一種內窺鏡插入控制方法及系統的制作方法
【專利摘要】本申請提供一種內窺鏡插入控制方法及系統，可以自動控制內窺鏡的插入，能廣泛應用在多個人體內部臟器的檢查領域，在內窺鏡插入人體內時，實時檢測內窺鏡前端(四方向頭)與人體檢測部位內壁的距離，在距離小于預設的安全距離時，立即計算內窺鏡前端與掃描部位之間的相對距離，獲取內窺鏡前端的當前坐標位置，基于上述數據規劃處內窺鏡前端的移動軌跡以及當前移動位置，進而得到內窺鏡前端的移動方向、距離以及彎曲角度，按照計算好的移動方向、距離及彎曲角度進行移動，則可以有效將內窺鏡前端避開檢測部位的內壁，避免劃傷檢測部位，提升使用安全性，并且不需要人工監測和操作，使用更方便，提升檢查的效率。
【專利說明】
一種內窺鏡插入控制方法及系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及內窺鏡控制技術領域，具體涉及一種內窺鏡插入控制方法及系統。
【背景技術】
[0002]內窺鏡是一種光學儀器，由體外經過人體自然腔道送入體內，對體內疾病進行檢查，直接觀察到臟器內腔病變，確定其部位、范圍，并可進行照相、活檢或刷片，大大的提高疾病的診斷準確率，并可進行某些治療。以內窺鏡對胃疾病進行檢查為例，目前胃鏡檢查是通過人手牽引操作對胃部進行探查，在確定胃部病變部位時候，操作過程如下:1、手動操作內窺鏡進入胃部的深度和內窺鏡四方向頭的方向，進而通過屏幕觀察胃部。2、檢查過程中，需要有經驗的醫生一點一點的對胃部進行探查，否則容易出現內窺鏡劃傷人體器官的情況出現。
[0003]顯然，在內窺鏡檢查的過程中，存在的操作問題:對醫生經驗及專注度要求很高，否則稍有疏忽會出現劃傷人體器官內壁的情況。
【發明內容】
[0004]本申請提供一種內窺鏡插入控制方法及系統，可以自動控制內窺鏡的插入，避免劃傷檢測部位。
[0005]根據第一方面，一種實施例中提供一種內窺鏡插入控制方法，其特征在于，包括:采集圖像數據;根據所述圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離;獲取所述內窺鏡前端當前的坐標位置;基于所述內窺鏡前端當前的坐標位置以及內窺鏡前端與掃描部位的相對距離，計算所述內窺鏡前端的移動位置、移動方向、移動距離以及彎曲方向，并控制所述內窺鏡前端進行移動或者彎曲。
[0006]根據第二方面，一種實施例中提供一種內窺鏡插入控制系統，包括:采集單元，用于采集圖像數據;提取單元，用于根據所述圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離;獲取單元，用于獲取所述內窺鏡前端當前的坐標位置;計算單元，基于所述內窺鏡前端當前的坐標位置以及內窺鏡前端與掃描部位的相對距離，計算所述內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向；控制單元，用于控制所述內窺鏡前端進行移動或者彎曲。
[0007]本申請提供一種內窺鏡插入控制方法及系統，可以自動控制內窺鏡的插入，能廣泛應用在多個人體內部臟器的檢查領域，在內窺鏡插入人體內時，實時檢測內窺鏡前端(四方向頭)與人體檢測部位內壁的距離，在距離小于預設的安全距離時，立即計算內窺鏡前端與掃描部位之間的相對距離，獲取內窺鏡前端的當前坐標位置，基于上述數據規劃處內窺鏡前端的移動軌跡以及當前移動位置，進而得到內窺鏡前端的移動方向、距離以及彎曲角度，按照計算好的移動方向、距離及彎曲角度進行移動，則可以有效將內窺鏡前端避開檢測部位的內壁，避免劃傷檢測部位，提升使用安全性，并且不需要人工監測和操作，使用更方便，提升檢查的效率。
【附圖說明】
[0008]圖1為本申請實施例的內窺鏡插入控制方法流程圖；
[0009]圖2為圖1的步驟102的流程圖；
[0010]圖3為圖1的步驟105的流程圖；
[0011 ]圖4為另一種實施例的內窺鏡插入控制方法流程圖；
