用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统和方法

专利名称：用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统和方法
技术领域：
本发明涉及医用病患体内检查设备与技术领域，特别是涉及一种用于生物体腔内 的多视角图像采集与存储系统和方法。
背景技术：
为了无创伤地检查动物或人体内的体腔器官，尤其是消化道体腔；目前采用一种 无线内窥镜胶囊诊断系统。其中无线胶囊部分由待测者从口腔吞入，通过体内肠胃的蠕动 遍历胃肠等消化道器官，同时采集消化道内相关数据，完成整个诊断过程。现有已知的无线胶囊在其一端或两端放置一个微型摄像机以及LED光源为其照 明，利用电池或无线电磁波作为电源。胶囊内部载有信息接收和发射装置，将拍摄图像传递 给外部处理系统，同时接受外部控制信息。现有的内窥镜胶囊普遍存在观测视野小，造成对腔体器官漏检等缺陷。并且外形 多呈胶囊形状，在体内的运动并不顺畅，导致无线胶囊有堵塞在消化道内的风险。例如在专 利US2002/0109774，JP2001112710和US2003/0023150中，均采用不超过两个的摄像机。虽 然它们采用了不同的扩大其视野的方法(包括机械转动等方法)；但是这些发明都无法实 现全视角的图像采集；另外借助机械方法在功耗和实现复杂度上代价较高，同时也将增大 体腔内胶囊的尺寸。另外在专利CN200910008885，CN200910080350中提出的一种球囊状设备(简称
球囊)，其内部设备采用多摄像头的图像采集方案，若要实现无盲区的图像采集，专利中所 述的体内图像采集系统必须保证至少6帧每秒的拍摄速度，而实现这样的拍摄速度，系统 工作电流至少约为100mA，在这样的工作电流要求下，以现有无线内窥镜中普遍采用的电池 进行供电，仅能维持工作数十分钟甚至数分钟，因此无法实现对全消化道，特别是小肠的检 查。若采用无线供能的方式进行供电，一是目前还未见成熟的，可实际应用于无线内窥镜 检查的无线供能系统，二是以目前文献报道的无线供能效率进行推算，则体外供能系统至 少需要发出数十瓦到数百瓦的无线能量，这种电磁辐射是否对人体有害以及其危害程度目 前还无定论，同时体外供能系统还需配置制冷设备。若体内的设备在采用电池供电的情况 下，为了使得体内系统能够工作在低功耗的情况，以延长电池的工作时间，体内系统需以低 于6帧/秒的速度进行拍摄，若想得到无盲区的图像，则体内的系统在消化道内运行速度必 须十分缓慢且相对姿态也变化缓慢(即体内设备相对人体消化道几乎处于静止状态，这样 通过多摄像头轮流的拍摄机制可以实现全视角拍摄)，而由于体内设备在消化道内是依靠 重力作用和消化道蠕动来实现被动行走的，因此上述的条件很难能保证。综上所述，目前尚 无有效的方法解决无线内窥镜系统在采用电池供电情况下，减少消化道内较严重的漏拍问 题。

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如何在尽量少的采集次数下得到尽量多视角的腔体 内组织的图像信息，以降低腔体内装置的功耗，并减少拍摄视场盲区。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，提供一种依照本发明实施方式的用于生物体腔内的多视角 图像采集与存储系统，其包括腔内装置，用于在生物体腔内进行图像数据及信息数据的采 集和存储；和腔外装置，用于向所述腔内装置发送无线能量，发送指令信号，接收腔内装置 发送的图像数据和信息数据；其中，所述腔内装置包括图像传感器阵列单元，用于在生物体腔内进行图像数据采集；姿态和运动信息感知单元，用于确定腔内装置相对于生物体腔的姿态和运动信 息；第一存储单元，用于对所采集的生物体腔内的信息数据进行存储；无线通信单元，用于所述腔内装置与腔外装置进行无线通信；系统控制单元，当腔内装置在生物体腔内进行图像采集时，所述系统控制单元用 于通过无线通信单元接收所述腔外装置发送的指令信号，根据所述指令信号控制腔内装置 进行信息采集，并将采集的图像数据，姿态和运动信息数据通过无线通信单元发送到到腔 外装置或将上述数据保存到所述第一存储单元；当腔内装置移出腔外时，所述控制单元用 于将所述第一存储单元内的数据通过无线通信单元发送到腔外装置；图像传感器控制单元，用于控制图像采集的速率并选择一个或多个图像传感器进 行图像采集；能量单元，用于为所述腔内装置供电。优选地，所述系统还包括由PCB板，以及用于封闭所述PCB板的透明封闭壳体，所 述PCB板上集成有所述腔内装置，所述透明封闭壳体采用生物兼容性材料制成；所述图像传感器阵列单元中的图像传感器均勻分布在由所述PCB板构成的几何 体的外表面，所述几何体为正多面体。优选地，所述姿态和运动信息感知单元包括一个或多个姿态传感器和/或速度传 感器，其中，姿态传感器是水平姿态传感器、MEMS微陀螺仪、磁阻传感器中的一种或多种的组 合，获取其所在平面的姿态信息；速度传感器是线速度计、角速度计、加速度计中的一种或多种的组合，用于获取其 所在平面的速度或加速度信息；所述姿态和运动信息感知单元还包括感知计算单元，用于根据姿态传感器和/或 速度传感器给出的信息，计算得到各个图像传感器相对于生物体腔的朝向信息以及腔内装 置的运动信息。优选地，所述能量单元包括无线射频提能模块，用于从腔外装置发出的无线电波中提取能量和控制无线开关 的指令；电压变换模块，用于对无线射频提能模块或电池输出的直流电压进行变换和稳 压，输出直流电源以供给所述腔内装置；
