CN112998630B - 胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质 - Google Patents
胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质，所述方法包括：驱动胶囊内窥镜在工作区域内运动，并在到达每一工作点拍摄图像，并同步执行步骤A；步骤A包括：记录每一工作点的位置及视野朝向；依据当前工作点的位置及视野朝向确认胶囊内窥镜的视野与虚拟定位区域的交集区域；获取每一交集区域内的每一未标注点亮标识的体素点，并获取当前工作点与未标注点亮标识的每一体素的视线向量，将每一体素对应的视线向量归并到同一向量集；若任一向量集的视线向量的数量为至少2个，且存在两个视线向量的夹角大于预设夹角阈值时，对当前向量集对应的体素标注点亮标识。本发明可以实现胶囊内窥镜的完备性自检，提高检测概率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质。
背景技术
胶囊内窥镜用于消化道检查受到越来越多的应用；胶囊内窥镜由口服入，经过口腔、食管、胃、小肠、大肠，最后排出体外。通常胶囊内窥镜随消化道蠕动而被动运行，这个过程中以一定的帧率拍摄图像，供医生检查患者的消化道各区段的健康状况。
相比传统插管内窥镜，胶囊内窥镜具有无交叉感染风险、对人体无损伤、耐受性好等优点。然而，传统内窥镜具有较高的可控性，同时经过长期的操作，已经总结出了相对完备的操作规程以保证检查的相对完备性，而新技术胶囊内窥镜完备性的自检方案还有所欠缺。
一方面，胶囊内窥镜的可控性较差，受检测空间蠕动、运动等影响，导致胶囊内窥镜拍摄存在随机性，即使使用外部磁控设备操作也难以保证将检测空间拍全，即存在漏拍的情况；另一方面，同样是受到操控性差且缺少位置、姿态反馈的影响，没有很好的操作规程确保检查的完备性；另外，胶囊内窥镜缺少清洁镜头的功能，导致图像分辨率显著低于插管内窥镜，因此其图像质量也不能保证始终清晰，以上均会导致胶囊内窥镜检查完备性的缺失。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种胶囊内窥镜的完备性自检方法，所述方法包括：依据胶囊内窥镜的工作区域建立一虚拟定位区域，所述虚拟定位区域与所述工作区域处于同一空间坐标系，且所述虚拟定位区域完全包覆所述工作区域；
将所述虚拟定位区域划分为相邻、且大小相同的多个体素，每一所述体素具有唯一标识和坐标；
驱动所述胶囊内窥镜在所述工作区域内运动，并按照预定频率依次记录胶囊内窥镜到达每一工作点时拍摄的图像，并同步执行步骤A以对体素标注点亮标识，当标注点亮标识的体素在虚拟定位区域的占比不小于预设比例阈值时，不再同步执行步骤A；
其中，初始状态下，每一体素点均未标注点亮标识；
步骤A包括：
顺序记录每一工作点在所述空间坐标系中的位置及视野朝向；
在每一工作点，依据当前工作点的位置及视野朝向确认当前工作点下，胶囊内窥镜的视野与所述虚拟定位区域的交集区域；
获取每一所述交集区域内的每一未标注点亮标识的体素点，并获取当前工作点与未标注点亮标识的每一体素的视线向量，同时，按照所述交集区域的获取顺序、依次将每一体素对应的视线向量归并到同一向量集；
遍历所述向量集，若任一所述向量集的视线向量的数量为至少2个，且存在两个视线向量的夹角大于预设夹角阈值时，对当前向量集对应的体素标注点亮标识。
作为本发明一实施方式的进一步改进，驱动所述胶囊内窥镜在所述工作区域内运动，并按照预定频率依次记录胶囊内窥镜到达每一工作点时拍摄的图像，并同步执行步骤A以对体素标注点亮标识包括：
对每一工作点获取的图像进行评分，若当前工作点对应获取的图像的评分不小于预设分值，则同步执行步骤A，若当前工作点对应获取的图像的评分小于预设分值，则对当前工作点跳过执行步骤A。
作为本发明一实施方式的进一步改进，执行步骤A时，所述方法还包括：
若两个定位点之间的距离小于预设距离阈值，且两个定位点的视野朝向之间的夹角小于预设夹角阈值，则在遍历当前两个定位点的视野范围内相交的向量集时，省略视野相交范围内的每一体素到两个定位点所对应的两个视线向量之间夹角的计算。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
实时判断标注点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比是否不小于预设比例阈值，
若是，驱动胶囊内窥镜退出工作模式；
若否，驱动胶囊内窥镜继续工作模式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
胶囊内窥镜在工作区域运行预设工作时长时，判断标注点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比是否不小于预设比例阈值，
若是，驱动胶囊内窥镜退出工作模式；
