CN102883648A - 用于活体内摄像机的影像捕获控制 - Google Patents

用于活体内摄像机的影像捕获控制 Download PDF

Info

Publication number
CN102883648A
CN102883648A CN2011800116534A CN201180011653A CN102883648A CN 102883648 A CN102883648 A CN 102883648A CN 2011800116534 A CN2011800116534 A CN 2011800116534A CN 201180011653 A CN201180011653 A CN 201180011653A CN 102883648 A CN102883648 A CN 102883648A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
motion
image data
image
capsule camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800116534A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102883648B (zh
Inventor
李崇大
王康怀
戈登·C·威尔逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Capso Vision Inc
Original Assignee
Capso Vision Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Capso Vision Inc filed Critical Capso Vision Inc
Publication of CN102883648A publication Critical patent/CN102883648A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102883648B publication Critical patent/CN102883648B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/041—Capsule endoscopes for imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/0002—Operational features of endoscopes provided with data storages
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00025—Operational features of endoscopes characterised by power management
    • A61B1/00036—Means for power saving, e.g. sleeping mode
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0031—Implanted circuitry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/07—Endoradiosondes
    • A61B5/073—Intestinal transmitters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14539—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring pH
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00011—Operational features of endoscopes characterised by signal transmission
    • A61B1/00016—Operational features of endoscopes characterised by signal transmission using wireless means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00025—Operational features of endoscopes characterised by power management
    • A61B1/00027—Operational features of endoscopes characterised by power management characterised by power supply
    • A61B1/00032—Operational features of endoscopes characterised by power management characterised by power supply internally powered
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0684—Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/03—Detecting, measuring or recording fluid pressure within the body other than blood pressure, e.g. cerebral pressure; Measuring pressure in body tissues or organs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7232—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes involving compression of the physiological signal, e.g. to extend the signal recording period
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/144—Movement detection

Abstract

提供了一种用于视频数据的捕获控制的系统和方法，该视频数据来自具有板载存储器或无线传输的胶囊摄像机系统。该胶囊摄像机系统蠕动经过胃肠道，记录下肠壁的影像。在某些时期，该胶囊摄像机系统可能移动得非常缓慢，并且不同帧之间的影像数据几乎没有差别。这些帧可以被指定丢弃以便节省存储空间或节省功率。一个胶囊控制处理单元被包含，以基于与当前帧和前一帧相关联的影像来评估运动度量。基于该运动度量的轨迹做出决定，即决定从包含捕获模式和节省模式的群中选择一种操作模式。然后，该胶囊摄像机系统根据选择的操作模式进行操作。