能量叠加电路，用于综合来自所述射频提能模块和电池通过电压变换模块获得的 电源，为解码电路和开关驱动电路提供电源；解码电路，用于接收无射频提能模块提取出来的控制无线开关的指令，并进行解 码，根据解码结果输出控制信号到开关驱动电路来选择腔内装置是由电池供电还是由无线 射频提能模块供电；开关驱动电路，用于根据解码电路输出的控制信号来控制可控开关的动作；可控开关，在所述开关驱动电路的驱动下，选择电池对腔内装置进行供电，或选择 无线射频提能模块对腔内装置进行供电。优选地，所述系统控制单元包括数据压缩子单元，用于对图像传感器阵列单元采集的图像数据，以及姿态和运动 信息感知单元得到的姿态和运动信息数据进行压缩，并将压缩后的数据输出至存储控制子 单元或输出到通信基带处理子单元；存储控制子单元，用于将所述压缩后的数据写入存储单元，及从存储单元读出所 述数据输出到通信基带处理子单元；通信基带处理子单元，用于对接收的压缩后的数据进行编码，将编码后的数据输 出至无线通信单元，并接收来自无线通信单元的指令信号对其解码，将解码后的指令信号 输出至中心控制子单元；中心控制子单元，用于从通信基带处理子单元获取所述指令信号，并根据所述指 令信号对所述数据压缩子单元、存储控制子单元和通信基带处理子单元进行控制。优选地，所述腔外装置包括第二无线通信单元，用于接收来自腔内装置发射的图像数据、姿态和运动信息数 据，对其进行解调后输出至数字处理和遥控单元；以及接收来自数字处理和遥控单元的指 令，并将其调制为射频信号发送到腔内装置；键盘与显示外设，用于接收用户的指令输入、并显示接收信息数据的状态和腔外 装置自身工作状态；信息分析单元，用于根据所述第二无线通信单元接收到的姿态和运动信息数据， 分析得到腔内装置各个图像传感器的精确朝向和腔内装置的运动信息，判断得出腔内装置 中需要进行图像采集的图像传感器并将判断结果通过所述第二无线通信单元发送给腔内 装置；无线能量发送单元，用于向无线射频提能子单元发送无线射频能量，该无线射频 能量载有控制无线开关的指令；数字处理和遥控单元，用于控制第二无线通信单元接收图像数据和信息数据，并 将接收到的数据发送给信息分析单元，以及将接收的数据存入第二存储单元或通过控制接 口单元输出至其它处理装置；且用于接收来自键盘与显示外设的指令输入，并把该指令输 出至第二无线通信单元，输出信息分析单元的判断结果至无线通信单元，控制第二无线通 信单元向腔内装置发出射频指令信号。本发明还提供了一种用于生物体腔内的多视角图像采集与存储方法，其包括步 骤a)确定图像采集方式，即确定每次图像采集中同时工作的图像传感器数目；
b)根据腔内装置的运动信息，确定图像传感器的采集速率；根据所述腔内装置的 姿态和运动信息，选择合适的图像传感器进行图像采集；c)将采集到的图像存储到腔内装置的存储单元或发射到腔外装置；d)判断图像采集是否结束，如果是则结束，否则，转到步骤b)。优选地，所述步骤b)中，根据腔内装置运动信息，确定图像传感器的采集速率，包 含如下步骤bl)获得腔内装置的运动信息；b2)根据腔内装置的运动信息确定图像传感器的采集速率；b3)判断图像采集是否结束，如果是，则结束；否则，转到步骤bl)。优选地，所述步骤b)中，根据腔内装置的姿态和运动信息，选择相应的图像传感 器进行图像采集，包含如下步骤bl')开始一个新的图像采集周期，所述图像采集周期的定义为进行了 M次图像 采集，其中M等于腔内装置中图像传感器的所有可能朝向数目除以每次同时工作的图像传 感器数目；并将朝向与上个图像采集周期进行第1次图像采集的图像传感器朝向相同的图 像传感器选择为当前图像采集周期中进行第1次图像采集的图像传感器，；b2')获得腔内装置的运动信息；b3')根据腔内装置的运动信息判断腔内装置移动位置是否超过预设的阈值，若 是，转到步骤bl')，否则，转到步骤b4')；b4')获得腔内装置的姿态信息，根据图像传感器的朝向信息和本次图像采集在 其所处图像采集周期的位置选择进行图像采集的图像传感器，其选择方法是某图像采集 周期的第n次图像采集所选择的图像传感器，其朝向与前n-1次进行图像采集的图像传感 器的朝向均不相同；b5')判断一个图像采集周期是否结束，若是，转到步骤b6')，否则，转到步骤 b2')；b6')判断图像采集是否结束，若是，则结束，否则，转到步骤b2')。(三)有益效果本发明通过姿态和运动信息感知单元可以得到腔内装置相对于生物体腔的姿态 信息(即腔内装置内每个图像传感器的朝向)，可以轮流选择合适的图像传感器在尽量少 的采集次数下得到尽量多视角的腔体内组织的图像信息，从而能够降低腔体内装置的功 耗，并大大减少拍摄视场盲区。同时通过姿态和运动信息感知单元可以得到腔内装置相对 于生物体腔的运动信息，可以在不同的运动状态下确定不同的图像采集策略，例如该装置 在腔体内运动速度较快时，可以提高图像传感器的拍摄频率；当该装置运动速度较慢时，可 以降低图像传感器的拍摄频率，从而达到在减少拍摄视场盲区的同时能进一步降低腔内装 置系统功耗的目的。本发明中可通过将姿态和运动信息感知单元中的传感器得到的原始信息发送到 腔外装置，腔外装置分析后可选择合适的图像传感器进行图像采集，然后将选择命令发送 到腔内装置，控制腔内装置中的图像传感器进行图像采集，进一步降低腔内装置的系统功
^^ o本发明中通过姿态和运动信息感知单元得到的姿态和运动信息可存储到腔内装置中的非易失性存储器中，或直接发送到体外装置，通过分析这些信息可得到体内球囊在 消化道内的运动情况，从而可得到腔体自身的运动或蠕动的信息。本发明中通过将姿态和运动信息感知单元得到的姿态和运动信息实时地发送到 腔外装置，并经过腔外装置的分析与处理，可对腔内装置进行定位。


图1是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统结构示意 图；图2是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的腔内装 置的结构示意图；图3是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的能量单 元的结构示意图；图4是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的姿态和 运动信息的参考坐标系示意图；图5是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的姿态信 息表示方法示意图；图6是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的腔内装 置姿态信息和运动信息转换示意图；图7是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的腔外装 置的结构示意图；图8是本发明另一实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的腔 内装置的结构示意图；图9是本发明另一实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统的腔 外装置的结构示意图；图10是本发明实施例的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储方法的图像采 集方法流程图；图11是本发明中实施例的图像采集方法中根据腔内装置运动信息确定图像采集 速率的流程图；图12是本发明中实施例的图像采集方法中根据腔内装置姿态和运动信息选择合 适的图像传感器进行图像采集的流程图。
