技术领域
本发明涉及三维建模技术领域，更具体地说，涉及一种胃部三维模型的建模方法及系统。
背景技术
胃部疾病是世界上最常见的消化道疾病，严重威胁着人类的健康。胃部三维模型能使医生直观的观察患者的胃部形状，做出相应的诊断。
现有技术中，胃部三维建模主要通过断层扫描的方式，但断层扫描过程中人体会受到辐射，辐射对人体有害，人体在受到辐射后会有一定的致癌风险。
因此，现在急需一种对人体无害的胃部三维模型的建模方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种胃部三维模型的建模方法，通过采集主动式胶囊内镜系统发送的参数，生成胶囊内镜在检查过程中的轨迹点云从而生成胃部三维模型，与传统的基于断层扫描生成胃部三维模型的方法相比，本方法无辐射，对人体无害。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种胃部三维模型的建模方法，所述方法包括：
采集胶囊内镜的运行参数；
基于所述运行参数生成检查过程中所述胶囊内镜的轨迹点云；
基于所述轨迹点云生成第一胃部三维模型。
优选地，所述采集胶囊内镜的运行参数包括：
接收主动式胶囊内镜系统发送的所述胶囊内镜与所述主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D；
调用所述磁体顶端与所述主动式胶囊内镜系统的圆环机构的中心的第二距离d；
接收所述主动式胶囊内镜系统发送的所述磁体顶端的坐标系与所述圆环机构的中心的坐标系的夹角θ；
接收所述主动式胶囊内镜系统发送的所述圆环机构沿所述圆环机构中轴线方向运动的轴向运行参数。
优选地，所述轴向运行参数包括所述圆环机构沿所述圆环机构中轴线方向运动的轴向速度v或轴向位置。
优选地，所述基于所述运行参数生成检查过程中所述胶囊内镜的轨迹点云包括：
以预设时间T为周期基于所述运行参数生成运行参数表；
基于所述运行参数表生成检查过程中所述胶囊内镜的轨迹点云。
优选地，所述方法还包括：
接收所述主动式胶囊内镜系统发送的检查图像；
基于所述检查图像及所述第一胃部三维模型生成第二胃部三维模型。
一种胃部三维模型的建模系统，所述系统包括采集模块、第一生成模块及第二生成模块，其中：
所述采集模块用于采集胶囊内镜的运行参数；
所述第一生成模块用于基于所述运行参数生成检查过程中所述胶囊内镜的轨迹点云；
所述第二生成模块基于所述轨迹点云生成第一胃部三维模型。
优选地，所述采集装置包括接收单元及调用单元，其中：
所述接收单元用于接收主动式胶囊内镜系统发送的所述胶囊内镜与所述主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D；
所述调用单元用于调用所述磁体顶端与所述主动式胶囊内镜系统的圆环机构的中心的第二距离d；
所述接收单元还用于接收所述主动式胶囊内镜系统发送的所述磁体顶端的坐标系与所述圆环机构的中心的坐标系的夹角θ；
所述接收单元还用于接收所述主动式胶囊内镜系统发送的所述圆环机构沿所述圆环机构中轴线方向运动的轴向运行参数。
优选地，所述接收单元还用于接收所述圆环机构沿所述圆环机构中轴线方向运动的轴向速度v或轴向位置。
优选地，所述第一生成模块包括第一生成单元及第二生成单元，其中：
所述第一生成单元用于以预设时间T为周期基于所述运行参数生成运行参数表；
所述第二生成单元用于基于所述运行参数表生成检查过程中所述胶囊内镜的轨迹点云。
优选地，所述系统还包括第三生成模块，其中：
所述采集模块还用于接收所述主动式胶囊内镜系统发送的检查图像；
所述第三生成模块用于基于所述检查图像及所述第一胃部三维模型生成第二胃部三维模型。
综上所述，本发明提供了一种胃部三维模型的建模方法，方法包括采集胶囊内镜的运行参数，基于运行参数生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云，基于轨迹点云生成第一胃部三维模型。通过接收主动式胶囊内镜系统发送的参数，生成胶囊内镜在检查过程中的轨迹点云从而生成胃部三维模型，与传统的基于断层扫描生成胃部三维模型的方法相比，本方法无辐射，对人体无害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明公开的一种胃部三维模型的建模方法实施例1的流程图；
图2为本发明公开的一种胃部三维模型的建模方法实施例2的流程图；
图3为本发明公开的一种胃部三维模型的建模方法实施例3的流程图；
