本發(fā)明涉及膠囊內鏡磁控，具體涉及一種膠囊內鏡的磁控方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、無線膠囊內窺鏡檢查具有無創(chuàng)、無痛、無交叉感染等優(yōu)點，克服傳統(tǒng)內鏡如胃鏡的缺點，在世界上很多地區(qū)已作為小腸疾病的一線檢查手段。膠囊式內窺鏡組件通常包括膠囊本身，內置微型攝像機。

2、目前膠囊內窺鏡大多是被動式的，是伴隨著胃腸道蠕動前進，存在不穩(wěn)定性和不確定性，主動控制的缺失使膠囊很難準確定位病變位置，且難以取得病變位置的高分辨率的圖像，對于腔體較大較復雜的胃部檢查不適用。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種膠囊內鏡的磁控方法及系統(tǒng)，以解決現有技術中主動控制的缺失使膠囊很難準確定位病變位置，且難以取得病變位置的高分辨率的圖像的技術問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明具體提供下述技術方案：

3、一種膠囊內鏡的磁控方法，包括以下步驟：

4、開啟膠囊內鏡前端加載的常亮光源，通過控制膠囊內鏡在組織模型中進行運動使得拍攝視野朝向組織模型的各個組織位置，得到一組用于定位病灶組織的組織圖像；

5、在一組組織圖像中，通過基于神經網絡結合知識蒸餾技術建立的目標檢測模型，確定出病灶組織的位置信息；

6、根據病灶組織的位置信息，控制膠囊內鏡運動至拍攝視野朝向病灶組織，并同步開啟膠囊內鏡前端加載的補充光源對拍攝視野進行補光拍攝，得到病灶組織的增強圖像。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述組織圖像具有位置信息，位置信息包括膠囊內鏡的位置坐標和膠囊內鏡鏡頭的旋轉角度。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述目標檢測模型的構建方法包括：

9、在一組組織圖像中選取多個圖像作為樣本圖像；

10、獲取樣本圖像的位置信息，并利用常規(guī)內鏡檢查在組織模型上定位至樣本圖像的位置信息處進行組織拍攝，得到樣本圖像的高分辨率圖像；

11、在樣本圖像的高分辨率圖像中標記出病灶組織檢測結果，將樣本圖像的高分辨率圖像作為yolo?v3網絡的輸入項，將樣本圖像的高分辨率圖像中的病灶組織檢測結果作為yolo?v3網絡的輸出項；

12、通過yolo?v3網絡對yolo?v3網絡的輸入項和yolo?v3網絡的輸出項進行訓練，得到在樣本圖像的高分辨率圖像中檢測出病灶組織的高分辨率檢測模型；

13、將樣本圖像作為分類器的輸入項，將高分辨率檢測模型的輸出項作為分類器的輸出項；

14、利用高分辨率檢測模型對分類器進行指導訓練，得到在樣本圖像中檢測出病灶組織的低分辨率檢測模型；

15、其中，低分辨率檢測模型的損失函數為：

16、ll＝h(gl,gr)+h(gl,gh)-h(gl,gh)；

17、式中，ll為低分辨率檢測模型的損失函數，gl為低分辨率檢測模型輸出的病灶組織檢測結果，gr為病灶組織檢測結果的真實值，gh為高分辨率檢測模型輸出的病灶組織檢測結果，gl為低分辨率檢測模型輸入的圖像，gh為高分辨率檢測模型輸入的圖像，h(gl,gr)為gl和gr間的交叉熵，h(gl,gh)為gl和gh間的交叉熵，h(gl,gh)為gl和gh間的交叉熵。

18、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述病灶組織的位置信息獲取方法包括：

19、將一組組織圖像中的各個組織圖像逐一輸入至低分辨率檢測模型中，得到各個組織圖像中的病灶組織檢測結果；

20、將病灶組織檢測結果為存在病灶組織的組織圖像的位置信息，作為病灶組織的位置信息；

21、將病灶組織檢測結果為不存在病灶組織的組織圖像的位置信息，作為非病灶組織的位置信息。

22、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，控制膠囊內鏡運動至拍攝視野朝向病灶組織的方法包括：

23、首先，控制膠囊內鏡運動至病灶組織的位置信息中包含的膠囊內鏡的位置坐標處；

24、然后，控制膠囊內鏡鏡頭以病灶組織的位置信息中包含的膠囊內鏡鏡頭的旋轉角度進行旋轉，以使得膠囊內鏡的拍攝視野朝向病灶組織。

25、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述補充光源和常亮光源均隨膠囊內鏡鏡頭作同步旋轉，使得光源范圍與拍攝視野相重合。

26、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，一組用于定位病灶組織的組織圖像的拍攝過程中，常亮光源處于開啟狀態(tài)，補充光源處于關閉狀態(tài)，病灶組織的增強圖像的拍攝過程中，常亮光源和補充光源均處于開啟狀態(tài)。

27、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明提供了一種膠囊內鏡的磁控系統(tǒng)，應用于所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，系統(tǒng)包括：

28、膠囊內鏡，用于在組織模型中進行運動拍攝得到組織圖像，以及得到病灶組織的增強圖像；

29、磁控裝置，用于控制膠囊內鏡在組織模型中的運動；

30、定位單元，用于根據膠囊內鏡在組織模型中運動拍攝得到一組用于定位病灶組織的組織圖像，通過基于神經網絡結合知識蒸餾技術建立的目標檢測模型，確定出病灶組織的位置信息。

31、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述膠囊內鏡中包含有光源組件、鏡頭組件、定位組件、磁性組件以及傳輸組件，所述光源組件包括常亮光源、補充光源和光源控制器，其中，

32、所述常亮光源用于為拍攝組織圖像提供光源；

33、所述補充光源用于拍攝病灶組織的增強圖像提供光源；

34、所述鏡頭組件用于拍攝組織圖像和病灶組織的增強圖像；

35、所述定位組件用于定位膠囊內鏡的位置坐標和膠囊內鏡鏡頭的旋轉角度；

36、所述磁性組件用于在磁控裝置產生的磁場控制下進行運動；

37、所述傳輸組件用于將鏡頭組件得到的組織圖像和病灶組織的增強圖像傳輸至定位單元，以及將定位單元計算出的病灶組織的位置信息傳輸至傳輸磁控裝置、光源控制器以及鏡頭組件。

38、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述鏡頭組件和光源控制器中均包含旋轉結構，以分別控制鏡頭旋轉和光源旋轉。

39、本發(fā)明與現有技術相比較具有如下有益效果：

40、本發(fā)明主動磁控遍歷拍攝組織模型的各個組織位置，得到一組用于定位病灶組織的組織圖像，再通過基于神經網絡結合知識蒸餾技術建立的目標檢測模型，確定出病灶組織的位置信息，實現磁控膠囊對病變位置的準確定位，同時開啟補充光源對病變組織進行補光拍攝，取得病變位置的高分辨率的圖像，達到病變組織圖像增強的目地。

技術特征：

1.一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于：所述組織圖像具有位置信息，位置信息包括膠囊內鏡的位置坐標和膠囊內鏡鏡頭的旋轉角度。

3.根據權利要求2所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于：所述目標檢測模型的構建方法包括：

4.根據權利要求3所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于：所述病灶組織的位置信息獲取方法包括：

5.根據權利要求4所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于：控制膠囊內鏡運動至拍攝視野朝向病灶組織的方法包括：

6.根據權利要求5所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于：所述補充光源和常亮光源均隨膠囊內鏡鏡頭作同步旋轉，使得光源范圍與拍攝視野相重合。

7.根據權利要求6所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，其特征在于：一組用于定位病灶組織的組織圖像的拍攝過程中，常亮光源處于開啟狀態(tài)，補充光源處于關閉狀態(tài)，病灶組織的增強圖像的拍攝過程中，常亮光源和補充光源均處于開啟狀態(tài)。

8.一種膠囊內鏡的磁控系統(tǒng)，其特征在于，應用于權利要求1-7任一項所述的一種膠囊內鏡的磁控方法，系統(tǒng)包括：

9.根據權利要求8所述的一種膠囊內鏡的磁控系統(tǒng)，其特征在于：所述膠囊內鏡中包含有光源組件、鏡頭組件、定位組件、磁性組件以及傳輸組件，所述光源組件包括常亮光源、補充光源和光源控制器，其中，

10.根據權利要求9所述的一種膠囊內鏡的磁控系統(tǒng)，其特征在于：所述鏡頭組件和光源控制器中均包含旋轉結構，以分別控制鏡頭旋轉和光源旋轉。

技術總結
本發(fā)明涉及膠囊內鏡磁控技術領域，具體涉及一種膠囊內鏡的磁控方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：開啟膠囊內鏡前端加載的常亮光源，通過控制膠囊內鏡在組織模型中進行運動拍攝組織模型的各個組織位置，得到一組用于定位病灶組織的組織圖像；通過基于神經網絡結合知識蒸餾技術建立的目標檢測模型，確定出病灶組織的位置信息；根據病灶組織的位置信息，控制膠囊內鏡運動至拍攝視野朝向病灶組織，并同步開啟補充光源對拍攝視野進行補光拍攝，得到病灶組織的增強圖像。本發(fā)明主動磁控遍歷拍攝組織模型的各個組織位置，通過基于神經網絡結合知識蒸餾技術建立的目標檢測模型，確定出病灶組織的位置信息，實現磁控膠囊對病變位置的準確定位。

技術研發(fā)人員：王晶
受保護的技術使用者：皖南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院（皖南醫(yī)學院弋磯山醫(yī)院）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6