[0012]圖5為本申請實施例的內窺鏡插入控制系統的結構示意圖；
[0013]圖6為圖5所示的控制單元的結構示意圖；
[0014]圖7為另一種實施例的內窺鏡插入控制系統的結構示意圖；
[0015]圖8為圖5所示的提取單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本申請中所涉及的內窺鏡是一種現有常用的檢查設備，在內窺鏡的前端，設置有四方向頭，四方向頭可以朝四個不同方向進行移動，而現有技術中，四方向頭的移動操作是由人工進行的。在四方向頭內設置有攝像系統，通常攝像系統由攝像頭和光源組成。可以理解的是，光源可以對接受檢查的人員的體內進行照明，攝像頭可以實時拍攝到內窺鏡前端所處位置一定范圍內的圖像。本申請提供一種內窺鏡插入控制方法及系統，可以自動控制內窺鏡的插入，能廣泛應用在多個人體內部臟器的檢查領域，在內窺鏡插入人體內時，實時檢測內窺鏡前端(四方向頭)與人體檢測部位內壁的距離，在距離小于預設的安全距離時，立即計算內窺鏡前端與掃描部位之間的相對距離，獲取內窺鏡前端的當前坐標位置，基于上述數據規劃處內窺鏡前端的移動軌跡以及當前移動位置，進而得到內窺鏡前端的移動方向、距離以及彎曲角度，按照計算好的移動方向、距離及彎曲角度進行移動，則可以有效將內窺鏡前端避開檢測部位的內壁，避免劃傷檢測部位，提升使用安全性，并且不需要人工監測和操作，使用更方便，提升檢查的效率。
[0017]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0018]實施例一:
[0019]請參考圖1，本申請實施例提供一種內窺鏡插入控制方法，可以包括以下步驟:
[0020]101、采集圖像數據。
[0021]當內窺鏡開始進入檢測部位時，即啟動控制程序。內窺鏡前端可以實時獲取當前拍攝到的圖像數據。
[0022]102、根據圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離。
[0023]其中，掃描部位可以為食道口、食道、胃壁、病變部位的一種。以胃部檢查為例子，當內窺鏡從食道口進入時，插入控制即時啟動，此時為了防止內窺鏡前端與食道口觸碰而造成劃傷，內窺鏡前端的攝像系統立即在食道口采集圖像數據，因此根據圖像數據提取到的內窺鏡前端與掃描部位的相對距離就是內窺鏡前端與食道口的相對距離。當內窺鏡進入到食道時，則內窺鏡前端的攝像系統實時在食道采集圖像數據，因此根據圖像數據提取到的內窺鏡前端與掃描部位的相對距離就是內窺鏡前端與食道的相對距離。其余掃描部位隨著內窺鏡所處的檢測部位的變化而變化。另外，可以理解的是，上述掃描部位僅為胃部檢測時的一種舉例說明。本申請實施例方法同時可以應用在內窺鏡檢測人體其他臟器時的插入控制，由于實施方法相同，在此不再一一贅述。
[0024]一個優選的實施例中，請一并參閱圖2，步驟102具體可以利用以下方式進行實施:
[0025]102A、提取圖像數據的特征。
[0026]具體地，可以通過Harris-SIFT算法進行特征的提取。
[0027]102B、將圖像數據的特征與預訓練的數據庫中的各個特征點進行匹配，得到匹配特征點。
[0028]其中，數據庫中存儲有多個映射關系，映射關系為特征點與相對距離的對應關系。
[0029]由于內窺鏡前端的攝像系統采集的圖像是基于該攝像系統配置參數所能采集到的一定范圍的圖像，為了能獲知在拍攝到某一圖像時，內窺鏡前端與檢測部位內壁的相對距離，數據庫中存儲有大量的特征點與相對距離的對應關系，因此，當內窺鏡實時獲取到圖像數據時，首先可以提取圖像的特征，可以理解的是，該特征可以表達出該圖像，再與數據庫中的特征點進行匹配，進而查詢到內窺鏡前端與掃描部位(檢查部位)的相對距離。
[0030]102C、根據匹配特征點，得到內窺鏡前端與掃描部位的相對距離。
[0031]特征點可以是角點、方差、均值等，根據匹配特征點可以計算出兩幅圖像中特征點的相對的移動距離，再結合初始的距離，就可以計算離掃描部位的相對距離。
[0032]103、獲取內窺鏡前端當前的坐標位置。
[0033]其中，獲取內窺鏡前端當前的坐標位置的過程可以按照以下方式實施:首先設定一個初始位置，這個初始位置可以存儲在數據庫中，然后通過電機脈沖，計算電機實際轉動的距離。電機實際轉動的距離實際上就是進入檢測部位(人體部分)前進的實際距離。根據初始位置和電機實際轉動的距離，就可以計算得到內窺鏡前端當前的坐標位置。
[0034]104、基于內窺鏡前端當前的坐標位置以及內窺鏡前端與掃描部位的相對距離，計算內窺鏡前端的移動位置、移動方向、移動距離以及彎曲方向。
[0035]105、控制內窺鏡前端進行移動或者彎曲。
[0036]請一并參閱圖3，步驟105的具體實施過程優選為:
[0037]105A、根據內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向，計算電機脈沖數。
[0038]105B、將脈沖數傳送至電機驅動器，帶動電機轉動，進而帶動齒條、齒輪及鋼絲運動。
[0039]請參考圖4，為了提升內窺鏡移動的準確性，本申請實施例在控制內窺鏡前端完成移動和彎曲操作后，還進一步包括以下步驟:
[0040]106、檢測內窺鏡前端是否到達預定的移動位置，若是，則執行步驟107，若否，則執行步驟108。
[0041]107、進行下一步的插入動作，直至到達預設的掃描區域。
[0042]108、重新采集圖像數據。
[0043]如果內窺鏡前端沒有到達原先控制移動的位置時，則重新采集內窺鏡前端當前位置的圖像數據，即重復執行步驟101-105。這樣，可以達到每一時刻都對內窺鏡前端位置進行監控的目的，防止內窺鏡前端與檢測部位的內壁接觸產生的劃傷，減少檢查的傷害，提升內窺鏡的使用安全性。
[0044]實施例二:
[0045]請參考圖5，本申請實施例提供一種內窺鏡插入控制系統，包括:
[0046]采集單元20，用于采集圖像數據。
[0047]提取單元21，用于根據所述圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離。
[0048]獲取單元22，用于獲取所述內窺鏡前端當前的坐標位置。
[0049]計算單元23，基于所述內窺鏡前端當前的坐標位置以及內窺鏡前端與掃描部位的相對距離，計算所述內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向。
[0050]控制單元24，用于控制所述內窺鏡前端進行移動或者彎曲。
[°°511優選的，請一并參考圖6，控制單元24具體包括:
[0052]計算模塊240，用于根據所述內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向，計算電機驅動的脈沖數；
[0053]運動控制模塊241，用于將所述脈沖數傳送至所述電機驅動器，帶動電機轉動，進而帶動齒條、齒輪及鋼絲運動。
[0054]優選的，請參考圖7，本實施例的內窺鏡插入控制系統還包括:
[0055]檢測單元25，用于檢測所述內窺鏡前端是否到達所述移動位置。
[0056]發送單元26，用于在檢測單元25檢測結果為是時，發送推送信號，通知內窺鏡繼續進行插入動作；
[0057]復位單元27，用于在檢測單元25檢測結果為否時，重新采集圖像數據。
[0058]請一并參考圖8，優選的，提取單元21具體包括:
[0059]提取模塊210，用于提取所述圖像數據的特征。
[0060]匹配模塊211，用于將所述圖像數據的特征與預訓練的數據庫中的各個特征點進行匹配，得到匹配特征點，所述數據庫中存儲有多個映射關系，所述映射關系為所述特征點與相對距尚的對應關系；
[0061]查詢模塊212，用于根據所述匹配特征點，得到所述內窺鏡前端與掃描部位的相對距離。
