(57)【要約】【課題】  カメラのフレームキャプチャレート、および／またはインビボカメラシステムの表示装置のフレーム表示レートを変更するシステムおよび方法。【解決手段】  キャプチャレートは、カメラの移動に関係する物理的測定値に基づいて変化する。あるいは、フレームキャプチャレートは、複数のフレームのイメージ比較処理に基づいて変化する。システムのフレーム表示レートは、複数のフレームのイメージ比較処理に基づいて変化する。このようなシステムのフレームキャプチャレートとフレーム表示レートの両方を同時に変更することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの生成に対して可変フレームキャプチャレートを有する画像装置と、
カメラシステムの運動と関係付けることができる物理的性質を測定する少なくとも１つのセンサと、
前記センサと通信し、前記センサの出力に応答してフレームキャプチャレートを決定するデータプロセッサと、
前記決定したフレームキャプチャレートを前記画像装置に供給するコントローラとを備えるインビボカメラシステム。
【請求項２】
前記センサが加速度計である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記加速度計と通信し、前記インビボカメラシステムの速度を生成する積分器を含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサが圧力センサである請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記センサが誘導コイルであり、前記インビボカメラシステムが磁場中を移動している請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記センサが超音波変換器である請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
フレームの生成する可変フレームキャプチャレートを有する画像装置と、
前記画像装置でキャプチャされるフレームを格納する記憶装置と、
少なくとも２つのフレームから、必要なフレームキャプチャレートを計算するイメージプロセッサと、
前記計算したフレームキャプチャレートを前記画像装置に供給するコントローラとを備えるインビボカメラシステム。
【請求項８】
インビボカメラシステムの出力を表示する表示システムであって、
前記カメラシステムの出力のフレームを格納するフレーム記憶装置と、
前記出力のフレームを相関させてその類似性の程度を判定し、前記類似性からフレーム表示レートを生成し、前記フレーム表示レートが、前記フレームが概して異なるときに低速であり、前記フレームが概して同じであるときに高速であるイメージプロセッサと、
前記フレーム記憶装置から受け取った前記フレームを、前記フレーム表示レートで表示する表示装置と
を備える表示システム。
【請求項９】
前記少なくとも２つのフレームが、２つの連続するフレームである請求項８に記載の表示システム。
【請求項１０】
前記少なくとも２つのフレームが、２つの不連続のフレームである請求項８に記載の表示システム。
【請求項１１】
前記フレーム記憶装置および前記イメージプロセッサと通信するコントローラをさらに備え、前記コントローラが前記表示装置の前記表示レートを変更する請求項８に記載の表示システム。
【請求項１２】
前記カメラシステムの出力の少なくとも２つのフレームを格納するフレーム記憶装置と、
前記出力の少なくとも２つのフレームを相関させてその類似性の程度を判定し、前記類似性と相関するフレーム表示レートを生成し、前記フレーム表示レートが、前記フレームが概して異なるときに低速であり、前記フレームが概して同じであるときに高速であるイメージプロセッサと、
前記フレーム記憶装置から受け取った前記フレームを、前記フレーム表示レートで表示する表示装置と
を備える表示システムをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記カメラシステムの出力の少なくとも２つのフレームを格納するフレーム記憶装置と、
前記出力の少なくとも２つのフレームを相関させてその類似性の程度を判定し、前記類似性と相関するフレーム表示レートを生成し、前記フレーム表示レートが、前記フレームが概して異なるときに低速であり、前記フレームが概して同じであるときに高速であるイメージプロセッサと、
前記フレーム記憶装置から受け取った前記フレームを、前記フレーム表示レートで表示する表示装置と
を備える表示システムをさらに備える請求項７に記載のインビボカメラシステム。
【請求項１４】
インビボカメラシステムで生成される一連のフレームのフレームキャプチャレートを変更する方法であって、システムが画像装置を備え、
記憶装置内に前記フレームを格納するステップと、
少なくとも２つのフレームの細部の変化を相関させるステップと、