若否，驱动胶囊内窥镜继续工作模式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，配置所述虚拟定位区域为球形。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：以每一体素的中心点坐标值作为当前体素对应的坐标值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，配置所述预设比例阈值为90%；
配置所述预设夹角阈值的取值范围∈[60°,120°];
配置每一体素为正立方体，且其边长的范围∈[1mm,5mm]。
为了解决上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述胶囊内窥镜的完备性自检方法中的步骤。
为了解决上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述胶囊内窥镜的完备性自检方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质，通过建立与工作区域处于同一空间坐标系下的虚拟定位区域，并对虚拟定位区域的体素进行标注点亮标识，可以实现胶囊内窥镜的完备性自检，提高检测概率。
附图说明
图1是本发明一实施方式提供的胶囊内窥镜的完备性自检方法的流程示意图；
图2是图1中步骤A的流程示意图；
图3、图4分别是本发明一具体示例的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
结合1、图2所示，本发明第一实施方式中提供一种胶囊内窥镜的完备性自检方法，所述方法包括：
S1、依据胶囊内窥镜的工作区域建立一虚拟定位区域，所述虚拟定位区域与所述工作区域处于同一空间坐标系，且所述虚拟定位区域完全包覆所述工作区域；
S2、将所述虚拟定位区域划分为相邻、且大小相同的多个体素，每一所述体素具有唯一标识和坐标；
S3、驱动所述胶囊内窥镜在所述工作区域内运动，并按照预定频率依次记录胶囊内窥镜到达每一工作点时拍摄的图像，并同步执行步骤A以对体素标注点亮标识，当标注点亮标识的体素在虚拟定位区域的占比不小于预设比例阈值时，不再同步执行步骤A；
其中，初始状态下，每一体素点均未标注点亮标识；
步骤A包括：
顺序记录每一工作点在所述空间坐标系中的位置及视野朝向；
在每一工作点，依据当前工作点的位置及视野朝向确认当前工作点下，胶囊内窥镜的视野与所述虚拟定位区域的交集区域；
获取每一所述交集区域内的每一未标注点亮标识的体素点，并获取当前工作点与未标注点亮标识的每一体素的视线向量，同时，按照所述交集区域的获取顺序、依次将每一体素对应的视线向量归并到同一向量集；
遍历所述向量集，若任一所述向量集的视线向量的数量为至少2个，且存在两个视线向量的夹角大于预设夹角阈值时，对当前向量集对应的体素标注点亮标识。
结合图3所示，本发明一具体示例中，以工作区域为虚拟的胃部环境为例做具体介绍。具体的，对于步骤S1，工作区域通常为确定的检测空间，因此，在工作区域确定后，在与工作区域相同的空间坐标系下，依据现有技术可以建立一虚拟定位区域。
本发明具体示例中，配置所述虚拟定位区域为球形，为了便于示出，图3示例中仅显示一个截面，这里，虚拟定位区域包覆整个胃部。
对于步骤S2，对所述虚拟定位区域进行离散化处理，以将虚拟定位区域划分为相邻、且大小相同的多个体素；本发明具体示例中，配置每一体素为正立方体，且其边长的范围∈[1mm,5mm]；相应的，每一体素具有唯一标识和坐标，所述表示例如为编号；所述坐标可以为每个体素的固定位置坐标值表示，例如：其中一个边角坐标值；本发明具体示例中，以每一体素的中心点坐标值作为当前体素对应的坐标值。
可以理解的是，在实际应用中，可以设置一个平台，用户处于平台的监测区域后，根据用户的位置自动构建虚拟定位区域，且在胶囊内窥镜工作过程中，用户始终处于监测区域内，即保证所述虚拟定位区域与所述工作区域处于同一空间坐标系。
对于步骤S3，驱动所述胶囊内窥镜进入所述工作区域后，即按照预定的频次记录每一工作点，且根据具体需求，可以选择性记录在每一工作点拍摄的图像、每一工作点的空间坐标值P(x,y,z)和视野朝向M；这里的视野朝向为胶囊内窥镜的姿态，例如：欧拉角（yaw,pitch,roll），也可以是四元素或朝向的向量坐标；通过视野朝向，可以获知在当前坐标点下，胶囊内窥镜朝M方向拍摄的视野，该视野朝向为以当前坐标点为起始的圆锥状，其向量方向为
，亦即圆锥的轴线延长方向。现有技术中，通过胶囊内窥镜拍摄图像、对其位置坐标进行定位，以及记录器视野朝向均为现有技术，在此不做进一步的赘述。
本发明较佳实施方式中，步骤S3还包括：对每一工作点获取的图像进行评分，若当前工作点对应获取的图像的评分不小于预设分值，则同步执行步骤A，若当前工作点对应获取的图像的评分小于预设分值，则对当前工作点跳过执行步骤A。
