[发明专利]一种用于确定内窥镜胶囊体内位姿的装置

说明书

本发明公开了一种用于确定内窥镜胶囊体内位姿的装置及方法。本发明通过实时获知磁源方向，相应地改变磁传感器阵列的选通区域，以减少同时工作的传感器的数目，从而减少非线性优化算法的计算量，并使磁源处于检测阵列可检测范围内的较好位置，能够获得更高的检测精度。

技术领域

本发明涉及磁场检测技术领域，具体涉及一种用于确定内窥镜胶囊体内位姿的装置。

背景技术

安装有微型摄像头的内窥镜胶囊可由吞服或插入等方式，经过人体自然孔口进入人体消化道内，拍摄消化道内壁的图像并输出到显示设备上，辅助医生诊察消化道内壁的病变。在内窥镜胶囊中内置磁源，并使用外部设备对该磁源所产生的磁流密度进行检测、运行定位算法，可获得内窥镜胶囊在人体消化道中的位置和姿态，有助于提高内窥镜胶囊的诊察效率和性能。

现有技术(专利号US005762064A)公布了一种方案，利用固定于人体外的空间中某位置的磁传感器(至少两个三轴磁传感器)，检测置于人体内部的带有磁源的医学设备所产生的磁流密度，再通过定位算法处理所采集的各传感器的磁流密度，可估计位于人体内的带有磁源的医学设备的位置和姿态。

但是，该方法只适用于磁源运动范围较小的情况，仅需使用较少数量的磁传感器组成较小规模的阵列即可满足磁源位置和姿态测量的实际应用需求。然而，带有内置磁源的内窥镜胶囊需要在人体胃肠道中做较大范围的运动，进而会涉及更多磁传感器形成较大规模的磁传感器阵列以覆盖内窥镜胶囊的整个运动区域。更多的磁传感器将会同时测得更多组磁流密度测量值，这将对运行定位算法的数据处理系统造成更多计算负担，不利于提高系统的实时性。而且，在较大规模的磁传感器阵列中，距离磁源较远的磁传感器测得的磁信号容易受到环境中各种磁噪声的影响(例如地磁场)，不利于提高系统的综合测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于确定内窥镜胶囊体内位姿的装置，不仅能够提高系统的实时性，而且不易受到磁噪声影响。

一种确定内窥镜胶囊体内位姿的方法，采用磁传感器阵列探测作为磁源的内窥镜胶囊位于体内的位姿，该方法包括：其特征在于：

确定磁传感阵列中与磁源位置最为接近的磁传感器，作为中心传感器的初始选择；

根据中心传感器，进行基于选通区的磁源位姿确定过程：取以中心传感器为中心的正方形或圆形区域为选通区；根据选通区内各磁传感器获得的磁流密度，以及相应的磁传感器位姿，获得磁源位姿，即当前内窥镜胶囊位于体内位姿；

将获得的磁源位姿投影至磁传感器阵列上，将与投影位置最近的磁传感器作为新的中心传感器，进行后续基于选通区的磁源位姿确定过程。

较佳地，确定中心传感器的初始选择时，采用位姿计算法或磁流密度模值比较法，获得磁传感阵列中与磁源位置最为接近的磁传感器。

较佳地，根据位姿计算法，获得磁传感阵列中与磁源位置最为接近的传感器的具体方法为：

步骤1.1A、令磁传感器阵列中的每个磁传感器开始工作，获得每个磁传感器所对应的三个正交方向上的磁流密度值；

步骤1.2A、将步骤1.1A中获得的每个磁传感器所对应的三个正交方向上的磁流密度值求模，将模值为零的磁流密度剔除；

步骤1.3A、将步骤1.2A中获得的各磁流密度模值、以及各磁流密度模值所对应的磁传感器位置代入磁流密度分布公式，获得磁源位姿；

步骤1.4A、将获得的磁源位姿投影至磁传感器阵列上，并将与该投影位置最近的磁传感器作为中心传感器。

较佳地，根据磁流密度模值比较法，获得磁传感阵列中与磁源位置最为接近的传感器的具体方法为：

步骤1.1B、令磁传感器阵列中的每个磁传感器开始工作，获得每个磁传感器所对应的三个正交方向上的磁流密度值；