[0062]以上應用了具體個例對本發明進行闡述，只是用于幫助理解本發明，并不用以限制本發明。對于本發明所屬技術領域的技術人員，依據本發明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。
【主權項】
1.一種內窺鏡插入控制方法，其特征在于，包括: 采集圖像數據； 根據所述圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離； 獲取所述內窺鏡前端當前的坐標位置； 基于所述內窺鏡前端當前的坐標位置以及內窺鏡前端與掃描部位的相對距離，計算所述內窺鏡前端的移動位置、移動方向、移動距離以及彎曲方向，并控制所述內窺鏡前端進行移動或者彎曲。2.如權利要求1所述的內窺鏡插入控制方法，其特征在于，所述掃描部位為食道口、食道、胃壁、病變部位的一種。3.如權利要求1所述的內窺鏡插入控制方法，其特征在于，所述控制內窺鏡前端進行移動或者彎曲包括: 根據所述內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向，計算電機驅動的脈沖數； 將所述脈沖數傳送至所述電機驅動器，帶動電機轉動，進而帶動齒條、齒輪及鋼絲運動。4.如權利要求1-3中任意一項所述的內窺鏡插入控制方法，其特征在于，所述控制所述內窺鏡前端移動或者彎曲之后還包括: 檢測所述內窺鏡前端是否到達預定的移動位置，若是，則發送推送信號，通知內窺鏡繼續進行下一步的插入動作，直至到達預設的掃描區域，若否，則重新采集圖像數據。5.如權利要求4所述的內窺鏡插入控制方法，其特征在于，所述根據所述圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離包括: 提取所述圖像數據的特征； 將所述圖像數據的特征與預訓練的數據庫中的各個特征點進行匹配，得到匹配特征點，所述數據庫中存儲有多個映射關系，所述映射關系為所述特征點與相對距離的對應關系; 根據所述匹配特征點，得到所述內窺鏡前端與掃描部位的相對距離。6.—種內窺鏡插入控制系統，其特征在于，包括: 采集單元，用于采集圖像數據； 提取單元，用于根據所述圖像數據，提取內窺鏡前端與掃描部位的相對距離； 獲取單元，用于獲取所述內窺鏡前端當前的坐標位置； 計算單元，基于所述內窺鏡前端當前的坐標位置以及內窺鏡前端與掃描部位的相對距離，計算所述內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向； 控制單元，用于控制所述內窺鏡前端進行移動或者彎曲。7.如權利要求6所述的內窺鏡插入控制系統，其特征在于，所述控制單元具體包括: 計算模塊，用于根據所述內窺鏡前端的移動方向、移動距離以及彎曲方向，計算電機驅動的脈沖數； 運動控制模塊，用于將所述脈沖數傳送至所述電機驅動器，帶動電機轉動，進而帶動齒條、齒輪及鋼絲運動。8.如權利要求6或7所述的內窺鏡插入控制系統，其特征在于，還包括: 檢測單元，用于檢測所述內窺鏡前端是否到達所述移動位置； 發送單元，用于在所述檢測單元檢測結果為是時，發送推送信號，通知內窺鏡繼續進行插入動作； 復位單元，用于在所述檢測單元檢測結果為否時，重新采集圖像數據。9.如權利要求6或7所述的內窺鏡插入控制系統，其特征在于，所述提取單元具體包括: 提取模塊，用于提取所述圖像數據的特征； 匹配模塊，用于將所述圖像數據的特征與預訓練的數據庫中的各個特征點進行匹配，得到匹配特征點，所述數據庫中存儲有多個映射關系，所述映射關系為所述特征點與相對距尚的對應關系； 查詢模塊，用于根據所述匹配特征點，得到所述內窺鏡前端與掃描部位的相對距離。
【文檔編號】A61B1/273GK105902253SQ201610280751
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】李子豪, 董濤, 蔡詠德, 郭紅, 徐衛國, 王瑞, 張開良, 張帥, 陳誠
【申請人】深圳市鵬瑞智能圖像有限公司