对图像进行评分可采用多种方式，其为现有技术；例如：授权公告号CN111932532B，发明名称为“种胶囊内窥镜无参考图像评价方法、电子设备及介质”的中国专利被引申在本申请中，其中，本发明的评分可以为被引申专利的图像质量评价分值和/或图像内容评价分值和/或综合分值，在此不做赘述。
较佳的，在到达每一工作点时，同步执行步骤A以对体素标注点亮标识，当标注点亮标识的体素在虚拟定位区域的占比不小于预设比例阈值时，不再同步执行步骤A；通过点亮标识的占比，可以确定胶囊内窥镜检测完备性，其占比越高，说明胶囊检测工作区域更全面。
对于步骤A，具体的，初始状态下，每一体素点都默认为未标注点亮标识，所述点亮标识为一种通用标记，标识通过算法A后，对体素点进行标识，其标识方式具有多种，例如：为相应的体素点标识同一种代码，相同的颜色标识等；通过具体的运算后，不同的体素点被依次点亮，进而通过标注点亮标识的体素占比确定工作区域的检测进度。当然，在本发明其他实时方式中，也可以在初始状态下将体素全部点亮，并按照步骤A的顺序依次熄灭每一体素，在此不做赘述。
较佳的，所述预设夹角阈值为一设定的角度值，其大小可以根据需要具体调整，本发明具体示例中，配置所述预设夹角阈值的取值范围∈[60°,120°]。
结合图4所示，对于步骤A，对于每一工作点，根据其对应的视野朝向可以计算其圆锥台区域，相应的，该圆锥台区域和球状的所述虚拟定位区域具有一交集区域，以坐标点P1为例，其交集区域为A1；体素O为交集区域A1中的其中一个体素点。
以体素点O为例，坐标点p1与体素点O之间的视线向量为
，即P1指向O的向量；
进一步的，当胶囊内窥镜运动值坐标点P2时，形成胶囊内窥镜的视野与所述虚拟定位区域的交集区域A2，继续以体素O为例，坐标点p2与体素点O之间的视线向量为
;此时，对于体素O，其向量集中的视线向量为2个，分别为
和
，此时，需要对体素O对应的两个视线向量进行夹角计算，且经过计算获取其之间的夹角为30°，假设配置预设夹角阈值为90°，由于获取的夹角30°＜预设夹角阈值90°，此时，保留体素点O对应的向量集，并继续监测；
当胶囊内窥镜运动值坐标点P3时，形成胶囊内窥镜的视野与所述虚拟定位区域的交集区域A3，继续以体素O为例，坐标点p3与体素点O之间的视线向量为
;此时，对于体素O，其向量集中的视线向量为3个，分别为
、
以及
，此时，需要对体素O任意对应的两个视线向量进行夹角计算，且经过计算获取
和
其之间的夹角为100°，假设配置预设夹角阈值为90°，由于获取的夹角100°＞预设夹角阈值90°，此时，对体素点O标注点亮标识。
当胶囊内窥镜运动至下一坐标点时，其对应的交集区域还可能覆盖坐标点O，但是由于坐标点O已经标注点亮标识，因此，不会对其做重复计算。
如上步骤A的操作，会依次标注点亮虚拟定位区域的每一体素点，理想状态下，当胶囊内窥镜结束工作时，拟定位区域的每一体素点均被点亮，但实际操作中，多种因素干扰会导致误差出现，因此，本发明设定一预设比例阈值，当标注点亮标识的体素在虚拟定位区域的占比不小于预设比例阈值时，即标识胶囊内窥镜监测的范围符合标准，如此，通过对虚拟定位区域的体素标注点亮标识协助胶囊内窥镜的完备性自检。
进一步的，将检测结果可视化，用户通过观察在虚拟定位区域标注的点亮标识，可辅助校验胶囊内窥镜的检测区域，在此不做赘述。
由于工作区域通常为不规则形状，更具体的，通常其整体不是一个凸曲面，即某些区域存在遮挡，因此，某一体素在一个工作点的视野朝向下被覆盖，但实际上且未必被拍摄到，如此，对于示例的体素O，在坐标点P1和坐标点P2的视野下，实际上看不到体素O；但因为本发明通过多角度观察体素，且在相应的视线向量的夹角大于预设夹角阈值时才标注点亮标识，如此，显著提高计算概率的准确性。
较佳的，执行步骤A时，所述方法还包括：
若两个定位点之间的距离小于预设距离阈值，且两个定位点的视野朝向之间的夹角小于预设夹角阈值，则在遍历当前两个定位点的视野范围内相交的向量集时，省略视野相交范围内的每一体素到两个定位点所对应的两个视线向量之间夹角的计算；两个定位点偏差较小时，其交集区域可能会近似重合，此时，大概率不会对其交集区域内的体素点标注点亮标识，如此，通过增加该步骤，可以保证计算结果准确性的前提下，降低计算量。
通常情况下，该处所述的两个定位点通常为处于同一检测区域内、且顺序获得的两个坐标点，在此不做赘述。
较佳的，所述方法还包括：实时判断标注点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比是否不小于预设比例阈值，若是，驱动胶囊内窥镜退出工作模式；若否，驱动胶囊内窥镜继续工作模式。
较佳的，所述方法还包括：胶囊内窥镜在工作区域运行预设工作时长时，判断标注点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比是否不小于预设比例阈值，若是，驱动胶囊内窥镜退出工作模式；若否，驱动胶囊内窥镜继续工作模式。