Description

用于活体内摄像机的影像捕获控制
相关申请的交叉参考
本发明是2010年5月10日申请的美国专利申请的继续申请并且要求该申请的优先权，所述美国专利申请标题为“用于活体内摄像机的影像捕获控制（Image Capture Control for In Vivo Camera）”，序列号12/776,434，并且所述美国专利申请是下述两个申请的部分继续申请：2006年9月19日申请的美国专利申请，标题为“具有板载数据存储器或监管批准频带中的数字无线传输的活体内自主摄像机（In Vivo Autonomous Camera with On-BoardData Storage or Digital Wireless Transmission in Regulatory ApprovedBand）”，序列号11/533,304；以及2007年1月16日申请的美国专利申请，标题为“用于活体内胶囊摄像机的光照控制（Lighting Control for In VivoCapsule Camera）”，序列号11/623,601。这些美国非临时专利申请在此通过参考被全面并入。
技术领域
本发明涉及人体内的诊断成像。本发明尤其涉及控制胶囊摄像机的影像捕获，所述胶囊摄像机具有板载存储器或无线传输。
背景技术
用于对活体内的体腔或身体通道成像的设备在本领域中是已知的，这些设备包括内窥镜和自主胶囊化摄像机。内窥镜是易弯曲或刚硬的管子，它通过身体开口或外科手术开口进入身体，一般来说是经口腔进入食道或者经直肠进入大肠。通过镜头中继系统或连贯的光纤束，使用镜头在远端形成影像并且将该影像传输到身体外部的近端。概念上类似的仪器，例如用CCD或CMOS阵列，可以在远端电子地记录影像，并且通过缆线将影像数据作为电信号传送到近端。内窥镜允许对视野进行医师控制，是一种广为接受的诊断工具。然而，内窥镜确实有很多限制，给病人带来风险，对于病人来说要侵入体内并且不舒适，而且其成本将其应用限制为例行的健康情况拍摄工具。
由于穿越复杂通道的困难，内窥镜无法到达小肠的中的大多数地方，并且内窥镜需要借助特殊的技术和细心才能到达大肠的全部地方，而这增加了成本。内窥镜的风险包括被其穿过的身体器官可能穿孔、以及由麻醉引起的并发症。而且，必须在过程中的病人疼痛、健康风险以及与麻醉相关联的过程后的休息时间之间做出权衡。
一种解决了许多这些问题的替代的活体内影像传感器是胶囊内窥镜。摄像机被封装在可吞咽的胶囊中，用于向体外的基站接收机或收发信机和数据记录器发射数据的无线电发射机也被封装在内，所述数据主要包括由数字摄像机记录的影像。胶囊还可以包括无线电接收机，用于从基站发射机接收指令或其他数据。可以使用较低频率的电磁信号来代替无线电频率传输。可以通过外部电感向胶囊内的内部电感感应地供电，或者通过胶囊内的电池供电。
在2006年9月19日申请的美国专利申请No.11/533,304中披露了一种具有板载数据存储器的自主胶囊摄像机系统，该申请标题为“具有板载数据存储器或监管批准频带中的数字无线传输的活体内自主摄像机（In VivoAutonomous Camera with On-Board Data Storage or Digital WirelessTransmission in Regulatory Approved Band）”。该申请描述了一种用每个影像的一部分引导的运动检测，所述影像部分存储在局部帧缓冲器中。在一个实施例中，两个局部帧缓冲器被用作运算对象缓冲器，分别用于当前影像和参考影像的缩小版本。参考帧缓冲器对应于一个包含之前存储或发射的数字影像的缓冲器。当决定不存储运算对象局部帧缓冲器中的影像时，可以用将被运动检测到的下一数字影像对该局部帧缓冲器进行覆写。否则，该运算对象局部帧缓冲器将被指定为下一个参考局部帧缓冲器，而当前的参考局部帧缓冲器被指定为下一个运算对象局部帧缓冲器。在上述申请中，描述了用于测量两个局部影像之间的运动程度的度量，该度量被用于与阈值进行比较，所述阈值与是否要捕获当下的影像或者为当下的影像决定一个恰当的压缩率有关。
序列号为11/623,601，标题为“用于活体内胶囊摄像机的光照控制（Lighting Control for In Vivo Camera）”的美国专利申请描述了基于针对影像评估得出的影像参数来调整光源照明的方法和系统。而且，该专利申请还披露了一种运动检测电路，该运动检测电路比较从两个影像中提取的参数值来检测胶囊摄像机的运动。该胶囊摄像机系统中的控制器可以被配置成根据运动检测结果以活动模式和监视模式来操作胶囊摄像机。然而，该专利没有解决如何调整影像传感器来节省存储和/或功率消耗，该影像传感器作为一个附加的胶囊摄像机控制。
在2009年8月19日申请的美国专利申请中，披露了另一种具有板载数据存储器或无线传输的胶囊摄像机系统，该专利申请的序列号为12/543,508，标题为“用于活体内自主摄像机的影像捕获控制（Image Capture Control forIn Vivo Autonomous Camera）”。该申请描述了一种自适应的并且动态的方法，该方法用于调整胶囊摄像机的影像捕获的参数，该胶囊摄像机具有板载影像存储器或无线发射机。通过当前影像的局部帧以及之前捕获影像的局部帧，测量运动程度的度量首先被计算。然后，将该度量与一组参数进行比较，以便为当下的影像决定恰当的行动。
虽然上述申请使用了运动检测和运动估计来消除某些不必要的影像捕获并且节省了宝贵的板载存储器和电池功率，但是它可能没有完全解决摄像机捕获控制的其他方面。例如，当检测到没有或几乎没有运动时，捕获的影像不必是全空间分辨率。而且，光源的光能也会影响被捕获影像的质量，进而影响存储器和功率消耗需求，其中，光能表示为光强和光源照射时间的乘积。本发明的目的是基于运动度量来解决这些捕获控制问题。
发明内容
本发明提供了一种用于胶囊摄像机控制的方法和系统，其通过提供照明肠壁的光源并且通过从影像传感器接收对应于由所述光源照明的场景的影像数据来进行所述胶囊摄像机控制。接收到的影像数据被用于运动度量评估，其中，该运动度量评估是基于与当前帧和前一帧相关联的影像数据。运动度量的轨迹被用于决定一个操作模式，该操作模式选自包括捕获模式和节省模式的群。根据选择的操作模式，对应的光源控制然后被应用到光源以用于影像捕获所需的期望照明。可以使用可选的影像裁剪/空间子采样模块来减小用于运动度量估计的影像尺寸。缓冲存储器可以被用来缓冲当前帧的影像数据。如果选择捕获模式，则当前帧的影像数据能够被存储在档案库存储器中。在本发明的捕获控制的一个替换实施例中，可以捕获额外的（N-1）帧，N是大于1的整数。光源控制被应用以使得光源提供充足的光能来照明肠壁，然后来自传感器的影像数据被接收并存储在该档案库存储器中。上述流程将被重复（N-1）次。如果选择节省模式，光源控制将使得光源的光能大大降低以便节省功率，其中，大大降低光能包括关闭光源的模式；和/或影像传感器将被配置输出局部帧。通过调整输出光强、调整照射时间或这二者的结合，光源的光能可以被控制。进入图像可以被丢弃，即不存储。节省模式可以应用到M帧，其中，M是大于或等于0的整数。替代于丢弃所述的进入影像，通过大大减少光能和/或使用局部帧，节省模式可以或则以低质量的方式存储所述的进入影像。捕获控制处理模块评估运动度量和决定操作模式的阶段被称为运动评定阶段。当对应于捕获模式或节省模式的处理完成时，捕获控制将回到运动评定阶段，然后流程重复。
在本发明的另一个实施例中，在运动评定阶段期间，替代于使用处理模块，影像传感器被配置成输出局部帧。为了节省系统硬件资源，当前帧的影像数据不缓冲在存储器中。如果选择了捕获模式，光源控制和影像传感器控制将被应用以使得影像以优良质量被捕获。在捕获模式中将捕获到N帧，N是大于0的整数。如果选择了节省模式，光源控制将被应用以使得光源的光能被大大减少，和/或影像传感器可以被配置以输出局部帧或者不输出任何帧。所述进入影像可以被丢弃，即不被存储。节省模式可以被应用到M帧，其中，M是大于或等于0的整数。替代于将进入影像丢弃，节省模式可以或则存储该进入影像。
在根据本发明的捕获控制技术的一个替换实施例中，通过使用外部处理单元而非胶囊摄像机内部的模块来执行运动评估，其中，影像数据被发射到外部处理单元以用于运动度量评估。该外部处理单元还将基于运动度量的轨迹来决定操作模式。然后，被决定的操作模式被送回捕获控制处理模块，并且胶囊摄像机系统将根据接收到的操作模式运行。
披露了一种根据本发明实施例的胶囊摄像机设备。该胶囊摄像机设备包括：耦合的光源，用于接收光源控制以便调整光强，其中，应用了第一光源控制；耦合到影像缓冲器的影像传感器，用以提供影像数据；耦合到所述影像缓冲器的运动评估模块，用于基于与当前帧和前一帧相关联的影像数据来测量运动度量；以及决定模块，用于基于运动度量的轨迹来选择操作模式。还披露了根据本发明实施例的另一种摄像机设备。该胶囊摄像机设备包括：耦合的光源，用于接收光源控制以便调整光强，其中，应用了第一光源控制；耦合的影像传感器，用于接收影像传感器控制以便调整影像传感器，其中，所述影像传感器被耦合到影像缓冲器以提供影像数据，其中，第一影像传感器控制被应用到所述影像传感器；耦合到所述影像缓冲器的运动评估模块，用于基于与当前帧和前一帧相关联的影像数据来测量运动度量；以及决定模块，用于基于所述运动度量的轨迹来选择操作模式。
本发明的前述和其他目的、特征和优点将通过参考附图的优选实施例的下述详细描述变得明显。
附图说明
图1A根据一个实施例说明了具有板载存储器的胶囊摄像机系统的一个示例。
图1B根据另一个实施例示意性地说明了具有无线发射机/接收机的胶囊摄像机系统的一个示例。
图2说明了根据一个实施例的胶囊控制处理模块的示例性框图，其中，使用了影像裁剪/空间子采样模块。
图3说明了根据一个实施例的胶囊控制处理模块的另一个示例性框图，其中，影像传感器能够根据影像传感器控制对输出影像的尺寸进行调整。
图4A说明了根据一个实施例的捕获控制处理模块的示例性框图，其中，使用了影像裁剪/空间子采样模块并且由外部处理单元完成运动评估。
图4B说明了根据一个实施例的捕获控制处理模块的另一个示例性框图，其中，影像传感器能够基于影像传感器控制对输出影像的尺寸进行调整，并且运动评估由外部处理单元完成。