具体实施例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。本发明提供了一种适用于生物体腔内多视角图像采集与存储的系统及方法，特别 是针对消化道腔体内组织的多视角图像采集和存储，该系统由两部分组成进行体腔内信 息采集与存储的腔内装置，用于开关遥控腔内装置和读取分析腔内装置信息的腔外装置， 如图1所示。腔内装置包括用于在生物腔内进行图像数据采集的图像传感器阵列单元； 用于确定腔内装置相对于生物体腔的姿态和运动信息的姿态和运动信息感知单元；用于对所采集的图像数据，姿态和运动信息数据进行存储的存储单元；图像传感器控制单元，可 控制图像采集频率并选择图像传感器阵列单元中的一个或多个传感器进行图像数据采集; 与腔外装置进行无线通信的无线通信单元；对腔内装置进行能量供给的能量单元；控制单 元，通过无线通信单元接收腔外装置发送的射频能量信号和指令信号，将采集的图像数据， 姿态和运动信息数据发送到腔外装置，或将采集到的图像数据，姿态和运动信息数据保存 到存储单元，在图像采集装置移出腔外时，将存储单元内的数据通过无线通信单元发射到 腔外装置；腔外装置用于向图像采集装置发送射频能量信号和指令信号，接收腔内装置发 射的图像数据，姿态和运动信息数据并将其进行存储或传输；对获得的姿态和运动信息进 行分析并对腔内装置的图像传感器的工作状态做出决策，将相应的控制命令发送给腔内装 置。上述系统可以有以下两种不同的工作方式一、腔内装置在生物体腔内工作时，不与腔外装置进行无线通信，腔内装置所采集 信息均存储在其内部存储单元内，等待腔内装置排出生物体腔后，再将存储单元内的信息 发送到腔外装置。二、腔内装置在生物体腔内工作时，可与腔外装置进行无线通信，将腔内装置所采 集信息发送到腔外装置，腔内装置也可接收腔外装置的的指令，控制其内部工作状态。下面将分两个实施例来说明上述两种工作方式的原理。实施例一本实施例中，腔内装置初始为休眠状态，内部的电路处于零功耗或处于极低功耗 状态，在腔内装置进入生物体腔前，腔外装置向腔内装置发出载有无线开关开启指令的射 频能量信号，腔内装置根据该指令打开无线开关为装置供电，腔内装置开始工作，然后腔外 装置通过无线方式向腔内装置发送指令，对腔内装置进行初始配置。配置完毕后，腔内装置 可进入生物体腔进行工作。在生物体腔内工作时，腔内装置按照初始配置，选择每次图像采 集时同时工作的图像传感器的个数，然后图像传感器控制单元根据姿态和运动信息感知单 元给出的腔内装置相对于生物体腔的姿态和运动信息，设置图像采集的速率，同时在每次 图像采集时，选择合适的图像传感器进行图像采集。系统控制单元将采集到的图像信息，姿 态和运动信息存储到非易失性存储单元里。当腔内装置排出体外后，通过腔外装置向腔内 装置辐射电磁波能量(即发出射频能量信号)以及发射开始传输腔内装置存储单元内数据 的数据读出指令，腔内装置解析该指令，然后把数据通过无线通信单元发送到腔外装置，腔 外装置将其存储到非易失性存储器(比如FLASH存储器、SD卡、硬盘、U盘等)或通过USB 接口或以太网接口传输到信息处理装置。本实施例中涉及的腔外装置内的非易失性存储器 具有可拆卸性，当该腔外装置接收图像数据完毕后，也可把该非易失性存储器从腔外装置 中拔出，通过通用接口(USB接口、SD卡的接口)或接口转换器(IDE-USB接口转换)把非易 失性存储器上存储的数据上载到信息处理装置，其中的信息处理装置可以是普通的PC机。 最后医生通过图像处理工作进行图像的浏览和处理来进行诊断。也可对腔内装置的姿态和 运动信息数据进行分析和处理，得到生物体腔内器官，特别是消化道自身运动的信息。在腔 内装置排出体外后，无需把腔内装置的外壳消毒、切开、取出电子装置与终端主机连接进行 图像数据的读取，而是通过腔外装置向腔内装置发射无线电磁波能量供给该装置工作的电 能，非接触性的以无线方式从腔内装置中获取已存储的信息数据。为进一步说明本实施例，下面针对系统中的各组成部分进行分别的详细描述。一、腔内装置如图2所示，本实施例中的腔内装置包括图像传感器阵列单元，用于在生物腔内进行图像数据采集，完成光电信号的转换， 由CMOS图像传感器阵列或CCD图像传感器阵列构成，该图像传感器阵列单元中的每个图像 传感器的工作状态由图像传感器控制单元进行控制；姿态和运动感信息知单元，用于确定腔内装置在生物体腔内工作时，相对于生物 体腔的姿态和运动信息。该单元包括姿态或速度传感器单元，以及感知计算单元。姿态或 速度传感器单元可选择姿态传感器或速度传感器，或选择两者的组合，其中姿态传感器和 速度传感器包括MEMS陀螺仪，加速度传感器，倾角传感器，角速度传感器等。根据所选择姿 态传感器和速度传感器的性能，使用一个或多个姿态传感器。感知计算单元根据所选择传 感器测出的相应信息和腔内装置形状，通过计算得到腔内装置的姿态和运动信息；存储单元，为非易失性存储单元，用于存储图像传感器阵列单元采集的图像数据 以及姿态和运动感知单元采集的姿态和运动信息；无线通信单元，具体包括天线A、与天线A连接的无线发信单元D、天线B、与天线 B连接的无线收信单元D，其中无线发信单元D，用于将图像采集装置内存储的图像数据以 无线电波方式发射出去；无线收信单元D，用于接收来自装置外部发送的射频指令信号，并 将指令信号变为数字信号传输给控制单元；天线A，用于把无线发信单元D输出的信号以电 磁波形式向外部辐射；天线B，用于接收来自外部的电磁波信号(射频指令信号)输出至无 线收信单元D，天线A和天线B也可以是同一根天线；照明阵列与驱动单元，用于在图像传感器阵列单元进行图像数据采集时在控制单 元的控制下进行照明，优选由LED阵列与LED驱动电路构成，LED均勻放置在图像传感器四 周，保证图像传感器在进行图像采集时对腔体的照明亮度均勻；图像传感器控制单元，接收姿态和运动信息感知单元给出的腔内装置的姿态和运 动信息，根据上述信息确定图像采集的速率，在每次图像采集时选择进行采集的图像传感 器；系统控制单元，用于对腔内装置中所有单元的控制。具体控制包括在腔内装置进 行图像采集和存储时，控制单元控制姿态和运动信息感知单元来获取腔内装置相对于生物 体腔的姿态和运动信息，并将这些信息发送给图像传感器控制单元。