前記少なくとも２つのフレームの間の変化の程度に従って、前記フレームキャプチャレートを所定のフレームキャプチャレートに変更するステップと、
必要なフレームキャプチャレートを前記画像装置に通信するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのフレームが、連続するフレームである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも２つのフレームが、不連続のフレームである請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
インビボカメラシステムで生成される一連のフレームのフレームキャプチャレートを変更する方法であって、システムが画像装置を備え、
前記カメラシステムの受ける物理量を測定するステップと、
前記物理量を前記カメラシステムの速度に変換するステップと、
前記速度を所定のフレームキャプチャレートに相関させるステップと、
前記所定のキャプチャレートを前記画像装置に通信するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記測定するステップが、加速度を測定するステップと、前記加速度データから速度データを生成するステップと
を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記測定するステップが、加速度を測定するステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記測定するステップが、圧力を測定するステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記測定するステップが、前記カメラシステムが磁場中を移動しているときの誘導電流を測定するステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記測定するステップが、前記カメラシステムの前記移動を超音波変換器で測定するステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
インビボカメラシステムで生成される一連のフレームのフレーム表示レートを変更する方法であって、
前記フレームを記憶装置内に格納するステップと、
少なくとも２つのフレームの細部の変化を相関させるステップと、
必要なフレーム表示レートを前記記憶装置および表示装置に通信するステップとを含む方法。
【請求項２４】
前記少なくとも２つのフレームが、連続するフレームである請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも２つのフレームが、不連続のフレームである請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記必要なフレームレートを通信する前記ステップが、少なくとも１つのフレームを所定の回数だけ表示することを要求するステップを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記必要なフレームレートを通信する前記ステップが、少なくとも１つのフレームの表示をなくするステップを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記センサからデータを受信し、前記データを前記データプロセッサに通信するアンテナアレイも含む請求項１に記載のインビボカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にインビボカメラシステムに関し、より詳細には、そのようなカメラシステムによって生成されたイメージのフレームキャプチャレートおよびフレーム表示レートを制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのインビボ測定システムが当技術分野で知られている。それらのインビボ測定システムは、データを収集し、そのデータを受信機システムに送信する、飲み込むことができる電子カプセルを含む。この腸内カプセルは、蠕動運動によって消化器系中を移動するものであり、ｐＨ（「Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ」カプセル）、温度（「ＣｏｒｅＴｅｍｐ」カプセル）、および胃腸（ＧＩ）系全体の圧力を測定するのに用いられる。この腸内カプセルは、食物が胃および腸を通過するのにかかる時間である胃内滞留時間を測定するのにも用いられている。この腸内カプセルは一般に、測定システムと、測定したデータを送信機が無線周波数で受信機システムに送信する送信システムとを含む。
【０００３】
内視鏡は、胃腸管からイメージを得る他のタイプの装置である。現在は、２つのタイプの内視鏡が存在する。光ファイバ内視鏡は、ＧＩ管中に挿入され、光ファイバ導波路を使用して注目の領域から患者の体外に位置する電子機器に光信号を送信する。ビデオ内視鏡は注目の領域に電子カメラを配置し、柔軟なケーブルを通じて外部に位置する電子機器にビデオデータを転送する。
