胶囊影像的稳健储存及传输的制作方法
【专利说明】胶囊影像的稳健储存及传输
[0001]相关申请案的交叉参照
[0002]本发明有关于2011年7月19日准予的名称为“具有机载数据存储或在监管批准频段内的数字无线传输的体内自主摄影机(in vivo Autonomous Camera with On-BoardData Storage or Digital Wireless Transmiss1n in Regulatory Approved Band)，，的美国专利案第7，983，458号，且有关于2010年10月19日准予的名称为“全景成像系统(Panoramic Imaging System) ”的美国专利案第7，817，354号，其全部内容以参考方式包含于此。
技术领域
[0003]本发明有关一种在人体内的影像诊断。尤其，本发明有关一种用于保护由胶囊装置撷取到的归档影像帧及其他数据的系统和方法。
【背景技术】
[0004]用于成像体内的体腔或通道的装置是本领域已知的，这些装置包括内视镜和自主型密封摄影机。内视镜为通过孔口或外科开口进入体内的柔性或刚性管，典型地通过嘴进入食道或通过直肠进入结肠。使用透镜在远端形成影像，并通过透镜中继系统或通过相干光纤束将影像传送到在人体外的近端。概念上类似的仪器可能在远端电子记录影像，例如使用CCD或CMOS阵列，并且通过电缆将影像数据以电子信号方式传送到近端。内视镜允许医师控制视场，并且为被广泛接受的诊断工具。然而，它们确实有许多限制，可能给患者带来风险、为侵入性并使患者感到不适、而且其成本限制了其应用作为常规的健康筛选工具。
[0005]由于穿过旋绕的通道有其难度，内视镜无法达到大多数的小肠，并需特殊技术和预防措施来到达整个结肠，这增加了成本。内视镜风险包括可能穿破所经过的身体器官和麻醉所产生的并发症。此外，必须在病人于过程期间感受的疼痛与麻醉对健康的危害及过后的尚未恢复时间(down time)之间取得折衷。内视镜必然需耗费临床医生大量时间的住院服务，因此非常昂贵。
[0006]解决许多这些问题的另一种体内影像感测器为胶囊型内视镜。在吞服型的胶囊内设有一摄影机，还有用于传送数据到身体外的基站接收器或收发器及数据记录器的一无线电传送器，这些数据主要包括由数字摄影机所记录的影像。该胶囊还可包括用于从基站传送器接收指令或其他数据的一无线电接收器。也可使用较低频率的电磁信号代替射频传送。电源可从外部电感器感应式供应到胶囊内的内部电感器或从胶囊内的电池供应。
[0007]在2011年7月19日准予的名称为“具有机载数据存储或在监管批准频段内的数字无线传输的体内自主摄影机(in vivo Autonomous Camera with On-Board DataStorage or Digital Wireless Transmiss1n in Regulatory Approved Band)，，的美国专利案第7，983，458号中揭露一种具有机载数据存储的自主胶囊型摄影机系统。此专利描述了一种胶囊系统，使用如半导体非易失性归档存储器的机载存储来储存撷取到的影像。在胶囊通过体内后，取回胶囊。打开胶囊外壳并传输已储存的影像到电脑工作站以进行储存和分析。对于通过无线传输所接收到或从机载存储检索到的胶囊影像，必须将这些影像显示出来并由诊断医师加以检视来找出潜在的异常。
[0008]图1绘示具有机载存储的一范例胶囊系统。胶囊系统110包括照明系统12A及包括光学系统14A及影像感测器16的摄影机。可设置半导体非易失性归档存储器20以储存影像且之后在重获胶囊后在身体外的基座上检索这些影像。系统110包括电池电源24及输出端口 26。可通过肠胃蠕动推动胶囊系统110通过胃肠道。
[0009]可通过LED实施照明系统12A。在图1中，LED位在摄影机光圈旁，虽可有其他组态。亦可设置光源，例如，在光圈后方。亦可使用其他光源，比如激光二极管。或者，也可使用白光源或二或更多个窄波长带光源的结合。可有白色LED，其可包括蓝色LED或紫色LED，还有被LED光激发而发出较长波长的磷光材料。胶囊外壳10允许光线通过的部分可由生物相容的玻璃或聚合物所制成。