图5是说明了根据一个实施例的提供捕获模式和节省模式的捕获控制操作的流程图。
图6A是说明了根据一个实施例的捕获控制操作示例的流程图，其中，使用了影像裁剪/空间子采样模块。
图6B是说明了根据一个实施例的在捕获模式中捕获额外的（N-1）帧的例程示例的流程图。
图6C是说明了根据一个实施例的用于在节省模式中处理M帧的例程示例的流程图。
图6D是说明了根据另一个实施例的捕获控制操作的示例的流程图，其中，使用了影像裁剪/空间子采样模块。
图7是说明了根据另一个实施例的捕获控制操作的示例的流程图，其中，影像传感器被配置成在运动评定阶段输出局部帧。
图8A是说明了根据一个实施例的捕获控制操作的示例的流程图，其中，影像裁剪/空间子采样模块被用来为运动评估提供局部帧，所述运动评估由外部处理单元完成。
图8B是说明了根据另一个实施例的捕获控制操作的示例的流程图，其中，影像裁剪/空间子采样模块被用来为运动评估提供局部帧，所述运动评估由外部处理单元完成。
图9是说明了根据另一个实施例的捕获控制操作的示例的流程图，其中，影像传感器被配置成在运动评定阶段输出局部帧。
具体实施方式
半导体存储器是低成本、低功耗、容易从多个来源得到的，并且兼容于专用集成电路（ASIC）、传感器电子设备（即，数据源）和个人计算机（即，数据接收方）而无需格式转换装置。本发明的一个实施例允许使用半导体存储器将影像存储在“板载储存器”中。为了实现在如大肠这类区域中存储大量诊断图像，根据一个实施例的方法评估两帧之间的运动度量。如果两帧之间的运动足够大，则通过使用较高分辨率和/或较大的图片尺寸以较高质量捕获影像数据。而且，当使用影像压缩方法时，也可使用光源的光能来控制存储大小。在一个典型的影像压缩系统中，较低的光能将缩小被捕获影像的动态范围，并且因此产生较高的压缩率。根据一个实施例，系统控制利用了下述事实的优点，即在一段时间内，胶囊在胃肠道中几乎不移动，胃肠道在摄像机视野中的部分也不发生变化。在这样的时间周期中，影像无需存储，或者影像能以较低质量被存储以便节省存储空间或功率消耗。在本公开中，术语“胶囊”和“胶囊摄像机”是可互换的。术语“胶囊系统”和“胶囊摄像机系统”也是可互换的。
如在专利申请号11/533,304及专利申请序列号12/543,508的美国专利中所述，可以利用运动评估来动态控制影像捕获。然而，运动评估自身会显著地消耗功率。为了减少与运动度量计算相关联的功率消耗，可以使用局部帧。局部帧可以通过空间地减小影像尺寸从完整的一帧得到，其途径可以是空间子采样和/或空间裁剪。局部帧的使用不仅减少了与运动度量计算相关联的功率消耗，而且还减少了缓冲影像数据所需要的存储大小。一些影像传感器提供了控制机理以输出尺寸减小的影像数据。例如，一组可编程寄存器可用来选择感兴趣区域（ROI），其中，影像的起始像素的位置、影像的水平尺寸和垂直尺寸可以被选择。ROI的使用有效地实现了图像裁剪。影像传感器往往还提供空间子采样特征，其中，可以独立地使用水平和垂直子采样率。通常，存在一组寄存器，它们可被编程以选择所期望的若干空间子采样率中的一个。例如，2:1的垂直子采样率和4:1的水平子采样率会产生尺寸为原始尺寸1/8的图片。在影像传感器不支持用于调整输出影像尺寸的影像传感器控制的情况下，一个各别的处理单元可用来执行空间子采样和裁剪。
光源的光能可充当捕获控制的另一个参数。当评估得出的运动度量小时，相关帧无需被存储或者以较低质量存储。如果在光能减小的情况下捕获到一帧，被捕获影像的亮度范围会缩小，这很可能会产生一个比具有全亮度范围的影像更小的压缩文件。另外，减少光能还将减少功率消耗。在胶囊摄像机系统中可以用多个光源对肠壁进行照明。光能可以通过开/关各个光源而被调整。光能还可以通过调整提供给光源的电压或电流，或者通过调整光照时间，或调整这两者的结合而被控制。例如，如果用LED作为光源，则可以调整供给LED的电流来控制LED的光强度。或则，可以减少光源的照射时间来降低光能。某些光源可能依赖电源电压来调整强度。在本公开中，通过开/关各个光源来调整光能被视为一种特殊情况，即倍增因子为0的倍增光照控制。光源控制电路在本领域中是熟知的。因此，没有示出与光源控制相关联的示意图或框图，以免因不必要的细节而模糊本发明。
在本发明的捕获控制方法的一个实施例中，基于减少尺寸和/或减少光能的影像来评估运动度量以便节省功率消耗。需要运动评估以便决定是否应该捕获一个影像。减少的影像尺寸和/或减少的光能应当足以评估运动度量，同时节省计算该运动度量所需要的功率消耗。根据评估得出的运动度量，摄像机捕获控制可以决定是否要捕获该影像并且决定将被捕获的影像的质量。例如，如果运动度量指出当前帧和参考帧之间很大的差别，则摄像机捕获控制可能期望通过使用全空间分辨率和全光能来获得全影像质量捕获。另一方面，如果运动度量指出当前帧和参考帧之间几乎没有差别，则摄像机捕获控制可以决定丢弃该影像，或者通过使用较低的空间分辨率和/或较低的光能以较低质量存储该影像。
捕获控制的流程可以包括运动评定阶段，该运动评定阶段用于评估运动度量，并且用于根据评估得出的运动度量的轨迹来决定是保存一个好质量（捕获模式）的影像还是忽视该影像（节省模式）。例如，捕获模式可以将全分辨率的影像存储在内部档案库存储器中，或者通过向外部装置传输该影像而将其存储在外部存储器中。通过大大减少光源的光能或者关闭该光源，节省模式可以使胶囊摄像机忽视后续的M帧。或则，节省模式可以用大大减少的光能或者关闭光源来存储该M帧。而且，在影像传感器可受控于影像传感器控制来改变输出影像尺寸的情况下，节省模式可以用大大减少的影像尺寸来存储这M帧以便节省存储空间。低质量的这M帧可用于次要观察目的，比如从视觉上预览内容。被决定用于影像序列的操作模式可以在回放期间提供有用的信息。因此，操作模式可以与捕获影像数据一起被存储，或是分别存储。所述M帧可以被丢弃，不予存储。影像传感器控制可以配置传感器不输出影像数据，或者影像数据可以从传感器输出。
运动度量评估可能牵涉非常大量的计算并且消耗高功率。这对于基于运动估计方法的运动度量评估来说确实如此。因此，可以用外部处理单元来评估动度量，其中，对外部设备功率消耗的顾虑通常要小于对胶囊摄像机功率消耗的顾虑。当外部处理单元被用来评估运动度量时，影像数据不得不被发射到外部处理单元以用于运动度量评估。基于监管批准频带中的数字无线通信的影像数据传输在本领域中是已知的，并且该技术可用于这类目的。或则，人体可以被用作将影像数据从体内传输到体外的传输介质。在2003年5月15日公开的专利申请文件中就披露了一种这样的技术，该专利申请名为“用于通过将传输介质用作通信线在传输介质内部和外部之间进行通信的方法和设备（Method and Apparatus for Communication between inside and outsideof transmission medium using transmission medium as a communicationline）”，序列号为US 2003/0092973。在该公开中，术语“无线传输”包括通过人体的无线电频率传输和电传导。被传输用于运动度量评估的影像数据可以对应于局部帧，以便减少传输带宽需求以及传输功率。
在本公开中描述了上面提及的方法和结构的各种实施例和示例。应当了解，详细描述只是说明性的而非意在任何形式的限制。得益于本公开的本领域普通技术人员将容易想到其他实施例。
图1A根据一个实施例示出了体腔100内部的可吞咽胶囊系统110。体腔100可以例如是大肠、小肠、食道或胃。胶囊系统110在体内完全自主，它的所有元件被封装在胶囊外壳10中，胶囊外壳10提供一个防潮层来保护内部组件不受体液侵蚀。胶囊外壳10是透明的，以便允许来自照明系统12的若干发光二极管（LED）的光线透过胶囊外壳10的外壁照射到内腔100的壁上，并且允许收集来自内腔100壁的散射光并且在将其在胶囊内成像。胶囊外壳10还保护内腔100不与胶囊外壳10内部的异物直接接触。胶囊外壳10被赋予这样一种形状，该形状使它能被容易地吞咽，然后穿过胃肠道。一般来说，胶囊外壳10由无毒材料制成，并且足够光滑以最小化其寄宿在内腔的机会。
如图1A所示，胶囊系统110包括照明系统12和摄像机，该摄像机包括光学系统14和影像传感器16。影像传感器16捕获的影像经捕获控制处理模块17处理，以便在摄像机的光学视野内决定该影像对应于当前帧和前一帧的运动度量。捕获控制处理模块17可以用运行在数字信号处理器（DSP）或中央处理器（CPU）上的软件、专用硬件或者软件和硬件的结合来实现。半导体非易失性档案库存储器20可以被提供以允许以板载的形式存储影像，然后在重新获得胶囊之后从体外的插接站取出该影像。系统110包括电池电源24和输出端口26。胶囊系统110可以通过蠕动被推动穿过胃肠道。
照明系统12可以用LED来实现。在图1A中，LED被安置得临近摄像机的光圈，然而其他配置也是可能的。例如光源也可以被提供在光圈后面。也可以使用诸如激光二极管之类的其他光源。或则，还可以使用白光源或者两个或多个窄波长频带源的结合。白光LED是可用的，它可以包括蓝光LED或紫光LED，以及通过LED光激励以较长波发光的磷光材料。允许光穿透的胶囊外壳10的部分可以由生化玻璃或聚合物制成。
光学系统14在影像传感器16上提供腔壁的影像，该系统可以包括多个折射、衍射或反射透镜元件。影像传感器16可以由电荷耦合装置（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）类型的装置提供，这些装置将接收到的光强度转换为相应的电信号。影像传感器16可以有单色响应或者包括颜色滤光器阵列以使得彩色图像（例如，使用RGB或CYM表示）可以被捕获。来自影像传感器16的模拟信号优选地被转换成数字形式以便以数字形式进行处理。这样的转换可以用模数（A/D）转换器来完成，模数转换器被提供于传感器内部（如当前的情况），或者被提供于胶囊外壳10内的另一部分。A/D单元可以被提供于影像传感器16和系统其余部分之间。照明系统12中的那些LED与影像传感器16的操作同步。控制模块22可以负责控制全部的系统操作，比如初始系统开启和最后的影像数据取回。虽然捕获控制处理模块17和控制模块22被示出为两个单独的模块，但是它们可以被集成到一个处理单元中，它们可以共享部分共用模块或者协同工作。例如，用于控制LED光能的决定可以由捕获控制处理模块17提供，而控制模块22可以包含向LED提供控制信号的接口以控制光能。