【０００４】
本願の譲受人に譲渡され、かつ参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５６０４５３１号は、インビボ測定システム、具体的には飲み込むことができるカプセルによって搬送されるインビボカメラシステムを教示している。このカメラシステムに加えて、画像装置上にＧＩ管の領域を撮像する光学系と、カメラシステムのビデオ出力を送信する送信機が存在する。消化系全体を通過することができるカプセルを含むシステム全体は、自律的ビデオ内視鏡として動作する。このシステムにより、小腸の到達しにくい領域でも撮像される。
【０００５】
次に図１を参照すると、米国特許第５６０４５３１号に記載されているインビボビデオカメラシステムのブロック図が示されている。このシステムは、胃腸管腔を通過しながら、ＧＩ管のイメージをキャプチャし、送信する。このシステムは、記憶装置１９、データプロセッサ１４、カメラ１０、イメージ送信機８、通常、アンテナアレイを持つイメージ受信機１２（多くの場合、アンテナアレイ）およびイメージモニタ１８を含む。記憶装置１９、データプロセッサ１４、イメージモニタ１８、およびイメージ受信機１２は患者の体外に位置する。カメラ１０はＧＩ管を通過するとき、カプセル６に位置するイメージ送信機８、ならびに体外に位置するイメージ受信機１２と通信する。データプロセッサ１４はデータを解析しながら、記憶装置１９との間でフレームデータを送受信する。プロセッサ１４はまた、イメージモニタ１８に解析後データを送り、医師は、イメージモニタ１８で解析後データを閲覧する。データはリアルタイムで閲覧することができ、または後日閲覧することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
撮像し、主治医が分析しなければならないピクチャの数は膨大である。毎秒最小２イメージ、ＧＩ管中の滞留時間４〜５時間を仮定すると、カプセルがＧＩ管を通過する間に３００００イメージが必要となることになる。標準として毎秒２０フレーム（ｆｐｓ）を表示する場合、医師は、ＧＩ管腔全体のイメージを検査するのに約３０分の時間が必要となる。
【０００７】
本願の譲受人に譲渡され、かつ参照により本明細書に組み込まれるＰＣＴ出願第９９／３０６１０号およびイスラエル出願第１２２６０２号は、インビボカメラでキャプチャするフレームの数を減らし、それによってインビボカメラの寿命を延ばす方法を記載している。上述の出願で論じられている方法では、運動（速度）があるしきい値未満であるとき、電源からカメラ１０を切断することが必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、インビボカメラシステムまたは内視鏡で撮像されたイメージを検査する時間を最小にするシステムおよび方法を提供することである。この目的は、データ表示速度および／またはデータ収集速度を変更することによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態では、インビボカメラシステムは、フレームキャプチャレートを変更することができる画像装置を含む。このインビボカメラシステムはまた、カメラシステムの運動と関係付けることができる、物理的性質を測定する少なくとも１つのセンサ、センサからデータを受け取った後にフレームキャプチャレートを決定するデータプロセッサ、および決定したフレームキャプチャレートを画像装置に供給するコントローラも含む。センサは他の中でもとりわけ、加速度計、積分器に接続された加速度計、圧力センサ、誘導コイル、または超音波変換器とすることができる。
【００１０】
別の実施形態では、インビボカメラシステムは、フレームキャプチャレートを変更することができる画像装置と、画像装置でキャプチャしたフレームを格納するための記憶装置と、少なくとも２つのフレームから、必要なフレームキャプチャレートを計算するイメージプロセッサと、計算したフレームキャプチャレートを画像装置に供給するコントローラとを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態では、インビボカメラシステムの出力を表示する表示システムが説明される。このシステムは、カメラシステムのフレームを格納するためのフレーム記憶装置と、フレームを相関させ、それらの類似性の程度を判定するイメージプロセッサとを含む。プロセッサは、フレームが概して異なるときに低速であり、フレームが概して同じであるときに高速であるフレーム表示レートを生成する。この実施形態はまた、フレーム記憶装置から受け取ったフレームをフレーム表示レートで表示する表示装置も含む。記載の表示システムはまた、フレーム記憶装置および画像装置プロセッサに接続されたコントローラも含むことができる。次いでコントローラは、前述の表示装置の表示レートを変更する。上記の実施形態では、少なくとも２つのフレームは連続していても、不連続でもよい。