将图像数据，姿态和运 动信息数据存储到腔内装置的存储单元中。当腔内装置排出腔外后，控制单元通过控制无 线收信单元D接收到数据读出指令，控制从存储单元中读出图像数据，姿态和运动信息数 据，并把这些数据输出到无线发信单元D，通过天线A以无线的方式发送到腔外装置；腔内装置中的能量单元是整个装置的能量供给单元，如图2、3所示，它包括电池、 天线E、无线开关及射频提能模块和电压变换模块。其中电池，可用于向腔内装置供电；无 线开关及射频提能模块，从天线E接收到的腔外装置发送的无线电波中提取能量和控制指 令，其中能量可用于向腔内装置供电，控制指令用来控制电池或无线射频提能模块的电压 是否输出至电压变换模块，即选择腔内装置是由射频提能模块供电还是由电池供电；电压 变换模块，用于对无线射频提能模块和电池输出的直流电压进行直流电压的变换和进一步 稳压，输出直流电源供给腔内装置内所有单元和模块；天线E，用来接收腔外装置发送的无线射频能量信号，天线E，天线A，天线B可以是同一根天线。如图3所示，能量单元中的无线开关及射频提能模块包括无线射频提能模块、能 量叠加电路、解码电路、开关驱动电路以及可控开关K，其中无线射频提能模块，用于对腔 外装置发送的无线电波提取出能量，进行滤波和稳压的处理后输出幅值稳定的直流电压至 能量叠加电路和电压变换模块，同时还提取出控制无线开关的指令信号输出至解码单元； 能量叠加电路，用于综合来自无线射频提能模块和电压变换模块提供的电源，为开关驱动 电路和解码电路提供电源，以保证无论是无线射频提能模块还是电池在对腔内装置进行供 电，开关驱动电路和解码电路均可正常工作；解码电路，用于对无线射频提能模块输出的指 令信号进行解码，然后输出控制信号至开关驱动电路选择电池或无线射频提能模块对腔内 装置供电；开关驱动电路，用于根据控制单元输出的控制信号控制可控开关K的动作，可控 开关K优选采用是CMOS开关管或者MEMS (微机械)开关，当采用MEMS开关时，在开关是断 开时，装置没有任何漏电流，属于零功耗状态；当采用CMOS开关管时，即使开关是断开时， 也有稍许的漏电流，但其数量级也就是几个nA的级别，基本可以忽略；可控开关K是一个如 图3所示的三端口开关，端口 K1与电压变换模块相连，端口 K2与无线射频提能模块相连， 端口 K3与供电电池相连，在开关驱动电路的控制信号控制下接通电池和电压变换模块或 接通无线射频提能模块和电压变换模块相连。与采用干簧管作为电源开关的无线内窥镜相 比较，本装置中提出的能量单元的设计保证了图像采集与存储装置在非工作状态时，功耗 为零或几乎为零，解决了运输过程由于振动等导致装置的漏电问题和长期存储的问题；并 且可以根据实际工作环境选择是由电池供电还是由体外无线射频能量供电。腔内装置被集成到PCB板上，由PCB板构成的几何体优选为球体、正方体或正四 面体，当然，也可以是其它的几何体形状；该系统还包括用于封闭所述PCB板的透明封闭壳 体，该壳体由生物兼容性材料制成；所述图像传感器阵列单元中的图像传感器均勻分布在 由所述PCB板构成的几何体的外表面，所述姿态信息感知单元中的姿态传感器或姿态传感 器阵列，可安装在由PCB板构成的几何体的外表面或内表面上。PCB板为柔性PCB板或非柔 性PCB板。本实施例中，以腔内装置集成在一个由PCB板构成的正方体上为例，描述姿态和 传感感知单元所给出的腔内装置的姿态和运动信息。假设生物体腔在如图4所示坐标系 统，其姿态和位置是固定的。在此实施例中，腔内装置具有6个图像传感器，分别安装在正 方体6个面的中心。当腔内装置在生物体腔内工作时，其与生物体腔的相对姿态位置可用 图5来描述，其中小正方体代表腔内装置，其中1代表安置在小正方体上表面的图像传感 器，2代表安置在前表面的图像传感器，3代表安置在右侧表面的图像传感器，4代表安置在 左侧表面的图像传感器，5代表安置在后表面的图像传感器，6代表安置在下表面的图像传 感器。大正方体代表生物体腔，在该腔内装置在生物体腔内工作时，可认为生物体腔在图4 所示图标系统中，其姿态和位置是确定的，即认为大正方体在图3所示坐标系统中是固定 的，而小正方体是会发生移动，转动和滚动的，因此其姿态位置是在变化的，我们就以大正 方体为参考系，来表示小正方体的姿态信息。姿态和运动信息感知单元接收到控制单元的 命令后，姿态或速度传感器开始工作，采集到相应的信息并将其送到感知计算单元去处理。 在如图5所示情况下，姿态与运动感知单元可给出如下的姿态信息图像传感器1朝向上表 面，图像传感器2朝向前表面，图像传感器3朝向右侧表面，图像传感器4朝向左侧表面，图像传感器5朝向后表面，图像传感器6朝向下表面。同时还可给出腔内装置此时的运动信 息运动的速度大小和方向。姿态和运动信息感知单元的的具体实现方案如下(一 )采用只使用姿态传感器的方案来完成姿态传感器选用一个3轴MEMS陀螺仪，将该3轴MEMS陀螺仪安装在正方体任一 平面上，陀螺仪可测量出该平面绕x，y, z三轴旋转的角速度，通过对所得角速度进行积分， 即可得出该平面相对于初始位置绕三轴旋转的角度，然后根据陀螺仪所在平面与各个图像 传感器所在平面位置关系，即可得出各图像传感器的朝向信息。在生物体腔的某些部分，腔内装置的运动可近似为某种规则运动。腔内装置的实 际外形应为球形或近似球形，当腔内装置在某些管状腔内运动时，可近似认为腔内装置在 做滚动。如图6所示，利用上述姿态传感器可推算出腔内装置在某一段时间t中沿着某一 个方向旋转的角度为9 (弧度值)，设腔内装置的半径为r，那么腔内装置运动的距离为L =0 ! ，腔内装置在这段时间里的平均速度V = L/t。( 二)采用只使用速度传感器的方案来完成速度传感器选用一个3轴加速度传感器，将该3轴加速度传感器安装在任一平面 上，该传感器可测量出该平面的加速度在X，1，Z三轴上的加速度分量，即测得腔内装置在 这三轴上的加速度分量，通过对所测得加速度合成后进行积分，可得到腔内装置的速度大 小和方向，进一步对所得速度进行积分，可得到腔内装置运动距离和方向。如(一)所述，近似认为腔内装置在做滚动。利用上述速度传感器得到的腔内装 置的运动距离L，设腔内装置的半径为r，则腔内装置转动的角度，由转动角度就可得到腔 内装置的姿态信息。(三)采用速度传感器和姿态传感器联合使用的方案来完成姿态传感器选用一个3轴MEMS陀螺仪，速度传感器选用一个3轴加速度传感器。 如(一)所述，3轴MEMS陀螺仪可得到腔内装置的姿态信息；如(二)所述，3轴加速度传 感器可得到腔内装置的运动信息。