只有在当前帧和前一帧之间存在足够差别时，捕获控制处理模块17才选择保留进入影像以便节省有限的存储空间。影像被存储在板载的档案库存储器系统20中。图1A中示出的输出端口26不是活体内可操作的，而是将在胶囊通过身体被重新获得后将数据上载到工作站。胶囊控制处理模块17包括计算运动度量的模块。取决于通过运动度量指出的运动量，捕获控制处理模块17将决定是否应该捕获当下的影像，即是否应将其存储在板载存储器中或是发射到外部存储器。如果运动量小得使得当下的影像和之前捕获的影像之间的差别也小，那么无需存储当下的影像，即当下的影像不需要被捕获。或则，在运动量小的情况下存储低质量的影像。
档案库存储器系统20可以通过一个或多个非易失性半导体存储器装置来实现。可以使用大量的存储器类型；甚至可以用胶片来进行影像感测和存储。因为影像数据被数字化用于诸如运动检测之类数字的影像处理技术，所以选择与数字数据兼容的存储器技术。当然，使用通过平面技术大规模制造的半导体存储器是最方便的。这类存储器成本低廉并且可以从多个来源获得。半导体存储器是最兼容的，这是因为它们与胶囊系统110中的若干传感器和其他电路共享一个共同的电源，并且在输出端口26处与上载装置接口时几乎不需要或不需要数据转换。档案库存储器系统20保存在操作期间收集到的数据，在该操作完成后在胶囊仍在体内时保存该数据，并且在胶囊已经离开身体后直到数据被上载这段时间内一直保存该数据。这段时间通常小于数天。非易失性存储器是优选的，这是因为数据保存无需功率消耗，甚至在胶囊的电池电量耗尽之后数据也可保存。合适的非易失性存储器包括闪存、一次写入存储器或一次编程一次读取存储器。或则，档案库存储器20可以是易失性的、静态的（例如，静态随机存取存储器（SRAM））或其变化形式，比如VSRAM、PSRAM。
档案库存储器20可以被用来保存任何初始化信息（例如，启动代码和初始的寄存器值），所述初始化信息用以开始胶囊系统110的操作。这样即可省下第二个非易失性存储器或闪存的成本。非易失性的部分还可以在操作期间被覆写以存储选择的被捕获影像。在通过身体之后所述胶囊被取回。胶囊外壳10被打开，输入端口16被连接到上载装置以用于向计算机工作站传送数据以便存储和分析。
图1B根据一个实施例描述了体腔100内部的一个替代的胶囊摄像机系统150。图1B中的胶囊摄像机系统类似于图1A，不同之处在于使用了发射机/接收机126而非档案库存储器20。在图1B中，与图1A相同的元件用相同的参考数字指定。然而，被捕获影像在图1A中被存储在档案库存储器20中，而被捕获影像在图1B中由发射机/接收机126向外部装置发射以供存储。所述的外部装置可以是基站。发射机/接收机126可以接收来自该外部装置的信号。如下所述，发射机/接收机126还可用于向该外部装置发射影像数据以用于运动度量评估，并且可用于从该外部装置接收操作模式。在这样的示例中，胶囊摄像机系统还可以包含存储被捕获影像的档案库存储器20，并且依赖外部处理单元仅对运动度量进行评估。在这种情况下，从胶囊摄像机系统向外部处理单元发射的影像数据只用于运动度量评估的目的。
图2说明了根据一个实施例的胶囊控制处理模块17的一个示例。接收到的影像数据由可选的影像裁剪/空间子采样模块210处理，以减小来自影像传感器16的影像数据的尺寸。影像裁剪/空间子采样模块210的使用可以减小影像尺寸，由此减少了用于评估运动度量的计算量。影像裁剪/空间子采样模块210可以应用空间子采样来减小进入数据的影像尺寸。例如，可以应用2:1的水平和垂直子采样将影像数据减小到其原始尺寸的1/4。或则，影像尺寸还可以通过裁剪来减小。例如，在为运动度量评估进行裁剪之后，可以保存影像中央1/4的部分。还可以用空间子采样和裁剪的结合来减小影像尺寸。虽然影像裁剪/空间子采样模块有助于减小针对运动度量评估的计算量，但是该影像裁剪/空间子采样模块210不是实践本发明所需要的。影像裁剪/空间子采样模块210的使用是可选的，这是因为运动评估也可以基于全尺寸的影像数据来进行。在可选的裁剪/空间子采样之后，影像经由开关220被存储在两个帧存储器230a和230b中的一个中，帧存储器230a和230b中的另一个保存参考影像，该参考影像是一个之前存储的影像。运动评估模块250接收来自帧存储器230a和230b的两个影像并借此来评估运动度量。
运动评估可以基于运动检测算法或运动估计算法。运动检测和运动估计在本领域中是熟知的。在文献中有各式各样的运动估计和运动检测算法。例如，有一类基于块来估计每个块的矢量的运动估计算法，并且这些文献中提到了许多用于动作矢量高效计算的许多快速算法。还有一类全局运动估计算法，其估计整个图像的显著全局矢量。虽然运动估计提供了对两个影像之间的差别的更详细的描述，但是运动估计通常涉及复杂计算。另一方面，运动检测对运动度量进行测量，以便决定在两个影像之间是否存在很大的差别。通常，不需要决定两个图像之间的移动量，因此运动检测需要的计算较少。运动检测可以基于帧差别的绝对误差和（SAD）和帧差别的均方误差（MSE），差别大于阈值的像素计数、零值运动矢量计数。运动度量可以与计算的运动矢量、全局运动矢量、SAD、MSE、具有大差别的像素计数和零值运动矢量计数相关联。
然后，被评估的运动度量被提供给决定模块240以决定操作模式。例如，根据运动度量的轨迹（profile），决定模块将选择捕获模式或节省模式。当运动度量大于阈值时选择捕获模式，否则选择节省模式。虽然捕获模式和节省模式被用作示例，但也可以使用其他操作模式来实践本发明。例如，可以使用一个附加的低质量捕获模式，如果运动度量介于较低阈值和较高阈值之间，该模式以低质量保存影像。对于捕获模式，捕获控制处理模块17将影像存储在档案库存储器20中。决定模块240将向光源提供光源控制262以使得光源为影像捕获产生足够的光能，在这个例子中光源是LED。决定模块240也提供影像传感器控制信号266给所述影像传感器以便操作所述的影像传感器并且将该操作与光源同步。而且，决定模块240还将提供必需的归档控制信号264以便使得影像被存储在档案库存储器20中。决定模块240还控制开关220，以便于进入影像数据将被写入计划中的帧存储器230a或230b。如果决定模块240选择捕获模式，那么当前帧存储器中的影像数据将被指定为一个新的参考帧存储器。与此同时，该参考帧存储器将被指定为一个新的当前帧存储器以接收下一个进入影像。
到档案库存储器的数据路径被示出从进入影像数据，经由影像压缩280和缓冲存储器285到达档案写控制270。将被存储的进入影像数据可以经受诸如JPEG标准之类的可选的影像压缩280以节省存储空间。缓冲存储器285被用来缓冲影像数据。缓冲存储器270的输出经由档案写电路被提供给档案库存储器。档案写电路被耦合到归档控制信号264，以便于将计划存储的影像正确地存储在档案库存储器20中。虽然缓冲存储器285被图解为一个明确的模块，然而它也可以被嵌入胶囊摄像机的系统存储器之内。缓冲存储器285的尺寸需求取决于胶囊摄像机如何操作。在一个示例中，运动评估模块250基于对应于当前帧和前一帧的影像数据做出决定。决定模块240可以决定捕获当前帧。在这种情况下，整个当前帧必须以压缩或不压缩的方式被缓冲在缓冲存储器285中。在另一个示例中，可以做出决定捕获下一进入帧，即决定延迟一帧。在这种情况下，进入影像数据只需要在其被写入档案库存储器之前被稍微地缓冲。当使用诸如JPEG之类的压缩时，在影像压缩280之内只需要几行缓冲，并且缓冲存储器285可以只需要保留压缩数据的量以使得压缩数据可以正确地写到档案库存储器。决定模块240选择操作模式可以基于当前运动度量和多个之前的运动度量，而不是只基于当前的运动度量。当前运动度量以及至少一个之前的运动度量构成运动度量的轨迹。运动度量数据常常是相互关联的，即邻近的运动度量可能具有类似的趋势。例如，几个连续的小运动度量可以指出胶囊摄像机系统处于没有或几乎没有移动的时期中。因此，决定模块240在这种情形下可以决定丢弃更多的帧。“运动度量的轨迹”的使用有助于决定模块做出更好的决定。
图2说明了根据本发明一个实施例的一个示例，其中，帧存储器A 230a、B 230b以及缓冲存储器285以单独的框被示出。然而，本领域普通技术人员知道，上述的帧存储器A、B和缓冲存储器都可以驻留在胶囊摄像机中的存储器装置中，比如DRAM（动态随机存取存储器）或SRAM（静态随机存取存储器）。图2中用这些单独的框来说明这些缓冲存储器或存储器的功能方面。而且，如果参考帧存储器能满足对将被归档的影像数据的缓冲需求，则缓冲存储器285也可以与帧存储器A 230a和B 230b一样。
图3说明了根据另一个实施例的替换的胶囊控制处理模块17A的示例。除了图3中未使用影像裁剪/空间子采样模块210之外，胶囊控制处理模块17A大体上与胶囊控制处理模块17一样。对期望的影像尺寸的选择通常由影像传感器16中的一组控制寄存器提供。例如，一组寄存器可以被提供来选择水平子采样率、垂直子采样率以及针对感兴趣区域（ROI）的开始位置和水平/垂直尺寸。ROI的使用有效地裁剪了ROI之外的影像。因此，替代于使用影像裁剪/空间子采样模块210，一些影像传感器通过对相应的寄存器进行编程而提供了相同的功能。
图3中的决定模块240A类似于图2中的决定模块240，不同之处在于决定模块240A还输出影像传感器控制信号266A，影像传感器控制信号266A包括控制影像传感器的输出影像尺寸所需的信息。影像传感器控制信号266A被耦合到影像传感器以控制操作。例如，在运动评定阶段，影像传感器可以被编程来提供局部影像数据以减少运动度量评估的计算量。作为例证，影像传感器的寄存器可以被编程用于2:1垂直子采样、2:1水平子采样以及具有1/2水平尺寸和1/2垂直尺寸的中央ROI。这将产生一个尺寸为全尺寸影像1/16的输出影像。在捕获模式中，决定模块240A可以提供影像传感器控制信号266A以使影像传感器输出期望的全尺寸。在节省模式中无需存储影像。或则，低质量的影像可被存储用于视觉确认或其他目的。光能将被大大地减少，包括在节省模式中关闭光源。另外，影像传感器可以被编程以便在节省模式中提供尺寸大大减小的输出影像或者根本不提供影像输出。例如，影像传感器可以被编程以全尺寸的1/64提供输出影像以节省与影像传感器操作相关联的能量和存储空间。当在图3所示的系统中将局部帧用于动作评估时，对应于当前帧的全尺寸影像将不可得。因此，在图3的系统中做出的捕获决定将不得不应用到下一帧，即做出的决定以一帧延迟的方式被应用。