通过点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比判断是否结束工作模式，可以多视角观察工作区域，进而在多视角的判断标准下增加相同区域的图像拍摄数量，不仅保证了拍摄的完备性，还可以在图像后期应用中，多角度观察同一个区域，达到更好观察效果，提高检出率。
进一步的，本发明一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述胶囊内窥镜的完备性自检方法中的步骤。
进一步的，本发明一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述胶囊内窥镜的完备性自检方法中的步骤。
综上所述，本发明的胶囊内窥镜的完备性自检方法、电子设备及可读存储介质，通过建立与工作区域处于同一空间坐标系下的虚拟定位区域，并对虚拟定位区域的体素进行标注点亮标识，可以实现胶囊内窥镜的完备性自检，同时，还可以实现检测效果可视化，提高胶囊内窥镜操作的便利性。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，所述方法包括：
依据胶囊内窥镜的工作区域建立一虚拟定位区域，所述虚拟定位区域与所述工作区域处于同一空间坐标系，且所述虚拟定位区域完全包覆所述工作区域；
将所述虚拟定位区域划分为相邻、且大小相同的多个体素，每一所述体素具有唯一标识和坐标；
驱动所述胶囊内窥镜在所述工作区域内运动，并按照预定频率依次记录胶囊内窥镜到达每一工作点时拍摄的图像，并同步执行步骤A以对体素标注点亮标识，当标注点亮标识的体素在虚拟定位区域的占比不小于预设比例阈值时，不再同步执行步骤A；
其中，初始状态下，每一体素点均未标注点亮标识；
步骤A包括：
顺序记录每一工作点在所述空间坐标系中的位置及视野朝向；
在每一工作点，依据当前工作点的位置及视野朝向确认当前工作点下，胶囊内窥镜的视野与所述虚拟定位区域的交集区域；
获取每一所述交集区域内的每一未标注点亮标识的体素点，并获取当前工作点与未标注点亮标识的每一体素的视线向量，同时，按照所述交集区域的获取顺序、依次将每一体素对应的视线向量归并到同一向量集；
遍历所述向量集，若任一所述向量集的视线向量的数量为至少2个，且存在两个视线向量的夹角大于预设夹角阈值时，对当前向量集对应的体素标注点亮标识。
2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，驱动所述胶囊内窥镜在所述工作区域内运动，并按照预定频率依次记录胶囊内窥镜到达每一工作点时拍摄的图像，并同步执行步骤A以对体素标注点亮标识包括：
对每一工作点获取的图像进行评分，若当前工作点对应获取的图像的评分不小于预设分值，则同步执行步骤A，若当前工作点对应获取的图像的评分小于预设分值，则对当前工作点跳过执行步骤A。
3.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，执行步骤A时，所述方法还包括：
若两个定位点之间的距离小于预设距离阈值，且两个定位点的视野朝向之间的夹角小于预设夹角阈值，则在遍历当前两个定位点的视野范围内相交的向量集时，省略视野相交范围内的每一体素到两个定位点所对应的两个视线向量之间夹角的计算。
4.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，所述方法还包括：
实时判断标注点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比是否不小于预设比例阈值，
若是，驱动胶囊内窥镜退出工作模式；
若否，驱动胶囊内窥镜继续工作模式。
5.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，所述方法还包括：
胶囊内窥镜在工作区域运行预设工作时长时，判断标注点亮标识的体素点在虚拟定位区域的占比是否不小于预设比例阈值，
若是，驱动胶囊内窥镜退出工作模式；
若否，驱动胶囊内窥镜继续工作模式。
6.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，配置所述虚拟定位区域为球形。
7.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，所述方法还包括：以每一体素的中心点坐标值作为当前体素对应的坐标值。
8.根据权利要求1、4或5任一项所述的胶囊内窥镜的完备性自检方法，其特征在于，配置所述预设比例阈值为90%；
配置所述预设夹角阈值的取值范围∈[60°,120°];
配置每一体素为正立方体，且其边长的范围∈[1mm,5mm]。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-8任意一项所述胶囊内窥镜的完备性自检方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项所述胶囊内窥镜的完备性自检方法中的步骤。
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