综合上述所得信息即可得到腔内装置中各图像传感器的 朝向和腔内装置的运动速度和方向。二、腔外装置腔外装置主要功能是完成向图像采集装置提供射频能量和无线指令信号，并能接 收和存储来自腔内装置发射的图像数据，姿态和运动信息数据，将数据存储到非易失性存 储器上，或将数据传输到其它信息处理装置。其中腔外装置向腔内装置发射的指令码至少 包括遥控腔内装置内无线开关的开启指令、关闭指令、数据读取传输指令，初始配置等指 令。如图7所示，腔外装置主要包括、无线发信单元C，无线收信单元C、键盘与显示外 设、数字处理和遥控单元，存储单元C，无线能量发射单元，信息分析单元，接口单元，其中 天线C，用于接收来自腔内装置发射的射频数据信号，然后输出至无线收信单元C;天线D， 一端连接无线发信单元C，用于向腔内装置发射载有指令码的射频电磁波，天线C和天线D 可以是同一根天线；无线发信单元C，用于接收来自数字处理和遥控单元的指令，并将其调 制为射频指令信号，再通过天线D向腔内装置发射；键盘与显示外设，用于接收用户的指令 输入、显示接收图像数据的状态、腔外装置自身工作状态；无线能量发射单元，接收来自数字处理和遥控单元的指令，通过天线H向腔内装置发送载有无线开关控制指令的无线射频 能量信号；无线能量发射单元和无线发信单元C可以是一个单元；天线H、天线C、天线D可 以是一根天线；数字处理与遥控单元，用于控制腔外装置内所有其它模块的工作状态，接收 来自键盘与显示外设的指令输入，控制无线能量发射单元向腔内装置发送无线射频能量， 控制无线无线能量发射单元向腔内装置发射控制无线开关指令，还可把其它指令输出至无 线发信单元C发射，同时控制无线发信单元C向腔内装置发射射频指令信号，还用于控制无 线收信单元C接收来自腔内装置发射的图像，姿态和运动信息数据，并接收无线收信单元 C输出的图像，姿态和运动信息数据，把该数据送入信息分析单元，把该数据存入存储单元 C或通过控制接口单元把数据输出至其它信息处理装置；存储单元C，是一种非易失性存储 器，具有可拆卸性，当该装置从腔内装置中获取完数据后，可以把存储单元C拆卸下来，与 其它信息处理装置的接口相连接，把数据上载到该信息处理装置上，交与医生进行诊断，本 实施例优选采用SD卡，当然也可采用其它的存储器，比如硬盘、U盘等。接口单元是腔外装 置和信息处理装置的通信接口，可以是USB接口、网络接口或其它通用接口等。信息处理装置，主要是从腔外装置直接获取数据，或者间接从其内部拆卸下来的 存储单元c中读取数据，并完成相应的图像处理、存储功能以及患者的病案和报告处理、腔 内姿态和运动信息的存储和分析等。该信息处理装置，硬件部分可以由普通的计算机构成， 比如PC机，笔记本电脑等，该工作站内相应需要装入针对相应信息数据的处理软件。信息处理装置可对腔内装置在生物体腔内的全部姿态和运动信息进行分析和处 理，可以得到腔内装置在生物体腔内的整体运动情况，结合生物体腔不同部分的构造情况 和腔内装置的几何形状，可以推算出腔内装置的受力情况，从而可以得到生物体腔自身的 运动情况，例如消化道腔体收缩与舒张的程度、频率等参数，以提供医师更好地对患者腔体 实施诊断。综上可得，在本实施例中，腔内装置的姿态和运动感知单元可以得到腔内装置的 姿态和运动信息，腔内装置的图像传感器控制单元可以根据上述信息指定合适的图像采集 策略，从而减少图像采集的视场盲区，同时降低腔内装置的功耗。实施例二本实施例中，腔内装置初始为休眠状态，内部的电路处于零功耗或处于极低功耗 状态，在患者吞服腔内装置前，腔外装置向腔内装置发出射频能量信号与无线开关开启指 令，腔内装置根据该指令打开无线开关为装置供电，腔内装置开始工作，然后腔外装置通过 无线方式向腔内装置发送指令，对腔内装置进行初始配置。配置完毕后，腔内装置可进入生 物体腔进行工作。在生物体腔内工作时，腔内装置按照初始配置或按照腔外装置发送的无 线指令，选择每次图像采集时同时工作的图像传感器的个数，系统控制单元将姿态或速度 传感器单元的传感数据通过无线通信单元发送到腔外装置，腔外装置利用这些数据和腔内 装置的形状计算腔内装置的姿态和运动信息，然后根据计算结果设置腔内装置图像采集的 速率，同时在每次图像采集时，选择合适的图像传感器，将这些指令通过无线方式发送到腔 内装置。系统控制单元接收到这些指令后，将控制传感器阵列单元按照指令规定的方式进 行图像采集；采集到的图像信息可直接以无线方式发送到腔外装置，也可存储到非易失性 存储单元里；当腔内装置排出体外后，若存储单元内有存储数据，则通过腔外装置向腔内装 置辐射电磁波能量(即发出射频能量信号)以及发射开始传输腔内非易失性存储器内数据的数据读出指令，腔内装置解析该指令，然后把数据通过无线通信单元发送到腔外装置。腔 外装置对其接收到的图像数据的处理方式与实施例一中相同。为进一步说明本实施例，下 面针对系统中的各组成部分进行分别的详细描述。一、腔内装置如图8所示，本实施例中的腔内装置包括图像传感器阵列单元，用于在生物腔内进行图像数据采集，完成光电信号的转换， 由CMOS图像传感器阵列或CCD图像传感器阵列构成，该图像传感器阵列单元中的每个图像 传感器的工作状态由系统控制单元进行控制；姿态或速度传感器单元，该单元可选择姿态传感器或速度传感器，或选择两者的 组合，其中姿态传感器和速度传感器包括MEMS陀螺仪，加速度传感器，倾角传感器，角速度 传感器等。根据所选择姿态传感器和速度传感器的性能，使用一个或多个姿态传感器；该单 元中的所有传感器的工作状态由系统控制单元进行控制；存储单元，与实施例一中相同；无线通信单元，与实施例一中相同；照明阵列与驱动单元，与实施例一中相同；系统控制单元，用于对腔内装置中所有单元的控制。具体控制包括在腔内装置进 行图像采集和存储时，控制单元控制姿态或速度传感器单元来获取腔内装置的相应信息， 并将这些数据通过无线发信单元D以无线的方式发送到腔外装置。通过无线收信D接收 腔外装置发送的采集方式指令，根据指令控制图像传感器阵列单元进行图像采集；将图像 数据通过无线发信单元D以无线的方式发送到腔外装置，或存储到存储单元内。当腔内装 置排出腔外后，控制单元通过控制无线收信单元D接收到数据读出指令，控制从存储单元 中读出数据，并把这些数据输出到无线发信单元D，通过天线A以无线的方式发送到腔外装 置；腔内装置中的能量单元与实施例一中相同。腔内装置的集成方式，姿态和运动信息的表示方式与实施例一中相同。