【００１２】
さらに別の実施形態では、ビデオカメラシステムは、少なくとも２つのフレームを格納するフレーム記憶装置と、少なくとも２つのフレームの類似性を判定するイメージプロセッサとを有する表示システムも含む。このプロセッサは、フレームの類似性に基づいてフレーム表示レートを生成する。フレーム表示レートは、フレームが概して異なるときに低速であり、フレームが概して同じであるときに高速である。この実施形態はまた、フレーム記憶装置から受け取ったフレームを、必要なフレーム表示レートで表示する表示装置も含む。
【００１３】
さらに別の実施形態では、インビボカメラシステムは、少なくとも２つのフレームを格納するフレーム記憶装置を有する表示システムも含む。この表示システムは、少なくとも２つのフレームを相関させ、それによってそれらの類似性の程度を判定し、かつその類似性に基づいてフレーム表示レートを生成するイメージプロセッサをさらに含む。最後に、この表示システムは、フレーム記憶装置から受け取ったフレームを、フレーム表示レートで表示する表示装置を含む。
【００１４】
本発明の一実施形態では、インビボカメラシステムによって生成された一連のフレームのフレームキャプチャレートを変更する方法が教示される。この方法は、フレームを記憶装置内に格納するステップと、少なくとも２つのフレームの細部の変化を相関させるステップと、少なくとも２つのフレーム間の変化の程度に従って、フレームキャプチャレートを所定のフレームキャプチャレートに変更するステップと、そのキャプチャレートを画像装置に送るステップとを含む。
【００１５】
別の実施形態では、インビボカメラシステムによって生成された一連のフレームのフレームキャプチャレートを変更する方法が教示される。この方法は、カメラシステムが受ける物理量を測定するステップと、その物理量をカメラの速度に変換するステップと、その速度を所定のフレームキャプチャレートと相関させるステップと、その所定のキャプチャレートを画像装置に送るステップとを含む。この測定ステップは、加速度、圧力、誘導電流、または運動を測定するステップを含む。運動は、超音波変換器を用いて測定される。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態では、インビボカメラシステムによって生成された一連のフレームのフレーム表示レートを変更する方法が教示される。この方法は、フレームを記憶装置内に格納するステップと、少なくとも２つのフレームの細部の変化を相関させるステップと、必要なフレーム表示レートを記憶装置および表示装置に送るステップとを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態では、インビボカメラシステムによって生成された一連のフレームのフレーム表示レートを変更する方法が教示される。この方法は、フレームの表示を所定の回数だけ反復するステップを含む。
【００１８】
同様の別の実施形態では、インビボカメラシステムによって生成された一連のフレームのフレーム表示レートを変更する方法が教示される。この方法は、少なくとも１つのフレームの表示をなくするステップを含む。
【００１９】
本発明は、図面に関連した以下の詳細な説明により完全に理解されよう。
【００２０】
異なる図の同じ要素には、全体を通して同一の番号を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
前述のような、インビボカメラシステムによって収集される大量のデータは、カメラが胃腸管を通過するのにかかる長い時間の間の結果である。通常、この時間は数時間である。カメラはＧＩ管を断続的に通過する。カプセルが断続的に移動し、ある位置に長時間滞留するため、連続する類似のイメージの数は非常に多い。このような重複するフレームを完全になくすか、または少なくとも数を減らすことが好ましい。あるいは、個々のフレームの表示時間を短縮し、それによってイメージデータストリームを閲覧するのに必要な時間を短縮することもできる。本発明では、閲覧時間を短縮するいくつかの方法、すなわちフレームキャプチャレートを低減し（図２〜４）、および／またはフレーム表示レートを低減する（図５）方法を説明する。
【００２２】
上記のすべての議論と以下のすべての議論ではどちらも、カメラおよび画像装置という用語を用いるとき、それらは同等であることを理解されたい。本明細書で議論するカメラまたは画像装置は、フレームキャプチャレートおよび／またはフレーム表示レートを変更することができることも理解されたい。
【００２３】
フレームキャプチャレートを制御する１つの方法は、ＧＩ管内のカプセルの速度を監視することである。次に図２を参照すると、カメラ１０のフレームキャプチャレートを制御するシステムがブロック図形式で示されている。このシステムは、センサ１１、データプロセッサ１４、フレームキャプチャレートコントローラ１７、フレームキャプチャレート送信機１６、キャプチャレート受信機９、およびカメラ１０を備え、任意選択で、データベースまたはルックアップテーブル１５を備える。カメラ１０およびキャプチャレート受信機９はどちらも、カプセル内に位置する。
