一种胶囊内窥镜的通信方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及到一种胶囊内窥镜的通信方法。
背景技术
胶囊内窥镜作为新兴的胃肠道检查方式，正在逐步的被市场接受，胶囊内窥镜通过口服方式吞咽后，依此通过食道、胃、小肠和大肠，对于不同的腹腔部位，由于部位形状、通道大小不同，胶囊通过的速度也不同，为了能清晰的拍摄到体内组织的图像，方便医生通过图像准确诊断是否有病变，需要胶囊内窥镜根据不同的腹腔部位，采用不同的拍摄帧率。常见的对于胶囊内窥镜帧率的调节，一方面可通过自身内置的传感器获取数据，结合软件算法进行判定调节；另一方面，可通过体外的图像接收传感器或磁控设备下发命令进行调节。
随着集成电路技术的发展成熟，各种微型传感器相继应用于胶囊内窥镜，例如磁传感器、压力传感器、IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)等，这就使得胶囊内窥镜可以在人体内的实现准确定位，通过多次读取胶囊内窥镜的参数信息，同时读取IMU数据中的角速度和加速度信息，结合外部磁控设备的磁铁位置信息，通过软件算法可以获取胶囊内窥镜在人体内的准确位置。在测量和计算的过程中，胶囊内窥镜持续采集参数信息和拍摄体内图像。
但是由于胶囊内窥镜内置的MCU（Micro Control Unit，微控制单元）对图像信息处理和参数信息都是采用串行处理的方式，且射频信号发射采用的工作频段或带宽也是固定值，胶囊内窥镜的图像帧率在2~35帧/秒之间，传感器的数据采集频率通常≥20次/秒；这就导致了胶囊内窥镜的数据处理效率低，无线传输可靠性低，进而与外部存储设备及图像处理设备的数据交互达不到要求，难以实现胶囊内窥镜帧率的及时调整和准确定位等功能。
因此，有必要开发新的胶囊内窥镜的通信方法，提高数据的处理效率和传输可靠性，保证图像数据和参数信息同时传输，利于胶囊精确定位，提升产品的竞争力。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出一种胶囊内窥镜的图像方法，技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种胶囊内窥镜的通信方法，包括胶囊内窥镜和外部信号收发设备，其中胶囊内窥镜包括电性连接的摄像单元，电源单元，传感器单元，图像处理单元及射频传输单元，包括以下步骤：
胶囊内窥镜启动传感器初始化及图像拍摄；
判断需要通过射频传输的数据类型，若判断需要传输图像数据，启动图像数据的宽带传输，若判断需要传输参数信息，则启动窄带传输；
进一步判断数据传输是否完成，如果数据传输完成，进一步判断是否需要接收外部设备控制命令，如果需要接收外部设备控制命令，则接收并执行该外部设备控制命令，对胶囊内窥镜的运行参数进行调整；
若否，则继续采集图像数据和参数信息。
进一步的，所述的宽带带宽≥1MHz，窄带带宽≤200KHz。
进一步的，所述的图像数据和参数信息采用相同工作频率传输。
进一步的，所述的胶囊内窥镜的图像帧率在2~35帧/秒之间。
进一步的，所述的参数信息为数据包小于等于1KB的数据。
第二方面， 本发明提供一种胶囊内窥镜的通信方法，包括胶囊内窥镜和信号收发设备，其中胶囊内窥镜包括电性连接的摄像单元，电源单元，传感器单元，图像处理单元及射频传输单元，进一步包括以下步骤：
胶囊内窥镜启动传感器初始化和图像拍摄，并获取参数信息；
判断需要通过射频传输的数据类型；
如果判断需要传输图像数据，则设置宽带中心频率，启动宽带传输图像数据；
如果判断需要传输参数信息，则设置窄带中心频率，启动窄带传输参数信息；
进一步判断图像数据或参数信息传输是否完成，如果需要继续传输数据，则返回继续执行图像数据和参数信息的采集；
当判断图像数据和参数信息传输完成时，进一步判断是否接收外部设备控制命令，如果需要接收外部控制命令，则接收并执行外部设备控制命令；若否，
则继续执行图像数据和参数信息的采集。
进一步的，所述的胶囊内窥镜的图像帧率在2~35帧/秒之间。
进一步的，所述的宽带带宽≥1MHz，窄带带宽≤200KHz。
进一步的，所述的图像数据和参数信息采用不同工作频率传输。
进一步的，所述的参数信息为数据包小于等于1KB的数据。
采用本发明的通信方法，可以根据胶囊内窥镜系统射频单元上下链路的预算不同的现实情况，以及胶囊内窥镜图像信息和传感器信息量大小差异大的特点，工作频率相同情况下，灵活调整射频带宽，提高了胶囊式内窥镜系统射频收发可靠性；工作频率不同的情况下，灵活设定中心频率进行数据传输，不同数据在不同信道进行传输，数据传输可靠、稳定，同时，数据处理采用并行处理方式，传输效率高。
附图说明
图1：本发明第一实施例的流程图。
图2：本发明第二实施例的流程图。
图3：本发明的数据串行处理示意图。
图4：本发明的数据并行处理示意图。
图5：本发明的胶囊内窥镜系统组成示意图。
