的，也可利用胶囊式内窥镜原来的控制单元，控制模块优选但不限于为单片机、ARM等微处理器。控制模块可以是在胶囊式内窥镜外部，与胶囊独立；或者可以是设置于记录仪上的，通过记录仪和胶囊之间的通信模块完成图片数据传输和拍摄速率调节指令。
本发明还公开了一种胶囊记录仪，包括第一射频通信模块，第一射频通信模块接收胶囊发出的图片并传输给胶囊记录仪内部或外设的处理模块，处理模块保存有第一射频通信模块前一接收图片；
处理模块按照上述方法设置胶囊拍摄速率，并将设置的拍摄速率通过第一射频通信模块传递至胶囊端，胶囊端按照设置的拍摄速率拍摄图片。
在本实施方式中，可利用胶囊记录仪内的内部的处理单元作为处理模块，有可利用独立于胶囊记录仪的处理单元作为处理模块，处理模块优选但不限于为微处理器或者电脑等计算机。
在一种优选实施方式中，处理模块为外部的计算机，计算机与至少一个胶囊记录仪有线或无线通信。
在本实施方式中，计算机优选但不限于为台式电脑、笔记本、智能手机、平板或者计算服务器等设备，其可通过串口线、以太网络线等与至少一个胶囊记录仪有线通信，完成图片和设置的拍摄速率有线传输；其也可通过WIFI、蓝牙等与至少一个胶囊记录仪无线通信，完成图片和设置的拍摄速率无线传输。胶囊记录仪再通过它和胶囊之间的通信模块完成图片和设置的拍摄速率无线传输。本发明还公开了一种自动调节胶囊拍摄速率的内窥镜系统，在一种优选实施方式中，如图3所示，包括胶囊和记录仪；
记录仪实时接收胶囊采集的图片，且同时循环执行以下程序：
将当前接收的图片与前一幅接收的图片进行数据比较，获取两者的相似度值，若相似度值小于相似度阈值，向胶囊发出提高采集帧率的指令；若相似度值不小于相似度阈值，不向胶囊发出提高采集帧率的指令；
胶囊按照预设的第一拍摄速率采集图片，且同时循环执行以下程序：
判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率指令，若收到，切换到第二拍摄速率采集图片，且持续时间T；若未收到，继续以第一拍摄速率采集图片；
第一拍摄速率小于第二拍摄速率，T>0，第一拍摄速率大于零，T为0～500毫秒。
在一种优选实施方式中，记录仪包括数据分析处理模块和第一射频通信模块；胶囊包括图像传感器、第二射频通信模块和控制模块；
第一射频通信模块与第二射频通信模块无线通信，图像传感器通过第二射频通信模块将采集的图片数据发送至记录仪端，第一射频通信模块接收胶囊端发送的图片数据并传输至数据分析处理模块；
数据分析处理模块将当前收到的图片，并与前一幅图片的数据进行比较，获取两者的相似度值，若相似度值小于相似度阈值，通过第一射频通信模块向胶囊端发出提高采集帧率的指令；
控制模块控制图像传感器采集图片，此时可能以第一拍摄速率或第二拍摄速率或者其他拍摄速率采集图片，并通过第二射频通信模块接收记录仪端发送的指令信息，且同时循环执行以下程序：
判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率指令，若收到，控制图像传感器以第二拍摄速率采集图片，且持续时间T后返回判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率的指令；若未收到，控制图像传感器以第一拍摄速率采集图片，第二拍摄速率大于第一拍摄速率，T>0。
在本实施方式中，优选的，若收到记录仪发出的提高采集帧率指令，控制图像传感器以第二拍摄速率采集图片且持续时间T后还继续收到提高采集帧率的指令，可增大第二拍摄速率的数值，这样在持续接收到提高采集帧率的指令时，可逐级提高第二拍摄速率的数值，以避免遗漏重要细节。
在一种优选实施方式中，记录仪端获取当前接收的图片与前一幅接收的图片的相似度值过程包括：
对当前接收的图片进行二值化处理获得第一二值化图，对前一幅接收的图片进行二值化处理获得第二二值化图；
累计第一二值化图和第二二值化图中像素值相等且位置对应的像素点对的数量，记为第一数量；
求取第一数量与第一二值化图或第二二值化图的像素点总数量的比值，将比值作为当前接收的图片与前一幅接收的图片的相似度值。
在一种优选实施方式中，如图4所示，还包括计算机，计算机与记录仪有线或无线通信。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动调节胶囊拍摄速率的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，获取胶囊当前拍摄的图片；