图4A说明了根据一个实施例的胶囊控制处理模块17B的另一个示例。除了运动度量评估在外部执行之外，胶囊控制处理模块17B大体上与图2中的胶囊控制处理模块17相同。经影像裁剪/空间子采样模块210处理的尺寸减小的影像由发射机/接收机126发射到外部处理单元410，而不是送入帧存储器230a和230b中的一个。外部处理单元410接收来自发射机/接收机126A的影像数据，将该影像数据送入帧存储器230a和230b中的一个。运动评估模块250和决定模块240的功能与其在图2中的相同。决定模块240根据运动度量的轨迹选择捕获模式或节省模式。相应的光源控制、影像传感器控制和归档控制由决定模块提供以方便被选择的模式。来自决定模块240的光源控制信号、影像传感器控制信号和归档控制信号被提供给发射机/接收机126A，以便发射机/接收机126A将其发送到胶囊摄像机的捕获控制处理模块17B。胶囊摄像机的发射机/接收机126接收所述光源控制信号、影像传感器控制信号和归档控制信号。然后这些信号被提取并提供给控制接口440。然后，控制接口应用光源控制信号262来控制光源的光能，应用影像传感器控制信号266来控制影像传感器。图4A说明了胶囊摄像机外部的影像归档的一个示例。将被存储的进入影像在其被提供给影像传输接口420之前经影像压缩模块280压缩和缓冲存储器285缓冲。然后，该影像由发射机/接收机126A发射到外部处理单元，该外部处理单元位于基站。发射机/接收机126A接收该影像并将其提供给档案库存储器，该档案库存储器在图4A中未示出。通过控制接口440接收的归档控制信号被用作影像传输控制信号268以控制用于归档的影像传输。
图4B说明了根据一个实施例的胶囊控制处理模块17C的又一个示例。除了通过对影像传感器控制而不是对影像裁剪/空间子采样模块210进行编程来执行影像尺寸减小之外，胶囊控制处理模块17C与胶囊控制处理模块17B大体上相同。决定模块240A根据运动度量的轨迹选择捕获模式或节省模式。决定模块提供相应的影像传感器控制、光源控制和归档控制以方便被选择的模式。外部处理单元410中的发射机/接收机126A将控制信号发射到胶囊摄像机中的发射机/接收机126。控制接口440A应用各控制信号以使得被选择的操作模式更容易。虽然图4A和图4B说明了被捕获影像在基站的外部存储器中归档的实施例，但是也可以用板载档案库存储器将被捕获影像存储在胶囊摄像机内部以备以后取回。
图5说明了根据一个实施例的高级操作流程图的示例。运动评定阶段510对应于这样一个步骤，即捕获控制处理模块接收进入影像并且基于当前帧和前一帧来评估运动度量以决定操作模式520，所述操作模式520选自包括捕获模式530和节省模式540的群。然后，胶囊摄像机系统以被选择的模式运行。当所选择模式的操作完成时，胶囊控制处理模块再次进入运动评定阶段，然后流程重复。虽然在这个示例中使用了捕获模式和节省模式，然而还可以包括更多的模式。例如，还可以使用低质量捕获模式，其使得影像以降低的质量被捕获。低质量捕获模式可用于介于低阈值和高阈值之间的运动度量。在一个实施例中，低质量捕获模式被看作节省模式中丢弃影像的替换。因此，节省模式可以不存储进入影像或者以低质量存储进入影像。此外，运动评定阶段的配置可以被动态地改变。例如，可以将不同的影像传感器控制或不同的光源控制配置用于从捕获模式和节省模式的返回。
图6A说明了图2中的胶囊控制处理模块17的操作的详细示例性流程图。步骤610到640对应于图5中的运动评定模块510。为了评定运动度量，第一光源控制被应用到光源，以便在步骤610中照明腔壁。来自影像传感器的影像数据随后被接收，并且该影像数据在步骤620中还被缓冲在缓冲存储器中。步骤625通过对进入影像进行裁剪和/或空间子采样来提供可选处理以产生影像尺寸减小的影像副本。原始的全尺寸影像可以保存在缓冲存储器中以用于可能的归档存储。如前提及，步骤625是可选的，因为运动评估也可以基于全尺寸影像数据来执行。在步骤630中，运动度量基于与当前帧和参考帧相关联的局部影像数据被评估。被计算的运动度量以及之前的运动度量被用来在步骤640中决定操作模式。该模式在步骤650中被检查以决定流程将流向哪个分支。如果该模式是捕获模式，则已经在缓冲存储器中的影像数据可以存储在档案库存储器中。如果额外的（N-1）帧将被捕获，则将执行捕获路径660，其中，N是大于1的整数。如果该模式是节省模式，则程序680被执行以处理M帧，其中，M是大于或等于0的整数。在节省模式开始时，如果期望，已经在缓冲存储器中的影像数据可以被存储在档案库存储器中。
用于捕获（N-1）帧的捕获例程在图6B中示出，因为一帧已经在步骤620中被捕获并且在步骤655中被存储。为了启动迭代，如框657中所示，指数i被设置为1。在步骤661中，第二光源控制被应用到光源以照明腔壁。影像数据在步骤662中从影像传感器被接收，然后影像数据在步骤665中被存储在档案库存储器中。然后，指数i在框666中被增加，在步骤667中完成“i>(N-1)?”的测试。如果满足该条件，则程序完成。否则处理进行到步骤660。如果期望捕获N帧，则框656被跳过，并且框667中“i>(N-1)?”的测试被修改为“i>N?”。在图6C中示出了节省模式程序，其中，该模式被应用于M帧，M是大于或等于0的整数。在步骤668中执行测试“M>0?”?。如果该条件失败，则处理结束。否则通过在步骤669中设置“j=1”，重复开始。在步骤670中，第三光源控制被应用于光源以大大减少光能，其中，光能的大大减少是就全光能而论的。在一个示例中，光源可以被配置在节省模式中提供一个固定的极低光能。大大减少光源还包括关闭光源的情况。进入影像数据在步骤672中被接收，其中，影像传感器被配置成致使局部帧输出，其中，局部帧输出可能意味着没有输出，然后进入影像如步骤673中所示被存储在档案库存储器中。然后，指数j在步骤674中被增加，然后在步骤667中执行“j>M?”的测试。如果满足该条件，则程序结束，否则程序回到步骤670。
虽然图6A中说明的示例一直包括了步骤620，所述步骤620接收来自影像传感器的影像数据并且将该影像数据缓冲在缓冲存储器中，然而也可以使用替换的方法。例如，当操作从对应于节省模式的步骤680返回时，下一帧不存在运动的可能性较高。因此，鉴于对下一帧可能无需存储在档案库存储器中的预期，完整帧的影像数据将不在缓冲储存器中缓冲，直到从节省模式返回为止。此外，在这种情况下，光源控制可以产生类似于节省模式且低于捕获模式的光照级别。
如前所述，运动评定阶段可以依赖于前一模式动态地调整设置。例如，如果前一模式是节省模式，运动评定阶段可以被配置成使影像传感器提供局部帧而不是完整帧。在这种情况下，在当前帧缓冲器中只有对应当前帧的局部帧可用。如果系统基于运动度量的轨迹选择捕获模式，则无法获得一个完整的当前帧。因此，系统必须旁路到图6A的步骤655。或则，系统必须正确地设置影像传感器以输出一个完整帧的影像并且捕获下一帧。图6D说明了根据本发明替换实施例的流程图的示例，其中，针对节省模式的步骤610a和620a将准备局部影像以用于运动评定目的。如果选择捕获模式，系统将在步骤651中检查处理是否从之前的节省模式返回。如果确定为“是”，则处理将执行步骤660A，步骤660A类似于步骤660，不同之处在于它捕获N帧而不是（N-1）帧，因为没有捕获第一帧的步骤655。如果在步骤651的测试中确认“否”，则处理流将在步骤655中存储该第一帧并且将剩余的（N-1）帧捕获到档案库存储器中。
图7说明了对应于图3中胶囊控制处理模块17A的操作的示例性流程图。该流程图大体上与图6A相同，相同的参考数字将被分配给执行相同功能的框。步骤610、720、630和640对应于图5的运动评定阶段。替代于在步骤625中使用裁剪和/或空间子采样来减小影像尺寸，胶囊控制处理模块提供具有影像传感器控制的影像传感器，以致如步骤720中所示输出来自影像传感器的局部帧。在捕获模式中，第二影像传感器控制在步骤730中被应用到影像传感器。因为第一影像传感器控制将致使影像尺寸大大减小并且捕获模式期望进入影像的高质量捕获，所以需要第二影像传感器控制来选择期望的全影像分辨率。在步骤730中应用第二影像传感器控制之后，在步骤661中应用光源。然后，影像数据在步骤662中被接收，然后在步骤665中被存储在档案库存储器中。在捕获模式中，因为当前帧的影像数据不可得，所以图6A的步骤655不执行。如果操作模式是节省模式，则程序680跟着处理后面的M帧，其中，M是大于或等于0的整数。
图8A说明了图4A中的胶囊控制处理模块17B的操作的详细示例性流程图，其中，外部处理单元被包含以评估运动度量并决定操作模式。该流程图大体上与图6A的一样，相同的参考数字将分配给执行相同功能的框。步骤610到625，步骤810和820对应图5的运动评定阶段。在步骤625中使用裁剪和空间子采样提供的局部影像数据在步骤810中被发射到外部处理单元。外部处理单元将基于与当前帧和前一帧相关联的局部影像数据评估运动度量，并且基于该运动度量的轨迹从包含捕获模式和节省模式的群中选择操作模式。然后，在步骤820中，胶囊控制处理模块从外部处理单元接收该操作模式。当该操作可用时，图8中的剩余处理步骤与图6A中的相同。将影像数据存储在档案库存储器中可以包括将影像数据发射到外部接收机。图8B说明了根据本发明的替换实施例的类似于图8A的流程图的示例，其中，传感器将在从节省模式返回时输出局部帧影像。如果系统基于运动度量的轨迹选择捕获模式，则必须测试它是否返回自节省模式，以采取如图8B中所示的各个行动。
图9说明了图4B中的胶囊控制处理模块17C的操作的详细示例性流程图，其中，外部处理单元被包含以评估动作度量并决定操作模式。该流程图大体上与图7中的相同，相同的参考数字将被分配给执行相同功能的框。步骤610、720、810和820对应于图5的运动评定阶段。
上述详细描述说明了本发明的具体实施方式并且不意在限制。在本发明范畴内的大量的修改和变化是可能的。本发明在下列权利要求中被阐述。