图6：本发明的磁控胶囊内窥镜系统组成示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1本发明第一实施例的流程图，本发明的数据通信方法采用相同工作频率、不同带宽的方式进行数据通信，步骤101当胶囊内窥镜进入人体内时，步骤102的胶囊内窥镜同步初始化传感器及启动图像拍摄，步骤103进一步判断是否开始发送图像数据，若判断需要传输图像数据，步骤104进行图像数据的宽带传输；若判断需要传输参数信息，该参数信息为数据包小于等于1KB的数据，此时步骤105启动窄带传输，将参数信息通过射频单元进行传输，在步骤104或步骤105传输数据时，步骤106进一步判断数据传输是否完成，如果数据传输完成，则进入步骤107，判断是否需要接收外部设备控制命令，以便进一步判断是否需要调整胶囊内窥镜的运行参数，如果需要接收外部设备控制命令，则步骤109接收并执行该外部设备控制命令，对胶囊内窥镜的运行参数进行调整；如果步骤107判断不需要接收外部设备控制命令，则进入步骤108继续采集图像数据和参数信息。
在第一实施例中，由于受胶囊内窥镜的尺寸限制，胶囊内窥镜的接收灵敏度通常偏低，在图像接收存储器向胶囊内窥镜下发命令时，在收发链路相同的情况下，通过减少带宽，可以提高胶囊的接收灵敏度，可以更好保证胶囊正确接收数据；另一方面，在实际的医疗环境中，由于可能存在患者聚集在一起检查的情况，因此对于图像接收存储器，由于胶囊灵敏度的提高，在保证胶囊可正常接收的情况下，可以适当降低发射功率，降低图像接收存储器干扰其他设备的风险，射频单元的接收灵敏度S采用公式：S=-174+10lgBW+NF+SNR，其中BW表示带宽，NF表示噪声系数，SNR表示信噪比。
本发明第一实施例中采用相同工作频率、不同带宽的方式进行数据通信，例如工作频率或中心频率设置为434MHz，对宽带带宽为1MHz的工作频段为433.5MHz~434.5MHz，对于窄带带宽为100KHz的工作频段为：433.95MHz~434.05MHz。
请参考图2本发明第二实施例的流程图，当采用不同工作频率，不同带宽进行数据通信时，由于胶囊内窥镜拍摄图像的帧率通常在2~35fps之间，而对其他传感器读数频率很高，甚至需要实时和外部磁控设备进行数据通信，此时需要通过不同工作频率，不同带宽解决，例如设置中心频率2.48GHz，宽带带宽为6MHz的宽带传输通道和中心频率433.1MHz，窄带带宽为100KHz的窄带通道方案进行数据通信，此处的宽带工作频段为2.45GHz~2.411GHz，窄带工作频段为433.05MHz~433.15MHz。
特别地，为了防止出现邻频干扰问题，同时从降低硬件设计难度和成本考量，本发明的通信方法优先选择不同频段进行数据通信。
步骤201中，胶囊内窥镜启动传感器初始化和图像拍摄，步骤202开始拍摄图像，并同步获取参数信息，该参数信息为数据包小于等于1KB的数据，接着步骤203判断是否需要传输图像数据，如果判断需要传输数据，步骤204设置宽带中心频率为f1，启动宽带传输图像数据；如果步骤203判断需要传输参数信息，则进入步骤205启动窄带传输参数信息，将胶囊内窥镜的窄带中心频率设置为f2，在图像数据和参数信息传输的过程中，步骤206进一步判断数据传输是否完成，如果需要继续传输图像数据和参数信息，则返回步骤201继续执行图像数据和参数信息的采集；当判断图像数据和参数信息传输完成时，进入步骤207，进一步判断是否接收外部设备控制命令，若是，则步骤209接收外部设备控制命令调整胶囊内窥镜的运行参数；若否，则步骤208继续执行图像数据和参数信息的采集。
特别的，上述本发明第一实施例和第二实施例中的宽带带宽≥1MHz，窄带带宽≤200KHz。
请参考图3本发明的数据串行处理示意图，通常的胶囊内窥镜MCU为串行处理机制，对于不同传感器的数据，分别在不同的时间点读取数据，整个参数信息的传输时间为t0=T0+T1+……Tn，胶囊内窥镜对图像数据和参数信息的处理效率较低。
请参考图4本发明的数据并行处理示意图，为了解决串行处理机制的不足，本发明将MCU设置为并行处理机制，与串行处理机制比较，处理同样数据量所需的时间为各个数据包中的最长处理时间，满足了胶囊内窥镜数据的时效性要求。
请参考图5本发明的胶囊内窥镜系统组成示意图，本发明的胶囊内窥镜系统由胶囊内窥镜10、图像接收存储器20及图像工作站30组成，其中胶囊内窥镜10进一步包括图像传感器1001、磁传感器1002、IMU单元1003，MCU单元1004及第一RF收发单元1005。
图像接收存储器20进一步包括第二RF收发单元2001，MCU单元1004，数据存储单元2003及数据传输单元2004。
请参考图6本发明的磁控胶囊内窥镜系统组成示意图，该磁控胶囊内窥镜系统包括胶囊内窥镜10，磁控设备40及图像工作站30，其中胶囊内窥镜10的组成与图5相同，不再赘述，磁控设备40进一步包括第二RF收发单元2001，电气控制柜4001，电机单元4002，磁头模组4003及数据传输单元2004。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