【００２４】
センサ１１は運動を直接または間接に測定するものであり、カプセル６に取り付けられるか、またはカプセル６内に配置され、測定した運動に関係する物理的性質の値をデータプロセッサ１４に中継する。データプロセッサ１４は、連係するデータベース（またはルックアップテーブル）１５と共に、測定した性質の現在値および過去の値に基づいて、必要なフレームキャプチャレートを決定する。カメラをゆっくりと移動させるときは、キャプチャする必要のあるフレームは少なくなる。迅速に移動させるときは、キャプチャまたは表示するフレームの数を増やす必要がある。次いでデータプロセッサ１４は、計算したキャプチャレートをフレームキャプチャレートコントローラ１７に供給し、フレームキャプチャレートコントローラ１７は、そのレートをカメラ１０に送る。図が見やすいように、図２（後の図も同様）には、センサ１１とデータプロセッサ１４の間の実際のリンクである前述のイメージ送信機８およびイメージ受信機１２を図示していない。
【００２５】
上記の実施形態では、データベースまたはルックアップテーブルを使用する。他の実施形態では、データベースまたはルックアップテーブル１５は不要であり、プロセッサ１４が、適切な関数を用いて必要なフレームキャプチャレートを直接計算する。
【００２６】
図２は、キャプチャレートをカメラ６に転送する方法を示している。フレームキャプチャコントローラ１７は、所望のフレームキャプチャレートをフレームキャプチャレート送信機１６に転送する。コントローラ１７と送信機１６はどちらも、患者の体外にある。送信機１６は、必要なキャプチャレートについての情報を、カプセル６内に位置するキャプチャレート受信機９に送信する。次いでキャプチャレート受信機９は、カメラ１０のフレームキャプチャレートを調節する。
【００２７】
図２のシステムの特殊なケースを図３Ａに示す。図３Ａでは、センサが加速度計１１１であり、加速度計１１１の出力が積分器１３によって処理される。プロセッサはモーションプロセッサ１１４である。残りの要素は、図２に示す通りである。加速度計１１１は積分器１３と通信する。加速度計１１１は、一般にはカプセル６の内部に配置され、ＧＩ管中を移動するときのカプセル６の瞬間加速度を決定する。積分器１３は、加速度データを速度に変換する。積分器１３は、（図３Ａのように）モーションプロセッサ１１４に接続された独立要素とすることができ、またはモーションプロセッサ１１４の一体部分とすることができる。どちらの場合も、積分器１３は、カプセルの速度に関する情報をモーションプロセッサ１１４に転送する。モーションプロセッサ１１４は、データベース（またはルックアップテーブル）１５と一緒に、必要なフレームキャプチャレートを決定する。プロセッサ１１４は、計算したキャプチャレートをフレームキャプチャレートコントローラ１７に中継する。前述と同様に（図２）、フレームキャプチャコントローラ１７は、フレームキャプチャレート送信機１６を介してカプセル６内のキャプチャレート受信機９に、必要なフレームキャプチャレートを中継する。
【００２８】
モーションプロセッサ１１４は、図３Ａのデータベース（またはルックアップテーブル）１５の代わりに、速度をフレームキャプチャレートに関係付ける関数を利用することもできる。次いでこの関数を使用して、必要なレートを計算することができる。キャプチャレートとカプセル速度との間の関数は通常、単調増加である。
【００２９】
図３Ａで使用する小型の加速度計１１１は、非常に多くの供給業者から購入することができる。適切な積分器１３も多数の様々なベンダから入手することができる。あるいは積分器は、演算増幅器を使用して構築することもでき、またはＡ／Ｄ変換器およびマイクロプロセッサを用いて数値的に実施することもできる。
【００３０】
別の実施形態では、積分器を図３Ａから省くことができる。その場合、加速度計１１１からのデータを直接処理し、必要なフレームキャプチャレートを決定することができる。
【００３１】
体外にある処理装置および記憶装置を用いて図１のシステムを図示し、説明したが、それらの装置が体外になければならないわけではない。構成要素を小型化することにより、上記の図２および３Ａ、ならびに以下の図４、５、および８の、すべてではないとしてもほとんどの電子要素をカプセル６に取り付けるか、またはカプセル６内に配置し、カメラ１０と直接通信させることができる。
【００３２】
実際、図２および３Ａに示す実施形態では、構成要素の同様ではあるが代替の配置が可能である。図３Ｂを参照すると、先の実施形態は、センサ１１（または加速度計１１１）と、積分器１３と、データプロセッサ１４と、カプセル６内部に配置され、カメラ１０と直接通信するフレームレートコントローラ１７とを有することになる。したがってフレームレート送信機１６およびキャプチャレート受信機９は不要となる。