Claims (22)

1.一种用于胶囊摄像机控制的方法，所述方法包括：
（a）向光源提供第一光源控制以照明腔壁；
（b）从胶囊摄像机的影像传感器接收影像数据以取得第一帧；
（c）评估运动度量，所述运动度量与所述第一帧和之前捕获的一帧相关联，并且所述运动度量基于运动矢量、SAD、MSE、总方差、质心、差别很大的像素的计数或零值运动矢量的计数；以及
（d）基于所述运动度量的轨迹从包括捕获模式和节省模式的群中为下一影像数据选择操作模式，其中，如果所述轨迹指出所述第一帧和所述之前捕获的一帧之间的运动量超过阈值，则选择所述捕获模式，否则选择所述节省模式，并且其中，如果所述模式是所述节省模式，则当前的影像数据以大大减小分辨率和/或大大减小尺寸的形式被缓冲；
其中，步骤（a）到步骤（d）在胶囊摄像机内部执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述评估运动度量是基于所述第一帧的一部分和所述之前捕获的一帧的一部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一帧的所述一部分归因于配置所述影像传感器。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一帧的所述一部分归因于使用处理模块来处理所述接收到的影像数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作模式被存储在选自一个群的存储器中，所述群包括所述胶囊摄像机中的第一存储器和所述胶囊摄像机外部的第二存储器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述捕获模式还包括：
（e）将取自所述下一影像数据的全分辨率和全尺寸的一帧存储在选自一个群的档案库存储器中，所述群由所述胶囊摄像机内部的存储器和所述胶囊摄像机外部的存储器组成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述捕获模式还包括：
（f）从所述影像传感器接收所述下一影像数据以取得新的当前帧；
（g）评估第二运动度量，所述第二运动度量与所述新的当前帧和所述之前捕获的一帧相关联；
（h）基于所述第二运动度量的轨迹为所述新的当前帧的后一帧选择新的操作模式，其中，如果所述轨迹指出所述新的当前帧和所述之前捕获的一帧之间的运动量超过第二阈值，则选择所述捕获模式，否则选择所述节省模式；以及
（i）如果所述新的操作模式是所述捕获模式，则将所述新的当前帧的后一帧以取得的全尺寸和全分辨率帧的形式存储在档案库存储器中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述捕获模式还包括：
（j）如果所述新的操作模式是所述节省模式，则丢弃所述下一影像数据。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述下一影像数据以压缩格式被缓冲在缓冲存储器中。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述节省模式还包括：
（k）选自一个群的处理步骤，所述群包括：
（i）配置所述影像传感器以致使所述影像传感器不输出所述下一影像数据；
（ii）从所述影像传感器接收所述下一影像数据并且丢弃所述下一影像数据；
（iii）从所述影像传感器接收所述下一影像数据并且以减小尺寸和/或减小分辨率的形式存储所述下一影像数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述节省模式还包括：
（l）在所述从所述影像传感器接收所述下一影像数据之前，配置所述影像传感器以使所述下一影像数据有减小的影像尺寸和/或分辨率。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述节省模式还包括：
（m）向所述光源提供第二光源控制以大大减小光能。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一光源控制和所述第二光源控制包括倍增光能控制。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动度量的轨迹包括对应于当前帧和至少一个在前帧的运动度量。
15.一种胶囊摄像机设备，包括：
影像传感器，其在所述胶囊摄像机内，用于提供影像数据；
处理模块，其在所述胶囊摄像机内，用于从所述影像数据取得第一帧和第二帧；
运动评估模块，其在所述胶囊摄像机内，用于基于所述第一帧和之前捕获的一帧来测量运动度量，所述运动度量基于运动矢量、SAD、MSE、总方差、质心、差别很大的像素的计数或零值运动矢量的计数；
档案库存储器，用于根据归档控制来存储一帧；
决定模块，其在所述胶囊摄像机内，用于基于所述运动度量的轨迹从包括捕获模式和节省模式的群中为所述第二帧选择操作模式，其中，如果所述轨迹指出所述第一帧和所述之前捕获的帧之间的运动量超过阈值，则选择所述捕获模式，否则选择所述节省模式，并且其中，如果所述模式是所述节省模式，则当前的影像数据以大大减少分辨率和/或大大减小尺寸的形式被缓冲；以及
控制器，其在所述胶囊摄像机内，用于基于所述选择的操作模式来提供所述归档控制。
16.根据权利要求15所述的胶囊摄像机设备，其中，如果所述捕获模式被选择用于所述第二帧，则：
所述运动评估模块被配置用于评估第二运动度量，所述第二运动度量与所述第二帧和第二之前捕获的一帧相关联；以及
如果所述第二运动度量的轨迹指出所述第二帧和所述第二之前捕获的一帧之间的运动量超过第二阈值，则所述控制器被配置用于致使所述第二帧以全尺寸和全分辨率的形式被存储。
17.根据权利要求16所述的胶囊摄像机设备，其中，如果所述第二运动度量的轨迹指出所述第二帧和所述第二之前捕获一帧之间的运动量没有超过所述第二阈值，则所述控制器被配置用于致使所述第二帧被丢弃。
18.根据权利要求15所述的胶囊摄像机设备，其中，如果节省模式被选择用于所述第二帧，则所述控制器提供所述归档控制，以致使所述第二帧以减小的尺寸和/或减小的分辨率的形式被存储在所述档案库存储器中，或者以致使所述第二帧不被存储在档案库存储器中。
19.根据权利要求15所述的胶囊摄像机设备，其中，所述运动评估模块基于所述第一帧的一部分和所述之前捕获的一帧的一部分来测量所述运动度量。
20.一种胶囊摄像机设备，包括：
影像传感器，其在所述胶囊摄像机内，用于提供影像数据，其中，可以根据应用到所述影像传感器的传感器控制来调整影像尺寸和/或分辨率；
运动评估模块，其在所述胶囊摄像机内，用于基于与所述影像数据相关联的第一帧和之前捕获的一帧来测量运动度量，所述运动度量基于运动矢量、SAD、MSE、总方差、质心、差别很大的像素的计数或零值运动矢量的计数；
决定模块，其在所述胶囊摄像机内，用于基于所述运动度量的轨迹从包括捕获模式和节省模式的群中为与所述影像数据相关联的第二帧选择操作模式，其中，如果所述轨迹指出所述第一帧和所述之前捕获的一帧之间的运动量超过阈值，则选择所述捕获模式，否则选择所述节省模式，并且其中，如果所述模式是所述节省模式，则所述传感器控制致使所述影像传感器输出分辨率大大减少的和/或尺寸大大减少的影像数据；以及
控制器，其在所述胶囊摄像机内，用于基于所述选择的操作模式来提供所述传感器控制。
21.根据权利要求20所述的胶囊摄像机设备，其中，如果所述节省模式被选择用于所述第二帧，则所述控制器向所述影像传感器提供所述传感器控制，以致使所述影像传感器以减小尺寸和/或减小分辨率的形式输出所述影像数据以形成所述第二帧，或者以致使所述影像传感器不输出所述影像数据以形成所述第二帧。
22.根据权利要求20所述的胶囊摄像机设备，其中，所述运动评估模块基于所述第一帧的一部分和所述之前捕获的一帧的一部分来测量所述运动度量。
CN201180011653.4A 2010-05-10 2011-03-21 用于活体内摄像机的影像捕获控制 Active CN102883648B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/776,434 US7940973B2 (en) 2006-09-19 2010-05-10 Capture control for in vivo camera
US12/776,434 2010-05-10
PCT/US2011/000526 WO2011142794A1 (en) 2010-05-10 2011-03-21 Image capture control for in vivo camera