步骤S2，获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值，根据相似度值调节胶囊拍摄速率，具体过程为：
判断所述相似度值是否低于相似度阈值，若所述相似度值低于相似度阈值，控制胶囊以第二拍摄速率持续拍摄时间T，返回步骤S1，若所述相似度值不低于相似度阈值，控制胶囊以第一拍摄速率拍摄，返回步骤S1；
所述第二拍摄速率大于第一拍摄速率，T>0。
2.如权利要求1所述的自动调节胶囊拍摄速率的方法，其特征在于，获取当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值过程包括：
对当前胶囊拍摄图片进行二值化处理获得第一二值化图，对胶囊之前的拍摄图片进行二值化处理获得第二二值化图；
累计第一二值化图和第二二值化图中像素值相等且位置对应的像素点对的数量，记为第一数量；
求取第一数量与第一二值化图或第二二值化图的像素点总数量的比值，将所述比值作为当前胶囊拍摄图片与前一幅拍摄图片的相似度值。
3.如权利要求1所述的自动调节胶囊拍摄速率的方法，其特征在于，所述T为0～500毫秒。
4.一种胶囊式内窥镜，其特征在于，包括图像传感器；
所述图像传感器拍摄图片并实时传输给胶囊式内窥镜内部或外设的控制模块，所述控制模块保存有图像传感器前一拍摄图片；
控制模块按照权利要求1-3之一所述方法自动调节胶囊拍摄速率。
5.一种胶囊记录仪，其特征在于，包括第一射频通信模块，所述第一射频通信模块接收胶囊发出的图片并传输给胶囊记录仪内部或外设的处理模块，所述处理模块保存有第一射频通信模块前一接收图片；
处理模块按照权利要求1-3之一所述方法设置胶囊拍摄速率，并将设置的拍摄速率通过第一射频通信模块传递至胶囊端，胶囊端按照设置的拍摄速率拍摄图片。
6.如权利要求5所述的胶囊记录仪，其特征在于，所述处理模块为外部的计算机，所述计算机与至少一个胶囊记录仪有线或无线通信。
7.一种自动调节胶囊拍摄速率的内窥镜系统，其特征在于，包括胶囊和记录仪；
所述记录仪实时接收胶囊采集的图片，且同时循环执行以下程序：
将当前接收的图片与前一幅接收的图片进行数据比较，获取两者的相似度值，若所述相似度值小于相似度阈值，向胶囊发出提高采集帧率的指令；若所述相似度值不小于相似度阈值，不向胶囊发出提高采集帧率的指令；
所述胶囊按照预设的第一拍摄速率采集图片，且同时循环执行以下程序：
判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率指令，若收到，切换到第二拍摄速率采集图片，且持续时间T；若未收到，继续以第一拍摄速率采集图片；
第一拍摄速率小于第二拍摄速率，T>0。
8.如权利要求7所述的自动调节胶囊拍摄速率的内窥镜系统，其特征在于，所述记录仪包括数据分析处理模块和第一射频通信模块；所述胶囊包括图像传感器、第二射频通信模块和控制模块；
第一射频通信模块与第二射频通信模块无线通信，图像传感器通过第二射频通信模块将采集的图片数据发送至记录仪端，第一射频通信模块接收胶囊端发送的图片数据并传输至数据分析处理模块；
数据分析处理模块将当前收到的图片，并与前一幅图片的数据进行比较，获取两者的相似度值，若所述相似度值小于相似度阈值，通过第一射频通信模块向胶囊端发出提高采集帧率的指令；
控制模块控制图像传感器采集图片，并通过第二射频通信模块接收记录仪端发送的指令信息，且同时循环执行以下程序：
判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率指令，若收到，控制图像传感器以第二拍摄速率采集图片，且持续时间T后返回判断是否收到记录仪发出的提高采集帧率的指令；若未收到，控制图像传感器以第一拍摄速率采集图片，所述第二拍摄速率大于第一拍摄速率，所述T>0。
9.如权利要求7或8所述的自动调节胶囊拍摄速率的内窥镜系统，其特征在于，记录仪端获取当前接收的图片与前一幅接收的图片的相似度值过程包括：
对当前接收的图片进行二值化处理获得第一二值化图，对前一幅接收的图片进行二值化处理获得第二二值化图；
累计第一二值化图和第二二值化图中像素值相等且位置对应的像素点对的数量，记为第一数量；
求取第一数量与第一二值化图或第二二值化图的像素点总数量的比值，将所述比值作为当前接收的图片与前一幅接收的图片的相似度值。
10.如权利要求7所述的自动调节胶囊拍摄速率的内窥镜系统，其特征在于，还包括计算机，所述计算机与记录仪有线或无线通信。
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