二、腔外装置体腔外的腔外装置主要功能是完成向图像采集装置提供射频能量和无线指令信 号，并能接收和存储来自腔内装置发射的图像数据，姿态和运动信息数据，另外，也能对接 收的数据进行分析处理，计算得到腔内装置的姿态和运动信息，并可根据这些信息确定腔 内装置的图像采集速率，选择合适的图像传感器进行图像采集；腔外装置可将接收到的腔 内装置的数据存储到非易失性存储器上，或将数据传输到其它信息处理装置。其中腔外装 置向腔内装置发射的指令码至少包括遥控腔内装置内无线开关的开启指令、关闭指令、数 据读取传输指令，初始配置，图像采集方式，图像采集速率，选择图像传感器等，当然还可以 包含其它指令，比如图像质量和压缩比、图像的采集尺寸、LED照明控制等，这保证了操作者 可以根据实际的应用情况灵活控制腔内装置的工作状态，当腔内装置在不感兴趣的生物体 腔区域时，或腔内装置运动速度很慢时，可通过外部该装置发送采集更小的图像尺寸、更小 的采集帧率或高的压缩比图像等，以节约腔内装置内的电池能量。如图9所示，腔外装置主要包括、无线发信单元C，无线收信单元C，键盘与显示外 设，数字处理和遥控单元，存储单元C，无线能量发射单元，无线开关遥控单元，信息分析单元，接口单元，其中无线发信单元C，无线收信单元C，键盘与显示外设，存储单元C，无线内 能量发射单元，无线开关遥控单元，接口单元与实施例一中相同。数字处理与遥控单元，用 于控制腔外装置内所有其它模块的工作状态，接收来自键盘与显示外设的指令输入，控制 无线能量发射单元向腔内装置发送无线射频能量，控制无线开关遥控单元向腔内装置的无 线开关发送无线射频指令，还可把其它指令输出至无线发信单元C发射，同时控制无线发 信单元C向腔内装置发射射频指令信号，还用于控制无线收信单元C接收来自腔内装置发 射的图像，姿态或速度传感器数据，把这些数据存入存储单元C或通过控制接口单元把数 据输出至其它信息处理装置；把姿态或速度传感器数据送入信息分析单元，还可把信息分 析单元的指令输出至无线发信单元C。信息分析单元，用于分析腔内装置的姿态或速度传感 器数据，得到腔内装置的姿态和运动信息，根据这些信息确定腔内装置的图像采集速率，选 择合适的图像传感器进行图像采集。其中信息分析单元对腔内装置姿态和运动信息的分析原理与实施例一中相同，但 计算结果更为精确。腔内装置可将它的姿态和运动信息以一定的频率发送到腔外装置，当频率足够快 时，可近似认为腔外装置得到的是腔内装置实时的姿态和运动信息。这时信息分析单元通 过对这些信息进行实时的记录和分析，在较大的时间尺度上可以得出腔内装置的姿态和运 动信息发生突变的时刻，这可认为是腔内装置从生物体腔内的一个器官中运行到了另一个 器官中；在较小的尺度上可以得出腔内装置在生物体腔内移动的距离和方向。综合上述两 方面的分析结果，可以对腔内装置在生物体腔内的位置有一个近似的判断，从而也就实现 了对腔内装置的定位功能。信息处理装置与实施例一中相同。在本实施例中，除了可达到实施例一中得到的效果外，由于对姿态和运动信息的 分析，以及图像采集策略的确定均在腔外装置内进行，所以与实施例一相比，腔内装置的运 算处理单元进一步简化，则腔内装置的功耗进一步降低。利用上述系统的适用于生物体腔内多视角图像采集的方法包括以下四个步骤一、确定图像采集方式该采集方式指在同一时间采用几个图像传感器进行图像采集，当该腔内装置采用 立方体的结构，即采用六个图像传感器构成图像传感器阵列单元，这样就有一下几种可能 的采集方式1.在同一时间采用一个图像传感器采集图像2.在同一时间采用两个图像传感器采集图像3.在同一时间采用三个图像传感器采集图像4.在同一时间采用四个图像传感器采集图像5.在同一时间采用五个图像传感器采集图像6.在同一时间采用六个图像传感器采集图像该采集方式的确定可以由腔内装置根据初始配置确定，或根据腔外装置发送的采 集方式指令来确定图像采集方式。二、根据腔内装置的运动信息确定图像采集速率；根据腔内装置的姿态和运动信 息选择合适的图像传感器进行采集。
三、将采集到的图像存储到腔内装置中的存储单元或发射到腔外装置。腔内装置的系统控制单元在图像传感器完成采集图像后，选择将图像数据存储到 腔内装置的存储单元。或控制无线通信单元将图像数据发送到腔外装置。四、判断图像采集是否结束，是则结束，否则转到步骤二。结束图像采集可以通过 腔外装置向腔内装置发送结束图像采集的命令实现，也可通过腔内装置自身的默认设置实 现，例如采集够一定数目的图像或腔内装置的电池电量不足。上述方法流程图如图10所示。对于上述方法中步骤二，根据腔内装置的运动信息确定图像采集速率，该操作的 具体步骤如下所示A1.获取腔内装置的运动信息首先控制姿态或速度传感器单元获得传感数据； 然后根据上述传感数据计算得到腔内装置运动信息，该运动信息指腔内装置的运动速度大 小。该计算过程可由腔内装置的感知计算单元完成，也可由腔外装置的信息分析单元完成。 当计算过程在感知计算单元完成时，上述传感数据直接送入感知计算单元即可；当计算过 程在信息分析单元完成时，上述传感数据在腔内装置的系统控制单元控制下以无线方式发 送到腔外装置的信息分析单元。A2.根据腔内装置的速度大小确定图像的采集速率，腔内装置的运动速度越大，则 相应确定的图像采集速率也越高。该操作可由腔内装置的图像传感器控制单元完成，也可 由腔外装置的信息分析单元作出判断，然后将指令发送到腔内装置，通过腔内装置的系统 控制单元来完成对图像采集速率的控制。A3.判断图像采集是否结束，是，则结束，否则回到操作A1。上述操作的流程图如图11所示。对于上述方法中步骤二，根据腔内装置的姿态和运动信息选择合适的图像传感器 进行采集，该操作的具体步骤如下。B1.开始一个新的图像采集周期。然后选择进行第1次图像采集的图像传感器，选 择方法是图像采集周期中第1次图像采集所选择的图像传感器，其朝向与上个图像采集 周期中进行第1次图像采集的图像传感器朝向相同；B2.获得腔内装置的运动信息首先控制姿态或速度传感器单元获得传感数据； 然后根据上述传感数据计算得到腔内装置运动信息，该运动信息指腔内装置相对于上一次 进行该操作时腔内装置的运动距离。该计算过程可由腔内装置的感知计算单元完成，也可 由腔外装置的信息分析单元完成。当计算过程在感知计算单元完成时，上述传感数据直接 送入感知计算单元即可；当计算过程在信息分析单元完成时，上述传感数据在腔内装置的 系统控制单元控制下以无线方式发送到腔外装置的信息分析单元。B3.根据腔内装置的运动信息判断腔内装置移动位置是否过大，若是，转到操作 B1，否则，转到操作B4;该操作可由腔内装置的图像传感器控制单元完成，也可由腔外装置 的信息分析单元作出判断，然后将指令发送到腔内装置，通过腔内装置的系统控制单元来 完成对图像采集速率的控制。B4.获得腔内装置的姿态信息首先控制姿态或速度传感器单元获得传感数据； 然后根据上述传感数据计算得到腔内装置姿态信息，该姿态信息指腔内装置中各个图像传 感器相对与生物体腔的朝向。该计算过程可由腔内装置的感知计算单元完成，也可由腔外装置的信息分析单元完成。当计算过程在感知计算单元完成时，上述传感数据直接送入感 知计算单元即可；当计算过程在信息分析单元完成时，上述传感数据在腔内装置的系统控 制单元控制下以无线方式发送到腔外装置的信息分析单元。B5.根据图像传感器的朝向信息和本次图像采集在其所处图像采集周期的位置选 择由哪个或哪些图像传感器进行图像采集。其选择方法是图像采集周期中第n次图像采 集所选择的图像传感器，其朝向与前n-1次进行图像采集的图像传感器的朝向均不相同。 在实施例一、二的情况下，一个图像采集周期为图像传感器阵列单元分别向6个不同的朝 向进行了一次图像采集，即若同时采集图像的图像传感器数目为m，则一个采集周期的次数 为[6/m]。其中[]符号代表取整。当以步骤一中的采集方式1工作时，其采集周期为6次，在一个采集周期内的图像 传感器的选择顺序(设第一次进行图像采集的图像传感器为朝向上表面)如下最接近于朝向上表面的图像传感器工作_ >最接近于朝向下表面的图像传感器 工作->最接近于朝向前表面的图像传感器工作->最接近于朝向后表面的图像传感器工 作->最接近于朝向右侧表面的图像传感器工作_>最接近于朝向左侧表面的图像传感器 工作。当以步骤一中的采集方式2工作时，其采集周期为3次，在一个采集周期内的图像 传感器的选择顺序(设第一次进行图像采集的图像传感器为朝向上表面和下表面)如下最接近于朝向上表面和最接近于朝向下表面的图像传感器工作_ >最接近于朝 向前表面和最接近于朝向后表面的图像传感器工作_ >最接近于朝向右侧表面和最接近 于朝向左侧表面的图像传感器工作。当以操作一中的采集方式3工作时，其采集周期为2次，在一个采集周期内的图 像传感器的选择顺序(设第一次进行图像采集的图像传感器为朝向上表面、下表面和前表 面)如下最接近于朝向上表面，最接近于朝向下表面和最接近于朝向前表面的图像传感器 工作_ >最接近于朝向后表面，最接近于朝向右侧表面和最接近于朝向左侧表面的图像传 感器工作。当以步骤一中的采集方式4，5，6工作时，其采集周期均小于2次，其已不再适于配 合姿态信息进行控制。该操作可由腔内装置的图像传感器控制单元完成，也可由腔外装置的信息分析单 元作出判断，然后将指令发送到腔内装置，通过腔内装置的系统控制单元来完成对图像采 集速率的控制。B6.判断一个图像采集周期是否结束，若是，转到操作B7，否则，转到操作B2 ；B7.判断图像采集过程是否结束，若是，则结束，否则，转到操作B1。上述操作的流程图如图12所示。当上述图像方法均在腔内装置实现时，控制方式较为简单，并且也在较大程度上 实现了减少盲区并降低功耗的目的。但得到的姿态和运动信息不是一个极为精确的信息。 同时图像传感器控制单元对图像传感器的控制也只能实现一个采集周期内的控制，而无法 实现更加复杂的控制。当上述方法的实现需要腔外装置配合时，对腔内装置姿态和运动信息的分析，对图像传感器选择的判断均位于腔外装置中。由于腔外具备较强的运算能力，可以得出腔内 装置精确的姿态和运动信息，对于确定图像采集的速率及选择合适的图像传感器，提供了 更为可靠的判断依据。同时对图像传感器的选择可不局限于一个采集周期内，因为腔外装 置可以将所接收到的姿态信息进行存储，然后在判断时可根据以前较长时间的姿态信息进 行判断。这样就可以得到一个更为优化的控制方案。在这种情况下还可以减少腔内装置的 运算量，从而可以进一步降低腔内装置的功耗。由于采用了如上所述的图像采集方法，腔内装置可以在其运动速度较慢的时候， 控制其图像采集阵列单元以较慢的速度进行图像采集，这可以在很大程度上节省腔内装置 的功耗；同时在腔内装置运动速度较快时又可以加快图像采集的速率，这就减少了漏采图 像的概率；通过结合腔内装置的姿态信息来选择合适的图像传感器进行图像采集，与传统 的无线内窥镜系统相比，在相同的图像采集次数下，可得到关于生物体腔组织的更多不同 视角的图像信息，从而在不增加功耗的前提下进一步降低漏采图像的概率。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型 也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统，其特征在于，所述系统包括腔内装置，用于在生物体腔内进行图像数据及信息数据的采集和存储；和腔外装置，用于向所述腔内装置发送无线能量，发送指令信号，接收腔内装置发送的图像数据和信息数据；其中，所述腔内装置包括图像传感器阵列单元，用于在生物体腔内进行图像数据采集；姿态和运动信息感知单元，用于确定腔内装置相对于生物体腔的姿态和运动信息；第一存储单元，用于对所采集的生物体腔内的信息数据进行存储；无线通信单元，用于所述腔内装置与腔外装置进行无线通信；系统控制单元，当腔内装置在生物体腔内进行图像采集时，所述系统控制单元用于通过无线通信单元接收所述腔外装置发送的指令信号，根据所述指令信号控制腔内装置进行信息采集，并将采集的图像数据，姿态和运动信息数据通过无线通信单元发送到到腔外装置或将上述数据保存到所述第一存储单元；当腔内装置移出腔外时，所述控制单元用于将所述第一存储单元内的数据通过无线通信单元发送到腔外装置；图像传感器控制单元，用于控制图像采集的速率并选择一个或多个图像传感器进行图像采集；能量单元，用于为所述腔内装置供电。
2.如权利要求1所述的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统，其特征在于， 所述系统还包括由PCB板，以及用于封闭所述PCB板的透明封闭壳体，所述PCB板上集成有 所述腔内装置，所述透明封闭壳体采用生物兼容性材料制成；所述图像传感器阵列单元中的图像传感器均勻分布在由所述PCB板构成的几何体的 外表面，所述几何体为正多面体。
3.如权利要求2所述的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统，其特征在于， 所述姿态和运动信息感知单元包括一个或多个姿态传感器和/或速度传感器，其中，姿态传感器是水平姿态传感器、MEMS微陀螺仪、磁阻传感器中的一种或多种的组合，获 取其所在平面的姿态信息；速度传感器是线速度计、角速度计、加速度计中的一种或多种的组合，用于获取其所在 平面的速度或加速度信息；所述姿态和运动信息感知单元还包括感知计算单元，用于根据姿态传感器和/或速度 传感器给出的信息，计算得到各个图像传感器相对于生物体腔的朝向信息以及腔内装置的 运动信息。
4.如权利要求1所述的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统，其特征在于， 所述能量单元包括无线射频提能模块，用于从腔外装置发出的无线电波中提取能量和控制无线开关的指令；电压变换模块，用于对无线射频提能模块或电池输出的直流电压进行变换和稳压，输 出直流电源以供给所述腔内装置；能量叠加电路，用于综合来自所述射频提能模块和电池通过电压变换模块获得的电 源，为解码电路和开关驱动电路提供电源；解码电路，用于接收无射频提能模块提取出来的控制无线开关的指令，并进行解码，根据解码结果输出控制信号到开关驱动电路来选择腔内装置是由电池供电还是由无线射频 提能模块供电；开关驱动电路，用于根据解码电路输出的控制信号来控制可控开关的动作；可控开关，在所述开关驱动电路的驱动下，选择电池对腔内装置进行供电，或选择无线 射频提能模块对腔内装置进行供电。
5.如权利要求1所述的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统，其特征在于， 所述系统控制单元包括数据压缩子单元，用于对图像传感器阵列单元采集的图像数据，以及姿态和运动信息 感知单元得到的姿态和运动信息数据进行压缩，并将压缩后的数据输出至存储控制子单元 或输出到通信基带处理子单元；存储控制子单元，用于将所述压缩后的数据写入存储单元，及从存储单元读出所述数 据输出到通信基带处理子单元；通信基带处理子单元，用于对接收的压缩后的数据进行编码，将编码后的数据输出至 无线通信单元，并接收来自无线通信单元的指令信号对其解码，将解码后的指令信号输出 至中心控制子单元；中心控制子单元，用于从通信基带处理子单元获取所述指令信号，并根据所述指令信 号对所述数据压缩子单元、存储控制子单元和通信基带处理子单元进行控制。
6.如权利要求1所述的用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统，其特征在于， 所述腔外装置包括第二无线通信单元，用于接收来自腔内装置发射的图像数据、姿态和运动信息数据，对 其进行解调后输出至数字处理和遥控单元；以及接收来自数字处理和遥控单元的指令，并 将其调制为射频信号发送到腔内装置；键盘与显示外设，用于接收用户的指令输入、并显示接收信息数据的状态和腔外装置 自身工作状态；信息分析单元，用于根据所述第二无线通信单元接收到的姿态和运动信息数据，分析 得到腔内装置各个图像传感器的精确朝向和腔内装置的运动信息，判断得出腔内装置中 需要进行图像采集的图像传感器并将判断结果通过所述第二无线通信单元发送给腔内装 置；无线能量发送单元，用于向无线射频提能子单元发送无线射频能量，该无线射频能量 载有控制无线开关的指令；数字处理和遥控单元，用于控制第二无线通信单元接收图像数据和信息数据，并将接 收到的数据发送给信息分析单元，以及将接收的数据存入第二存储单元或通过控制接口单 元输出至其它处理装置；且用于接收来自键盘与显示外设的指令输入，并把该指令输出至 第二无线通信单元，输出信息分析单元的判断结果至无线通信单元，控制第二无线通信单 元向腔内装置发出射频指令信号。
7.一种用于生物体腔内的多视角图像采集与存储方法，其特征在于，所述方法包括步骤a)确定图像采集方式，即确定每次图像采集中同时工作的图像传感器数目；b)根据腔内装置的运动信息，确定图像传感器的采集速率；根据所述腔内装置的姿态和运动信息，选择合适的图像传感器进行图像采集；c)将采集到的图像存储到腔内装置的存储单元或发射到腔外装置；d)判断图像采集是否结束，如果是则结束，否则，转到步骤b)。
8.如权利要求7所述用于生物体腔内的多视角图像采集与存储方法，其特征在于，所 述步骤b)中，根据腔内装置运动信息，确定图像传感器的采集速率，包含如下步骤bl)获得腔内装置的运动信息；b2)根据腔内装置的运动信息确定图像传感器的采集速率；b3)判断图像采集是否结束，如果是，则结束；否则，转到步骤bl)。
9.如权利要求7所述用于生物体腔内的多视角图像采集与存储方法，其特征在于，所 述步骤b)中，根据腔内装置的姿态和运动信息，选择相应的图像传感器进行图像采集，包 含如下步骤bl')开始一个新的图像采集周期，所述图像采集周期的定义为进行了 M次图像采集， 其中M等于腔内装置中图像传感器的所有可能朝向数目除以每次同时工作的图像传感器 数目；并将朝向与上个图像采集周期进行第1次图像采集的图像传感器朝向相同的图像传 感器选择为当前图像采集周期中进行第1次图像采集的图像传感器，；b2')获得腔内装置的运动信息；b3')根据腔内装置的运动信息判断腔内装置移动位置是否超过预设的阈值，若是， 转到步骤bl')，否则，转到步骤b4')；b4')获得腔内装置的姿态信息，根据图像传感器的朝向信息和本次图像采集在其所 处图像采集周期的位置选择进行图像采集的图像传感器，其选择方法是某图像采集周期 的第n次图像采集所选择的图像传感器，其朝向与前n-1次进行图像采集的图像传感器的 朝向均不相同；b5')判断一个图像采集周期是否结束，若是，转到步骤b6')，否则，转到步骤 b2')；b6')判断图像采集是否结束，若是，则结束，否则，转到步骤b2')。
全文摘要
本发明公开了一种用于生物体腔内的多视角图像采集与存储系统及方法，所述系统包括腔内装置，用于在生物体腔内进行图像数据及信息数据的采集和存储；和腔外装置，用于向所述腔内装置发送无线能量，发送指令信号，接收腔内装置发送的图像数据和信息数据。本发明能够轮流选择合适的图像传感器在尽量少的采集次数下得到尽量多视角的腔体内组织的图像信息，以降低腔体内装置的功耗，并大大减少拍摄视场盲区。
文档编号H02J17/00GK101862174SQ201010189438
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者孙天佳, 李国林, 王志华, 胡军, 谢翔, 谷荧柯 申请人:清华大学