【００３３】
速度を決定することができる他のセンサも使用することができる。カプセルに取り付けられた圧力センサは、そのようなセンサの１つである。蠕動の速度が増加するとき、小腸を通るカプセルの速度は増加する。圧力センサは、小腸の壁によって加えられる蠕動誘発圧力（および／または圧力の変化）検出することができる。圧力（および／または圧力の変化）と速度の関係は、経験的に決定することができ、次いでフレームキャプチャレートを決定するのに用いることができる。
【００３４】
患者が磁場中に配置されるとき、カプセル６は、速度センサとして機能する誘導コイルを含むことができる。この磁場は、大きさが磁場を貫くコイルの速度の関数となる電流をコイル中に誘発する。誘導電流に関するデータは、モーションプロセッサ１１４に送られ、図３Ａのごとく処理される。
【００３５】
上記の図２および３に関連して論じたセンサ１１はインビボセンサであり、カプセル６に直接取り付けられるが、外部センサも使用することができる。連続的にカプセルを追跡するドップラー超音波ユニットが外部センサの機能を果たすことができる。このようなユニットはモーションプロセッサ１１４と通信し、前に論じたように、モーションプロセッサ１１４は速度データを処理して、それをフレームキャプチャレートに変換することになる。超音波ドップラーデータを速度データに変換することは、当技術分野でよく知られている。速度を計算した後、関数、データベース、またはルックアップテーブルを使用して所望のキャプチャレートを定義することができる。
【００３６】
さらに別の実施形態では、いくつかの物理的性質を同時に測定して、最適なフレームキャプチャレートを決定するのに用いることができる。この実施形態では、カプセル６にそれぞれ取り付けられ、または場合によっては超音波センサと同様に体外に置かれる複数のセンサ１１が必要となる。各センサは異なる性質を測定することになる。図２および３のデータプロセッサ１４または１１４、さらには各性質をそれぞれ測定する１組のプロセッサ１４は、データを解釈し、適切なフレームキャプチャレートを決定する。いくつかのプロセッサで実行される解析は、中央コマンドプロセッサ（図示せず）に中継され、その中央コマンドプロセッサで、これらの結果が組み合わされて最適な全体のフレームキャプチャレートが得られる。次いで全体の最適レートが中央コマンドプロセッサからフレームキャプチャレートコントローラ１７に中継され、フレームキャプチャレートコントローラ１７は、図２で述べたのと同様にそれをカメラ１０に送る。
【００３７】
カプセルの速度を決定する上記のすべての実施形態では、速度データをフレームキャプチャレートに変換するのに、必ずしもデジタルデータを使用する必要はない。適切な補助アナログ回路を利用する場合、センサによって供給されるアナログデータを直接使用して、必要なフレームキャプチャレートを決定することができる。
【００３８】
次に図４を参照すると、フレームキャプチャレートを変更する別の方法が示されている。図４には、カメラ１０、記憶装置１９、イメージプロセッサ２１４、フレームキャプチャコントローラ１７、および任意選択のデータベースまたはルックアップテーブル１５が示されている。カメラ１０はフレームをキャプチャし、そのフレームは、図１で述べたように外部記憶装置１９に送られる。イメージは装置１９に順次格納される。格納されたデータは、１つまたは複数のピクセル特性からなる。格納することができる特性のうちには、カラーおよび強度がある。
【００３９】
イメージプロセッサ２１４は、比較のために記憶装置１９からイメージを受け取る。プロセッサ２１４は、データストリーム中の各イメージＩｎを、その直前のイメージＩｎ−１と比較する。イメージのストリームが冗長すぎるか、または急速すぎる場合、隣接していないイメージ、例えばｋ＞１としてイメージＩｎとイメージＩｎ−ｋとを比較することができる。この後者の実施形態では、ｋ＞０として、ｋ個のイメージごとにキャプチャレートを計算することができる。図６に関して以下で論じるように、この比較はピクセルごとに、あるいはピクセルクラスタベースで行うことができる。２つのイメージの比較に基づいて、プロセッサ２１４は必要なフレームキャプチャレートを計算する。
【００４０】
フレームキャプチャレートコントローラ１７は、イメージプロセッサ２１４から、必要なフレームキャプチャレートについての情報を受け取る。図２に示し、上記で説明したように、コントローラ１７は、必要なフレームキャプチャレートをカメラ１０に転送する。図が見やすいように、この転送に関して不可欠な要素は図４には含まれていないが、それらの要素は図２で見ることができる。
【００４１】