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102883648A true CN102883648A (zh) 2013-01-16
CN102883648B CN102883648B (zh) 2015-03-11

Family

ID=44202444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180011653.4A Active CN102883648B (zh) 2010-05-10 2011-03-21 用于活体内摄像机的影像捕获控制

Country Status (5)

Country Link
US (2) US7940973B2 (zh)
EP (1) EP2568866A4 (zh)
JP (1) JP5748369B2 (zh)
CN (1) CN102883648B (zh)
WO (1) WO2011142794A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104735316A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 全视技术有限公司 具有机载数据储存器的胶囊相机及用于其的方法
CN105377114A (zh) * 2013-10-03 2016-03-02 王康怀 胶囊影像的稳健储存及传输
CN105848557A (zh) * 2013-12-27 2016-08-10 王康怀 具有多光谱光源的胶囊摄影机装置
CN106464827A (zh) * 2014-11-27 2017-02-22 奥林巴斯株式会社 图像再现装置和图像再现程序
CN107317954A (zh) * 2016-04-26 2017-11-03 深圳英伦科技股份有限公司 3d内窥胶囊镜检测方法和系统
CN108697314A (zh) * 2016-01-28 2018-10-23 基文影像公司 控制体内装置中的图像捕获和传输速率的方法及系统
CN115134601A (zh) * 2015-09-21 2022-09-30 谷歌有限责任公司 低时延两次视频代码化

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7940973B2 (en) * 2006-09-19 2011-05-10 Capso Vision Inc. Capture control for in vivo camera
JP5117353B2 (ja) * 2008-11-07 2013-01-16 オリンパス株式会社 画像処理装置、画像処理プログラムおよび画像処理方法
US8547433B2 (en) * 2008-11-09 2013-10-01 Haim Amir Extended life video camera system and method
US8771201B2 (en) * 2010-06-02 2014-07-08 Vital Herd, Inc. Health monitoring bolus
US9277855B2 (en) * 2010-08-10 2016-03-08 Boston Scientific Scimed, Inc. Endoscopic system for enhanced visualization
US8792691B1 (en) * 2011-01-06 2014-07-29 Given Imaging Ltd. System and method for detecting motion patterns of in vivo imaging devices
US8165374B1 (en) * 2011-06-09 2012-04-24 Capso Vision Inc. System and method for capsule camera with capture control and motion-compensated video compression
EP2563008B1 (en) * 2011-08-23 2021-04-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for performing video communication in a mobile terminal
US10154226B2 (en) * 2012-05-15 2018-12-11 Capsovision Inc. System and method for displaying bookmarked capsule images
CN103340595B (zh) * 2013-07-03 2015-08-26 安翰光电技术（武汉）有限公司 一种无线胶囊内窥镜及其电源控制方法
US11076113B2 (en) 2013-09-26 2021-07-27 Rosemount Inc. Industrial process diagnostics using infrared thermal sensing
US10823592B2 (en) * 2013-09-26 2020-11-03 Rosemount Inc. Process device with process variable measurement using image capture device
US10638093B2 (en) 2013-09-26 2020-04-28 Rosemount Inc. Wireless industrial process field device with imaging
US9857228B2 (en) 2014-03-25 2018-01-02 Rosemount Inc. Process conduit anomaly detection using thermal imaging
US9488527B2 (en) 2014-03-25 2016-11-08 Rosemount Inc. Process temperature measurement using infrared detector
JP6334288B2 (ja) * 2014-06-23 2018-05-30 オリンパス株式会社 撮像装置およびカプセル内視鏡
JP6520024B2 (ja) * 2014-09-09 2019-05-29 フジテック株式会社 防犯・監視カメラシステム及びその撮影画像管理方法
US10914635B2 (en) 2014-09-29 2021-02-09 Rosemount Inc. Wireless industrial process monitor
KR20180001043A (ko) * 2016-06-24 2018-01-04 한국전자통신연구원 캡슐 내시경, 그것을 포함하는 이미지 처리 시스템 및 그것에 포함되는 이미지 부호화 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080170846A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Kang-Huai Wang Lighting control for in vivo capsule camera
CN101365986A (zh) * 2005-10-26 2009-02-11 卡普索影像股份有限公司 带有板上数据存储器或者数字无线传送的体内自主相机
US20090203964A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-13 Fujifilm Corporation Capsule endoscope system and endoscopic image filing method