[0010]光学系统14A，其可包括多个折射、衍射、或反射透镜元件，于影像感测器16上提供腔壁影像。可通过电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)型的装置提供影像感测器16，其将接收到的光照强度转换成对应的电子信号。影像感测器16可具有单色响应或包括彩色滤光片阵列，以撷取彩色影像(例如，使用RGB或CYM表示)。较佳地将来自影像感测器16的模拟信号转换成数字形式以允许数字形式的处理。这种转换可用模拟至数字(A/D)转换器实现，其可设置在感测器内(如在当前情况中)，或在胶囊外壳10内的另一部分中。A/D单元可设置在影像感测器16与其余系统之间。照明系统12A中的LED与影像感测器16的运作同步。处理模块22可用来提供系统所需的处理，比如影像处理和视频压缩。处理模块亦可提供所需的系统控制，比如在影像撷取运作期间控制LED。处理模块亦可负责其他功能，比如管理影像撷取及协调影像检索。
[0011]在胶囊摄影机通过胃肠道并离开身体后，取回胶囊摄影机并通过输出端口将储存在归档存储器的影像读取出来。通常会将接收到的影像转移到基站以供处理并供诊断医师检查。诊断的正确性以及效率最为重要。诊断医师应该要能检查所有影像并正确地找出所有异常。为了帮助诊断医师更有效率地进行检查而不牺牲检查品质，通过同时在多个检视视窗中显示多个影像的子序列，使接收到的影像受本发明的处理。使用多个检视视窗的意愿并不限于传统胶囊型摄影机。对于具有全景的胶囊型摄影机而言，也有有效检视以进行诊断的需求。
[0012]除了上述前瞻式胶囊型摄影机，还有提供侧视或全景的其他类型的胶囊型摄影机。需要侧或反角来恰当地看到组织表面。传统的装置无法看见这类的表面，因其视野(F0V)实质上为前瞻式。能看见这些器官的所有区域对医师来说很重要，因为需要透彻观察息肉或其他不规则物以做出正确诊断。由于传统胶囊无法看见隆起缘周围的隐蔽区域，可能会漏掉不规则物，使得严重的医疗情况的关键诊断产生瑕疵。在2010年10月19日准予的名称为“全景成像系统(Panoramic Imaging System) ”的美国专利案第7，817，354号中揭露一种摄影机，其组态成撷取摄影机周遭环境的全景影像。全景摄影机组态有由相对于所述胶囊的纵轴的各种视角所界定的一纵向视野(F0V)以及由围绕纵轴的全景范围的方位角所界定的一横向视野，使摄影机得以撷取实质上涵盖360°的玮度F0V全景影像。
[0013]在自主胶囊型摄影机于2000年初推出后，尖端技术不断推进。例如，电子技术中的演进包括(但不限于)半导体特不断缩小的特征，而根据经过验证的莫耳定律(Moore’slaw)，使得更多具有较低功耗及较高运作速度的电晶体整合于单一芯片中。随着电子技术的演进，在一个CMOS影像感测器中可存在更多数量的画素，而可通过处理器更高的运算力来促成更多信息的处理。另一方面，因电子特征尺寸缩小使得更大量的影像及其他感测数据得以储存在更大的存储器容量中。这情况对于具有外部存储且从身体内的胶囊无线传送数据的胶囊系统来说也是如此。
[0014]除了解析度的增加，胶囊影像的帧速率也大幅跃进，从2000年初每秒约2的帧速率到2000年底超过30的尖峰速率。更高的帧速率可减少后续影像之间的无成像间隙，以增加异常的侦测率。然而，异常或任何关注特征的侦测率可能不会与帧速率的增加成正比地增加。侦测率的改善会逐渐减弱，尤其在较高帧速率。
[0015]针对机载存储的胶囊系统，储存于存储器装置中的影像数据的可靠度十分关键。胶囊型摄影机的进入会需要患者充分准备以清除胃肠道中的废物。如果存储器装置故障，不光是努力，牵涉胶囊装置和服务的钱也都白费了。即使存储器装置仅部分故障，检查结果仍不可采。因此，希望能改善机载存储的胶囊系统的数据存储的可靠性而不实质上增加系统成本及/或耗电量。针对具有无线传送器的胶囊系统，会面临类似的可靠性问题。如果无线传输通道受杂讯、干扰或其他通道障碍影响，可能会失去珍贵的影像。因此，希望能改善具有无线传送器的胶囊系统的无线传输的可靠性而不实质上增加系统成本及/或系统耗电量。
【发明内容】
[0016]本发明揭露一种胶囊型摄影机装置的可靠影像储存，胶囊型摄影机装置包含在外壳内的光源、影像感测器、归档存储器或无线传送器、及处理模块。处