上記で論じた方法はすべて、フレームキャプチャレートに関係する。システムのデータストリームの全提示時間を低減する代替手法は、可変フレーム表示レートを使用することである。このような状況では、必須ではないが、フレームキャプチャレートを一定に保つことができる。連続するフレーム内のピクセルの解析により、カプセルが静止しているか、またはゆっくりと移動していることが示されるとき、イメージは高速表示レートで表示される。解析により、カプセルがＧＩ管中を急速に移動していることが示される場合、イメージはよりゆっくりと表示される。
【００４２】
次に図５を参照すると、このようなシステムをブロック図で示している。この図には、カメラ１０、記憶装置１１９、イメージプロセッサ３１４、フレーム表示レートコントローラ２１、イメージモニタ１８、および任意選択のデータベースまたはルックアップテーブル１５が示されている。カメラ１０は、フレームを記憶装置１１９に送る。所与の数のフレームを収集し、それを記憶装置１１９のバッファに格納した後、２つの連続するフレームＰｎおよびＰｎ−１がイメージプロセッサ３１４に送られる。ピクセルごと、またはピクセルクラスタごとのフレームは、適切な関数または１組の関数を用いて比較される。この関数は通常、単調増加する。イメージプロセッサ３１４は、比較するフレームの解析に基づいて、必要なフレーム表示レートをフレーム表示コントローラ２１に中継する。フレーム表示コントローラ２１は、必要なフレーム表示レートを記憶装置１１９に供給する。記憶装置１１９は、イメージＰｍまたはイメージＰｍ〜Ｐｍ＋ｐを、イメージモニタ１８に放出する。必須ではないが、ＰｍはフレームＰｎまたはＰｎ−１でよい。上記で論じたように、フレームの比較は、隣接するイメージＰｎとＰｎ−１の間で実行する必要はなく、ｋ＞１としてＰｎとＰｎ−ｋの間で実行できることを銘記されたい。
【００４３】
決定を行うために図４および５のイメージプロセッサ２１４および３１４で使用する関数は、
必ずしも連続しない２つのフレームの対応するピクセル間の所与の特性における単純な差を計算すること、
必ずしも連続しない２つのフレーム間の相互相関関数を計算すること、および
局所統計分布βの変化と、必ずしも連続しない２つのフレーム内の対応する局所統計分布β間の変化とを計算することに基づくことができる。
【００４４】
局所統計分布は、所与のピクセルクラスタの平均、分散、または標準偏差を含むことができる。例えばピクセルクラスタは、２５６×２５６イメージの左上の象限（６４×６４ピクセル）内のピクセルでよい。上記の手法は単なる例に過ぎない。他の手法も使用することができる。
【００４５】
ｋ＞１として、不連続のイメージＰｊとＰｊ＋ｋに関してイメージ表示レートを計算するとき、その不連続のイメージ間のイメージＰｊ＋１とＰｊ＋ｋ−１は、フレームＰｊとＰｊ＋ｋに関する表示レート計算によって決定されるように、加速または減速される。
【００４６】
次に図６を参照すると、必要な表示レートを決定するのに使用することができる関数のブロック図が示されている。図６には、イメージＰｉとＰｉ＋ｘを比較するのに必要な操作が示されている。ただしｘは、必須ではないが通常は１である。最初に、各イメージＰｉを複数のセルＡｉ（ｍ，ｎ）に分割する（ステップ５０）。ただし、１＜ｍ＜Ｍかつ１＜ｎ＜Ｎである。
【００４７】
次いで、図１のイメージ受信機１２によって供給されるデータから、イメージＰｉの各セルＡｉ（ｍ，ｎ）の平均強度ＩＡｉ（ｍ，ｎ）を計算する（ステップ５２）。フレームＰｉとＰｉ＋ｘ内の対応するセルＡ（ｋ，ｌ）のＡｉ（ｋ，ｌ）とＡｉ＋ｘ（ｋ，ｌ）の平均強度Ｉの差Ｄｉ（ｋ，ｌ）の絶対値を決定する（ステップ５４）。Ｄｉ（ｋ，ｌ）は以下のように定義される。
【数１】
2006223892.tif 000003
【００４８】
Ｄｉ（ｋ，ｌ）が小さい場合、カプセルがゆっくりと移動していることは明らかである。
【００４９】
次いでＤｉ（ｋ，ｌ）の値をヒストグラムにまとめる（ステップ５６）。ヒストグラムのｙ軸はＤｉ（ｋ，ｌ）であり、ｘ軸は、大きさＤｉ（ｋ，ｌ）の差を有する、対応するセルの対Ａｉ（ｋ，ｌ）とＡｉ＋ｘ（ｋ，ｌ）の数である。
【００５０】
図７を参照すると、曲線（ａ）は、連続する（または不連続の）フレーム内のほぼ同じセルのヒストグラムを表し、曲線（ｂ）はかなり異なるフレーム内のセルのヒストグラムを示す。２つのイメージが類似する場合、そのイメージのセルの差のヒストグラムは、Ｄｉ（ｋ，ｌ）の小さい値に集中する。イメージが異なる場合、ヒストグラムは、より大きい値のＤｉ（ｋ，ｌ）を含む。曲線（ａ）の質量中心ＣＭａは、曲線（ｂ）のＣＭｂよりも右側へ離れ、カプセルの移動がより低速であることを表していることは明らかである。
【００５１】
図６に戻り、ヒストグラムの質量中心ＣＭをステップ５８で決定する。ヒストグラムのＣＭは、データベースまたはルックアップテーブルの供給する（ステップ６６）、経験によって決定される相関を使用することによって、カプセルの速度と相関させることができる（ステップ６０）。ヒストグラムのＣＭに基づいて、イメージ間の差を決定し、速度を計算する（ステップ６２）。比較するイメージの差または類似性の関数として、キャプチャレートまたは表示レートを、経験によって開発される別のデータベース、ルックアップテーブル、または数学的関数から得ることができる（ステップ６８）。次いで、それに応じてキャプチャレートまたは表示レートを変更する（ステップ６４）。
【００５２】
次に図８Ａおよび８Ｂを参照すると、本発明のさらに別の実施形態が示されている。図８Ａには、全データストリーム表示時間を最小にするように、フレームキャプチャレートとフレーム表示レートをどちらも同時に変更する組合せシステムが示されている。図８Ａは、図４および５に示されているシステムを融合したものである。同様に、図２または３と、図５で述べた実施形態の組合せシステムとすることもできる。
【００５３】
図８Ａでは、２つの記憶装置１９および１１９と、２つのイメージプロセッサ２１４および３１４が示されている。このシステムはまた、フレームキャプチャレートコントローラ１７、フレーム表示レートコントローラ２１、イメージモニタ１８、およびカメラ１０も含む。一方の記憶装置１９は、フレームキャプチャレート解析用のデータを格納し、他方の装置１１９は、フレーム表示レート計算用のデータを格納する。各イメージプロセッサ２１４および３１４は、異なるレート計算を処理する。イメージプロセッサ２１４および３１４は、必要なキャプチャレートおよび表示レートを計算するのに、同一の、または異なるアルゴリズムを使用することができる。
【００５４】
図８Ｂは図８Ａと似ているが、全提示時間を最小にしながら、キャプチャレートおよび表示レートの計算を調整および最適化するコマンドプロセッサ４１４を含む。コマンドプロセッサ４１４は、プロセッサ２１４および３１４で計算された結果を受け取り、最適化した全レートを、それぞれキャプチャコントローラ１７および表示コントローラ２１に転送する。
【００５５】
現在、データはビデオカメラで毎秒２フレーム（ｆｐｓ）のレートで収集され、標準ビデオレート３０ｆｐｓで表示される。この表示レートは、変化を目で識別するには高速過ぎ、表示レートを減速しなければならない。表示レートを減速する代替方法は、同じフレームを何回か反復し、反復したフレームを標準レートで表示することである。フレームの反復は、個々のフレームの表示レートを直接変更することが不可能である場合に表示レートを変更する方法である。同じフレームを反復的に表示する必要があるかどうかを判定するために、２つのフレーム内の対応するピクセル間の差を測定する、上記で論じたような方法を使用することができる。しかし、フレームの反復により、データストリームの全長が増大する。したがってプロセッサは、フレームの反復と、より長くなり、より時間のかかるデータストリームとの間の兼ね合いが有利となる場合を決定しなければならない。
【００５６】
カプセルが非常にゆっくりと移動している場合、過度の数のフレームが同一となる可能性があることは明らかである。その場合、フレームレートコントローラは、イメージプロセッサのピクセル比較に基づいて、１つまたは複数の同一フレームをなくすることによって表示レートを加速することができる。
【００５７】
フレームキャプチャレートおよびフレーム表示レートを変更する前述の方法を、ほとんど、または全く変更せずにビデオ内視鏡に応用できることも明らかである。
【００５８】
本明細書の上記で具体的に図示し、説明したものに本発明が限定されないことを当業者は理解されよう。むしろ本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来技術のインビボビデオカメラシステムを示すブロック図である。
【図２】ビデオカプセル速度の変化を決定するためにセンサを使用する、図１のカメラシステムのフレームキャプチャレートを変更するシステムを示すブロック図である。
【図３Ａ】加速度計をセンサとして使用する、図２の別の実施形態を示すブロック図である。
【図３Ｂ】制御ループおよびセンサがすべてカプセル内部にある、加速度計をセンサとして使用する図２のさらに別の実施形態を示すブロック図である。
【図４】２つの連続するフレームからのイメージデータを比較する、図１のシステムの代替実施形態を示すブロック図である。
【図５】２つの連続するフレームからのイメージデータを比較することによって、図１のインビボビデオカメラシステムのフレーム表示レートを変更することを示すブロック図である。
【図６】カプセルが移動し、フレーム表示レートの変更が必要であるかどうかを判定する方法を示すブロック図である。
【図７】図６の方法を理解するのに有用な差分関数を示すヒストグラムである。
【図８Ａ】図４および５に記載のフレーム表示レートとフレームキャプチャレートの両方を変更する方法を示すブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ａと同様であるが、コマンドプロセッサも含むシステムを示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
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