6)圖像數據，并產生相應的包含圖像數據的圖像幀（或簡稱"幀")。幀通常 包括包含有信息和/或與幀本身有關的數據的報頭字段（例如，識別幀信號，幀序列號，幀 生成時間，幀的逐位長度等），和有效載荷字段。有效載荷字段可包括未壓縮版本的圖像數 據和/或它們的壓縮版本和抽樣圖像。有效載荷也可包括與例如從SCA910中讀出的值相 關的或者代表其的其他信息。
[0139] 控制器960可以操作照明/光源914照亮體內裝置906走過的區域，并因此安排 捕捉圖像的時間。控制器960還可以使用定時器來為照明源914的操作計時，以每秒K次 (例如，K= 4)照亮，以實現每秒捕捉k個圖像，以及為收發器950的操作計時，使其以相同 的速率或不同的速率同時發送幀。控制器960可在數據存儲單元940中臨時存儲拍攝的圖 像和相關的圖像幀中的數據。控制器960還可以執行各種計算并在數據存儲單元940中臨 時存儲計算結果。控制器960也可以使用計時器來讀取在分配的感測窗SCA910輸出的EMF 輸出值，從其可計算或推導出體內裝置906的位置和/或方向（例如，通過控制器960或外 部系統，例如，數據記錄器908)。
[0140] 控制器960也可以使用計時器來計時定位數據的寫入（例如，添加，附加，或以其 它方式嵌入），（例如，感測線圈的讀出或其被操縱模式）形成相應的幀。在幀發生器920 生成了捕捉圖像與嵌入的定位數據的幀之后，控制器960可使用收發器950將幀無線傳輸 942給數據記錄器908中。控制器960可以通過執行軟件或指令，執行SSP913和幀發生器 920的任何一個執行的步驟，以及體內裝置906內的其他功能，因此可以如這些單元一樣的 工作。例如，控制器960可因此配置為執行本發明的實施例。每個感測信號處理器（SSP)913 和幀發生器920,以及其他功能可被作為專用硬件單元執行，或者可以是由控制器/處理器 如控制器960執行的代碼或指令。代碼/指令可以在兩個或多個控制器/處理器中分布。
[0141] 數據記錄器908可包括接收器或收發器944,幀解析器970,以及對它們進行管理 的控制器或處理器990。處理器990可經配置通過例如執行軟件或代碼執行所有或部分的 本發明的一些實施例。數據記錄器908可包括附加組件（例如，USB接口，安全數字（"SD"） 卡驅動器/接口，控制器等），用以與處理和/或展示系統通信（例如，向其傳送數據幀，數 據等）通信的元件或單元，處理和/或展示系統通信可以被配置用以處理源自體內成像器 912的圖像、定位數據以及相關的數據。
[0142] 收發器944可以接收942對應于特定的捕捉圖像的數據幀，而幀解析器970可以 解析數據幀以提取包含在其中的各種數據（例如，圖像數據，與特定的所捕捉圖像相關聯 的抽取的圖像，定位數據等）。在一些實施方案中，一些數據幀，本文中稱為"定位幀"，可專 用于包含和僅傳送或大部分時候傳送定位數據。定位幀可以例如包括定位數據，但不包括 圖像數據。
[0143] 用戶工作站930可以包括顯示器或功能性地連接到一個或多個外部顯示器，例如 顯示設備902。工作站930可以接收幀（例如，圖像幀，定位幀等）或來自數據記錄器908 的圖像，并對它們實時呈現，例如，作為實時視頻，或產生可被展示的包含位置和方向信息 的視頻流，例如，在顯示設備902上。工作站930可包括存儲器（例如，存儲器904)，用于存 儲傳送自數據記錄器908的幀數據和可能的相關數據，以及處理器（例如，處理器905)，其 用于處理所存儲的幀和相關數據。工作站930可例如向人操作者、保健醫生或看護者、醫師 等人顯示選擇的圖像或從這些圖像編譯的視頻片段（例如，運動圖像流）。處理器905可經 配置以執行所有或部分本發明的實施方案。
[0144] 數據記錄器908可以發送P&0信息一一該信息涉及或來源于體內裝置906的當前 P&0一一到磁場操縱控制系統（如，到圖8A-8B中的控制器840)。磁場操縱控制系統（如，控 制器840)可以基于它接收自數據記錄器908的P&0信息，以及涉及新的或者所需要的P&0 產生MMP。例如，磁場操縱控制系統（如，控制器840)可比較它接收自數據記錄器90收的 P&0數據與涉及新的（例如，期望的或預期的）P&0數據，并且基于比較結果，確定下一個要 被施加到該體內裝置上的MMP。
[0145] 圖10顯示根據本發明示例實施例的磁操縱方法。如上文所述，控制器840可配 置為同時或基本同時產生其磁場在第一方向上校準體內裝置的磁場操控模式；以及磁場梯 度，其方向（例如在該體內裝置上施加力）在與第一方向不同的第二方向上，從而操縱體內 裝置的位置和/或方向。控制器840可配置為選擇一組三元線圈組件以獲得需要或要求的 磁場操控模式（MMP)，如下所述。控制器840可同時或基本同時產生磁場和磁場梯度，用以 保持該體內裝置的位置和/或方向，或移動或轉動該體內裝置到需要的位置和/或方向。控 制器840可選用所有三元線圈組件，用以操縱該體內裝置，和單獨計算每個三元線圈組件 中每個線圈流經的電流，以產生需要操縱體內裝置到下一個位置的磁場操控模式，并且可 選地或附加地轉動其到下一個方向。
[0146] 在步驟1010,磁操縱控制器（如圖8A-8B的控制器840)可接收可操縱裝置（如 體內裝置，比如體內裝置860或906)的（當前）P&0信息或與（當前）P&0信息有關的信 息。可相對于空間操作區域確定磁場操控模式，該空間操作區域包括或被限于有限空間，該 有限空間包括或包含所述裝置。因此，在計算或以其他方式確定新磁場操控模式前，裝置當 前P&0必須是已知的。在步驟1020,為所述裝置確定/設定新P&0(如自動地，例如通過控 制器或用戶）。
[0147] 在步驟1030,該控制器可確定需要用來操縱裝置向下一個位置和/或方向的磁場 操控模式。可能會出現對導航/指引精度折衷的情況。例如，當該體內裝置在胃部時，裝置 在位置和/或方向上的小偏差或差錯是可接收或容許的。然而，當該體內裝置在小腸時， (例如）在胃部容許的偏差在小腸可能是不被容許的。因此，需計算或以其他方式確定并 存儲（如在系統805的存儲器中）允許的P&0公差/差數，為腸胃系統沿途和內部的多樣 位置和方向提前準備。之后，該控制器（如控制器840)可計算操縱裝置到下一個位置和/ 或方向的可允許MMP范圍，其中在P&0精度中磁場操控模式范圍因子允許該位置和/或方 向。可允許MMP范圍指的是或包括磁場強度可允許范圍、磁場梯度可允許范圍、磁場方向可 允許范圍和磁場梯度方向可允許范圍。
[0148] 在步驟1040,控制器在磁場操控模式允許范圍內選擇一或多個磁場操控模式，和 確定一或多個潛在三元線圈組件組，該三元線圈件組可適于產生已選擇的磁場操控模式。 在步驟1050,控制器可執行優化程序以確定如果使用哪組三元線圈組件會產生最優能耗。
[0149] 優化過程可基于公式（1)，或包括使用公式（1):
[0151] 其中，P是所選三元線圈組件參與產生磁場操控模式預計消耗的總體電能，η是參 與產生磁場操控模式的線圈總數，Ii是流經線圈i (其中i = 1，2,……η)的電流，Ri是 線圈i的電阻。
[0152] 實際用于產生磁場操控模式的三元線圈組件是當P值最小時的那組。雖然如此， 在某些情況下會選擇一組并非最優的三元線圈組件（和電流組），例如為操縱裝置從一個 位置/方向更順利地轉移到另一個位置/方向。三元線圈組件及其電流的選擇可優化，這 是因為當麥克斯韋方程組提供八自由度（D0F)時，可等于3xN+4的N個三元線圈組件的線 圈數量提供更多D0F。例如，如果N=8,且有四個Z線圈（如上文舉例），那么就有3x8+4 =28個線圈。
[0153] 發現以最小能耗產牛需要的磁場橾棹樽式（如場/力/相矩）的電流組
[0154] 磁場荽=|：馬％疼，由此處描述的三元線圈組件（和另加的"Z"線圈）產生，并 且可以是在體內裝置的蘆=b J 位置的函數，裝置在支撐、包括或容納所述線圈的桶 架中，和電流組!1二1? 1?. 的函數，其中N是獨立（磁）線圈的數量。
[0155] 磁場f在操作區域內任意一位置蘆上可與線圈電流的（偽線性）重疊有關或來源 于其：
[0156]
[0157] 其中fn(In)是鐵心#n(若存在）的非線性增益函數，是所有零的矢量，除1"等 于1A外。
[0158] 由于磁扭矩藝和磁力#在某一指定位置和方向上不僅是磁場|的線性函數，也與 1??(偽）線性關系。因此總體上，在某一特定位置蘆和方向髮由元素鼠炙f組合成的矢量 #可以寫作：
[0160] 因此，發現獲得需要的磁場/力/扭矩矢量獲的電流組f的問題通過先解線性方程 組課.'# (在下一段中表述），然后計算'=么、解決。
[0161] M = (mk, J是KXN矩陣，其中K是目標矢量的長度，N是獨立線圈的數量。 由于線性獨立線圈的數量比莰的線性獨立元素的數量多，因此這個方 程式不能確定，它的解法有N-K自由度（假設所有的線圈是線性獨立的，C所有的元素是線 性獨立的）。最小化所需能量的電流解決方案可在下列非限制性的示例中發現：
[0162] 1.通過計算Μ的偽逆，找到問題的一個特解：
[0164] 2.解出Μ(即NS[nMnκ)])的零空間（核），由此得出對任何
[0165]NS=ker(Μ)
[0166] 3.解出使總功率減到最小的么這可能是加權最小平方問題，有一個已知解（W= Wy是一個對角權值矩陣，其中Wl>1是線圈#i的電阻）：
[0169] 如果這個解（產生電流）超過了獨立線圈的電流限值，或者總功率超過了總功率 限值，該線性解就要按比例減小（
其中ae(0，1))，直到滿足電流限 制和總功率限制，從而在減少f長度的同時保留其方向。
[0170] 最后這個解可以通過鐵心（若存在）的逆增益函數得出：
[0171]
[0172] 圖11顯示本發明另一實施例中一種磁操縱方法。步驟1110包括關于圖10表述 的步驟 1010、1020 和 1030。
[0173] 步驟1120除產生一個三元線圈組件結構外，與圖10中的步驟1040相同。在步驟 1130決定（如通過控制器840)三元線圈組件結構是否已經找到，在該步驟中電功率P耗散 或耗費在相應的線圈上，電功率P小于（低于）閾值Pmax。如果三元線圈組件結構已經找 至IJ(如通過控制器840)(步驟1130中"是"所示），則不會發現（如通過控制器840)其他三 元線圈組件結構，已發現的三元線圈組件結構會在步驟1140用來產生（如通過控制器840) 磁操縱模式。但如果發現一個三元線圈組件結構，其電功率P大于（高于）閾值Pmax(步 驟1130中"否"所示），那么就需要在步驟1120(如通過控制器840)尋找（按照迭代循環 1142)另一個三元線圈組件結構。然而，如果一組已發現的三元線圈組件結構中沒有三元線 圈組件結構滿足條件1130,那么控制器（如控制器840)可使用那個需要最小電功率（經分 支1144)的三元線圈組件結構，如步驟1150所示。
[0174] 圖12A-12F描繪本發明另一實施例中的一個三元線圈組件。圖12A描繪組裝的 三元線圈組件1200。三元線圈組件1200包括前置線圈1220、后置線圈1230和輔助線圈 1210。線圈1220和1230相鄰并排放置，形成或限定一個平面。（平面見圖12B的1270。） 輔助線圈1210與線圈1220和1230相附著，因此線圈1210分別與線圈1220和線圈1230 部分重疊。每個線圈可有一個磁心。例如線圈1210可具有磁心1260,線圈1220可具有磁 心1240,線圈