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5588067A (en) * 1993-02-19 1996-12-24 Peterson; Fred M. Motion detection and image acquisition apparatus and method of detecting the motion of and acquiring an image of an object
US5644361A (en) * 1994-11-30 1997-07-01 National Semiconductor Corporation Subsampled frame storage technique for reduced memory size
KR100457506B1 (ko) * 1998-02-25 2005-01-17 삼성전자주식회사 개인용 컴퓨터를 이용한 감시 시스템 및 감시 방법
US6594313B1 (en) * 1998-12-23 2003-07-15 Intel Corporation Increased video playback framerate in low bit-rate video applications
US6803945B1 (en) * 1999-09-21 2004-10-12 Intel Corporation Motion detecting web camera system
US6709387B1 (en) * 2000-05-15 2004-03-23 Given Imaging Ltd. System and method for controlling in vivo camera capture and display rate
US6632175B1 (en) * 2000-11-08 2003-10-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Swallowable data recorder capsule medical device
US6939292B2 (en) * 2001-06-20 2005-09-06 Olympus Corporation Capsule type endoscope
US6951536B2 (en) * 2001-07-30 2005-10-04 Olympus Corporation Capsule-type medical device and medical system
US7271830B2 (en) * 2002-02-11 2007-09-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Motion detection in an image capturing device
US7362374B2 (en) * 2002-08-30 2008-04-22 Altera Corporation Video interlacing using object motion estimation
US6936003B2 (en) * 2002-10-29 2005-08-30 Given Imaging Ltd In-vivo extendable element device and system, and method of use
US20060155174A1 (en) * 2002-12-16 2006-07-13 Arkady Glukhovsky Device, system and method for selective activation of in vivo sensors
TWI332652B (en) * 2003-05-23 2010-11-01 Via Tech Inc System and method of auto-configuration settings for multimedia apparatus
IL162740A (en) * 2003-06-26 2010-06-16 Given Imaging Ltd Device, method and system for reduced transmission imaging
US7526028B2 (en) * 2003-07-25 2009-04-28 Taiwan Imaging-Tek Corp. Motion estimation method and apparatus for video data compression
US8702597B2 (en) * 2003-12-31 2014-04-22 Given Imaging Ltd. Immobilizable in-vivo imager with moveable focusing mechanism
WO2006040768A2 (en) * 2004-10-11 2006-04-20 Given Imaging Ltd. Device, system and method for in-vivo cauterization
US8514933B2 (en) * 2005-03-01 2013-08-20 Qualcomm Incorporated Adaptive frame skipping techniques for rate controlled video encoding
US7643056B2 (en) * 2005-03-14 2010-01-05 Aptina Imaging Corporation Motion detecting camera system
WO2006138504A2 (en) * 2005-06-17 2006-12-28 Mayo Foundation For Medical Education And Research Colonoscopy video processing for quality metrics determination
JP2007082664A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Fujifilm Corp カプセル内視鏡
EP1952307A2 (en) * 2005-11-23 2008-08-06 Capso Vision, Inc. Movement detection and construction of an "actual reality" image
US7940973B2 (en) * 2006-09-19 2011-05-10 Capso Vision Inc. Capture control for in vivo camera
US20080117968A1 (en) * 2006-11-22 2008-05-22 Capso Vision, Inc. Movement detection and construction of an "actual reality" image
JP5035987B2 (ja) * 2008-01-28 2012-09-26 富士フイルム株式会社 カプセル内視鏡、およびカプセル内視鏡の動作制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101365986A (zh) * 2005-10-26 2009-02-11 卡普索影像股份有限公司 带有板上数据存储器或者数字无线传送的体内自主相机
US20080170846A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Kang-Huai Wang Lighting control for in vivo capsule camera
US20090203964A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-13 Fujifilm Corporation Capsule endoscope system and endoscopic image filing method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105377114A (zh) * 2013-10-03 2016-03-02 王康怀 胶囊影像的稳健储存及传输
CN104735316A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 全视技术有限公司 具有机载数据储存器的胶囊相机及用于其的方法
CN105848557A (zh) * 2013-12-27 2016-08-10 王康怀 具有多光谱光源的胶囊摄影机装置
CN106464827A (zh) * 2014-11-27 2017-02-22 奥林巴斯株式会社 图像再现装置和图像再现程序
CN106464827B (zh) * 2014-11-27 2019-10-01 奥林巴斯株式会社 图像再现装置和图像再现方法
CN115134601A (zh) * 2015-09-21 2022-09-30 谷歌有限责任公司 低时延两次视频代码化
CN115134602A (zh) * 2015-09-21 2022-09-30 谷歌有限责任公司 低时延两次视频代码化
CN108697314A (zh) * 2016-01-28 2018-10-23 基文影像公司 控制体内装置中的图像捕获和传输速率的方法及系统
CN108697314B (zh) * 2016-01-28 2021-04-06 基文影像公司 控制体内装置中的图像捕获和传输速率的方法及系统
CN107317954A (zh) * 2016-04-26 2017-11-03 深圳英伦科技股份有限公司 3d内窥胶囊镜检测方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013529950A (ja) 2013-07-25
WO2011142794A1 (en) 2011-11-17
US7940973B2 (en) 2011-05-10
EP2568866A1 (en) 2013-03-20
CN102883648B (zh) 2015-03-11
US20100220180A1 (en) 2010-09-02
US7974454B1 (en) 2011-07-05
JP5748369B2 (ja) 2015-07-15
EP2568866A4 (en) 2014-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102883648B (zh) 用于活体内摄像机的影像捕获控制
CN101365986B (zh) 带有板上数据存储器或者数字无线传送的体内自主相机
US7796870B2 (en) Lighting control for in vivo capsule camera
US8213698B2 (en) Systems and methods for capsule camera control
US8405711B2 (en) Methods to compensate manufacturing variations and design imperfections in a capsule camera
US9307233B2 (en) Methods to compensate manufacturing variations and design imperfections in a capsule camera
CN101674769A (zh) 能够控制图像的帧率的胶囊型内窥镜
CN102215737B (zh) 图像处理系统、该图像处理系统的摄像装置、接收装置以及图像显示装置
US20070115378A1 (en) Fcc-compliant, movement artifact-free image sensor array with reduced lighting requirement
CN102612338A (zh) 用于控制体内装置的功率消耗的系统和方法
US20080103363A1 (en) Device, System, and Method for Programmable In Vivo Imaging
US10785428B2 (en) Single image sensor for capturing mixed structured-light images and regular images
CN117042685A (zh) 延长胶囊内窥镜的电池寿命的方法和装置
US20090073273A1 (en) Data communication between capsulated camera and its external environments
US10201266B2 (en) Single image sensor control for capturing mixed mode images
CN101305613A (zh) 具有降低的照明要求的图像传感器阵列

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant