[發(fā)明專利]一種基于磁陣列的膠囊內窺鏡位置測定方法及裝置

在審

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• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN113679328A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 紫東信息科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: A61B1/04
• 分類號: A61B1/04;A61B1/273;G01C21/16;G01R33/00;G01R33/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 唐巖

本發(fā)明公開了一種基于磁陣列的膠囊內窺鏡位置測定方法及裝置，其中，方法包括：獲取磁傳感器陣列檢測到的外部磁場向量；獲取磁傳感器陣列中每個磁傳感器在預先建立的世界坐標系中坐標；基于磁傳感器陣列中每個磁傳感器的坐標和檢測到的外部磁場向量計算得到外部空間磁場的分布方向；獲取膠囊內窺鏡中加速度傳感器檢測到的加速度；將外部磁場向量和加速度進行數(shù)據(jù)融合，得到膠囊內窺鏡的初始姿態(tài)角；利用分布方向對初始姿態(tài)角進行校正，得到矯正后的膠囊內窺鏡的姿態(tài)角。本發(fā)明利用檢測到的外部空間磁場的分布方向來對姿態(tài)角進行校正，從而在外部空間磁場在任何變化的情況下都能夠檢測到準確的姿態(tài)角，提高了膠囊內窺鏡姿態(tài)角檢測的準確性。

技術領域

本發(fā)明涉及膠囊內窺鏡技術領域，具體涉及一種基于磁陣列的膠囊內窺鏡位置測定方法及裝置。

背景技術

膠囊內窺鏡主要用于探測消化道等胃腸部分的視野，用于提供醫(yī)學檢查和診斷的數(shù)據(jù)依據(jù)。

膠囊內窺鏡在進入到體內后，需要驅動其移動到指定位置來進行影像的拍攝。目前對于膠囊內窺鏡的驅動往往采用磁控方式，目前廣泛使用外部磁場驅動方式的主動可控式膠囊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括內置在膠囊內的永磁體或在膠囊外表面上包覆永磁體層以及外部牽引磁體，該外部牽引磁體可以采用能夠通過人工控制的磁力臂，或者也可以采用三軸亥姆霍茲線圈，通過該三軸亥姆霍茲線圈的萬向均勻旋轉磁場驅動膠囊進行滾動、俯仰、偏航和前進等運動。

上述磁控方式，通常使用加速度傳感器和磁場傳感器來完成主要的測量工作，通過膠囊的加速度向量和所處位置的空間磁場向量的數(shù)據(jù)融合，即可測定膠囊的姿態(tài)角。該空間磁場向量為由外部牽引磁體產生的外部預設磁場，該外部預設磁場一般是由醫(yī)護人員設置、兼做控制膠囊在人體消化道內移動用，其產生的磁場處于周期性變化中。

然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在通過磁場傳感器進行膠囊的空間姿態(tài)角測定時，必須使外部預設磁場滿足一定預設條件，即該外部預設磁場需為水平定向磁場(或者磁感線平行度高于95％的水平磁場)，只有滿足該條件的外部預設磁場，才能與加速度傳感器數(shù)據(jù)融合后精確計算出膠囊的姿態(tài)角,計算出姿態(tài)角也即是確定出膠囊的位置。

但在實際使用的過程中，往往存在很多可變因素，使得外部磁場發(fā)生變化，尤其是方向的變化，這將導致檢測到的膠囊內窺鏡的準確性大大降低，進而導致對膠囊內窺鏡的控制準確性降低。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術中在外部磁場發(fā)生變化的情況下檢測到的膠囊內窺鏡的姿態(tài)角的準確性的技術問題，從而提供一種基于磁陣列的膠囊內窺鏡位置測定方法及裝置。

本發(fā)明實施例的一方面，提供了一種基于磁陣列的膠囊內窺鏡位置測定方法，包括：獲取磁傳感器陣列檢測到的外部磁場向量，所述外部磁場向量為用于牽引膠囊內窺鏡移動的外部空間磁場產生的磁場向量，所述外部空間磁場為在預設范圍內具有均勻分布的磁場，所述磁傳感器陣列包括多個均勻排列的磁傳感器，多個均勻排列的磁傳感器分布在同一平面；獲取所述磁傳感器陣列中每個磁傳感器在預先建立的世界坐標系中坐標；基于所述磁傳感器陣列中每個磁傳感器的坐標和檢測到的外部磁場向量計算得到所述外部空間磁場的分布方向；獲取所述膠囊內窺鏡中加速度傳感器檢測到的加速度；將所述外部磁場向量和所述加速度進行數(shù)據(jù)融合，得到所述膠囊內窺鏡的初始姿態(tài)角；利用所述分布方向對所述初始姿態(tài)角進行校正，得到矯正后的所述膠囊內窺鏡的姿態(tài)角。

可選地，所述基于所述磁傳感器陣列中每個磁傳感器的坐標和檢測到的外部磁場向量計算得到所述外部空間磁場的分布方向，包括：基于所述每個磁傳感器的坐標計算得到所述磁傳感器陣列所在平面在所述世界坐標系中的姿態(tài)角；獲取每個磁傳感器檢測到的外部磁場向量的磁場方向；基于所述磁傳感器陣列所在平面在所述世界坐標系中的姿態(tài)角和所述磁場方向計算得到所述分布方向。