【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备，具体涉及可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统及方法。
技术介绍
1、随着生活节奏的加快和工作压力的增大，现代人的肠胃道疾病发病率逐年增高。在这样的背景下，进行肠胃道镜检成为提前发现胃肠道疾病的有效方法。常规的肠胃道镜检设备包括光纤内窥镜与胶囊内窥镜。光纤内窥镜大多数是由一根光纤与一台微型摄像机组成，需要通过口咽、直肠或身体开口插入体内，容易引起患者的极度不适。为此，胶囊内窥镜作为一种非侵入性检查设备应运而生。胶囊内窥镜大多数是由一个小型胶囊和内置胶囊中的微型摄像机组成，患者吞服胶囊内窥镜后，胶囊内窥镜在患者的消化系统中移动并记录胃肠道检查图像，再通过无线信号传输出胃肠道检查图像，因此很好的避免了内窥镜插入所带来的不适和可能的风险。胶囊内窥镜的消化道检查通常由外界磁场驱动，安全且可靠性高。
2、然而，要提升胶囊内窥镜消化道检查的准确性，前提是需要准确、实时地对胶囊内窥镜进行定位。目前主流的定位技术包括：超声波定位技术、射频定位技术、视觉定位技术、磁定位技术等。其中，磁定位技术主要依托于胶囊自身携带的磁体在空间中产生的稳定磁场，通过外部传感器检测后计算胶囊的位置与指向参数。相比于其他定位技术，磁定位技术具有定位精度高，定位速度快的优点，能够实现驱动与定位的实时进行，因此在胶囊内窥镜的使用场景中，磁定位技术被广泛使用。
3、目前，在已报道的高精度胶囊磁定位的方法中，如(efficient magneticlocalization and orientation technique
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提出了可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统及方法，旨在精准滤除驱动磁场对胶囊内窥镜磁定位的干扰，不需要事先获得驱动永磁体的位置和指向信息也能在磁驱动环境下实现对胶囊内窥镜的实时、准确定位，为胶囊内窥镜在消化道内的运动控制提供准确依据，一定程度上有助于提升胶囊内窥镜在消化道内的检查效果。
2、第一方面，本申请提供了可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，包括：
3、胶囊磁场检测模块，用于采集胶囊内窥镜产生的磁场数据；
4、驱动磁场检测模块，用于采集驱动磁场产生的磁场数据；
5、干扰估计模块，用于基于驱动磁场产生的磁场数据，实时估计驱动磁场对胶囊磁场检测模块的干扰；
6、胶囊位置解算模块，用于基于驱动磁场对胶囊磁场检测模块中的磁感应强度传感器的干扰估计值以及胶囊内窥镜产生的磁场数据，解算胶囊内窥镜的三维坐标和指向。
7、作为优选，所述驱动磁场检测模块到驱动磁体的距离小于胶囊磁场检测模块到驱动磁体的距离，所述胶囊磁场检测模块到胶囊内窥镜的距离小于驱动磁场检测模块到胶囊内窥镜的距离。
8、作为优选，所述胶囊磁场检测模块以及驱动磁场检测模块均为由若干个磁感应强度传感器组成的阵列，所述磁感应强度传感器为三轴磁感应强度传感器，所述阵列至少由六个三轴磁感应强度传感器组成。
9、第二方面，本申请提供了可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，包括以下步骤：
10、步骤202，采集胶囊内窥镜产生的磁场数据以及驱动磁场产生的磁场数据；
11、步骤204，基于驱动磁场产生的磁场数据，实时估计驱动磁场对胶囊磁场检测模块的干扰；
12、步骤206，基于驱动磁场对胶囊磁场检测模块中的磁感应强度传感器的干扰估计值以及胶囊内窥镜产生的磁场数据，解算胶囊内窥镜的三维坐标和指向。
13、作为优选，步骤204中，基于驱动磁场产生的磁场数据，实时估计驱动磁场对胶囊磁场检测模块的干扰，包括：
14、基于驱动磁场产生的磁场数据，预测在驱动磁场检测模块中的磁感应强度传感器的位置处的磁感应强度；
15、基于磁感应强度传感器在每个轴向的磁感应强度预测值，建立与驱动磁体相关的损失函数；
16、基于与驱动磁体相关的损失函数，求解驱动磁体的定位；
17、基于驱动磁体的定位，将胶囊磁场检测模块中的磁感应强度传感器坐标代入磁场检测模块中的磁感应强度传感器在每个轴向的磁感应强度预测值，得到驱动磁场对胶囊磁场检测模块中的磁感应强度传感器的干扰估计值。
18、作为优选，在驱动磁场检测模块中的磁感应强度传感器的位置处的磁感应强度预测值的表达式为：
19、
20、其中，bs,d表示在驱动磁场检测模块中的磁感应强度传感器的位置处的磁感应强度预测值，i表示磁感应强度传感器的编号，x、y、z表示磁感应强度传感器的三个轴向，bt,d表示驱动磁体的充磁强度，hd表示驱动磁体的指向，hd＝(md,nd,pd)t且满足rd表示驱动磁体与驱动磁场检测模块之间的距离，rd＝(ad-xi,bd-yi,cd-zi)t，其中，(ad,bd,cd)t表示驱动磁体的坐标，(xi,yi,zi)t表示驱动磁场检测模块中第i号磁感应强度传感器的坐标，i表示单位矩阵。
21、作为优选，基于磁感应强度传感器在每个轴向的磁感应强度预测值，建立的与驱动磁体相关的损失函数的表达式为：
22、
23、其中，ferr,d表示与驱动磁体相关的损失函数，n表示驱动磁场检测模块中磁感应强度传感器的数量，i表示磁感应强度传感器的编号，j＝x,y,z，j表示磁感应强度传感器的三个轴向，表示在第i号磁感应强度传感器的位置测得的j轴向磁感应强度，表示在第i号磁感应强度传感器的j轴向处的磁感应强度的预测值。
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1.可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，其特征在于，
3.如权利要求2所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，其特征在于，
4.可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
6.如权利要求5所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
7.如权利要求5所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
8.如权利要求4所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
9.如权利要求8所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
10.如权利要求8所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，其特征在于，
3.如权利要求2所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位系统，其特征在于，
4.可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的可在磁驱动环境下使用的胶囊内窥镜磁定位方法，其特征在于，
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