图4为本发明公开的一种胃部三维模型的建模方法实施例4的流程图；
图5为本发明公开的一种胃部三维模型的建模系统实施例1的结构示意图；
图6为本发明公开的一种胃部三维模型的建模系统实施例2的结构示意图；
图7为本发明公开的一种胃部三维模型的建模系统实施例3的结构示意图；
图8为本发明公开的一种胃部三维模型的建模系统实施例4的结构示意图；
图9为一种主动式胶囊内镜系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明公开的一种胃部三维模型的建模方法实施例1的流程图，本方法包括以下步骤：
S101、采集胶囊内镜的运行参数；
图9为一种主动式胶囊内镜系统的结构示意图，圆环机构上有一突出的磁体，圆环机构旋转则胶囊内镜随着磁体在胃腔内沿胃壁转动，圆环机构旋转的同时沿中轴线方向运动，胶囊内镜在胃内部做轨迹为螺旋线的运动，从而完成胃镜检查过程。在主动式胶囊内镜系统上，可安装重力传感器、速度传感器、位置传感器及加速度传感器等各种传感器用来感应主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查时的各种运行参数。主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查时，采集各种主动式胶囊内镜系统的运行参数。
S102、基于运行参数生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云；
通过主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查时的运行参数，可以计算出胶囊内镜在胃内部的运动轨迹，记录胶囊内镜从检查开始到结束期间在其运动轨迹上的多个点的位置，即胶囊内镜在主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查过程中的轨迹点云。
S103、基于轨迹点云生成第一胃部三维模型；
在求出轨迹点云后，可基于轨迹点云生成胃部三维模型。基于点云生成三维模型的技术为现有技术，因此不再赘述。
综上所述，本发明提供了一种胃部三维模型的建模方法，方法包括采集胶囊内镜的运行参数，基于运行参数生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云，基于轨迹点云生成第一胃部三维模型。通过接收主动式胶囊内镜系统发送的参数，生成胶囊内镜在检查过程中的轨迹点云从而生成胃部三维模型，与传统的基于断层扫描生成胃部三维模型的方法相比，本方法无辐射，对人体无害。
如图2所示，为本发明在上述技术方案的基础上公开的一种胃部三维模型的建模方法的实施例2的流程图，所述方法包括以下步骤：
S201、接收主动式胶囊内镜系统发送的胶囊内镜与主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D；
胶囊内镜内安装有磁场感应器，可通过实验的方法求得一个胶囊内镜与主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D与胶囊内镜所在位置的磁场强度的函数，从而主动式胶囊内镜系统可以计算得到胶囊内镜与主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D。
S202、调用磁体顶端与主动式胶囊内镜系统的圆环机构的中心的第二距离d；
磁体顶端与主动式胶囊内镜系统的圆环机构的中心的第二距离d可通过圆环机构上的传感器测得，也可通过人工进行测量。第二距离d可存储在存储器中，需要使用时可从存储其中调用。
S203、接收主动式胶囊内镜系统发送的磁体顶端的坐标系与圆环机构的中心的坐标系的夹角θ；
如图9所示，人为选取在圆环机构的中心建立参考坐标系，设为T0。磁体顶端距离圆环机构中心的距离，设为d。磁体顶端的坐标系，设为T1。磁体顶端的坐标系与参考坐标系x轴之间的夹角，设为θ。Tr表示绕着z轴旋转角度 theta的空间变换矩阵。
分解表示T0坐标系矩阵为，设：
因为T1＝TrT0Tt，所以
以胶囊内镜建立坐标系，设其为Tc。
设
因为Tc＝T1TD，
所以
在定位中，我们只关心胶囊的位置，设胶囊位置为Pc，
Pc＝[-D·cos(θ)+d·cos(θ)-D·sin(θ)+d·sin(θ)0]。
θ也可通过安装在主动式胶囊内镜系统上的感应器测得。
S204、接收主动式胶囊内镜系统发送的圆环机构沿圆环机构中轴线方向运动的轴向运行参数；
其中轴向运行参数包括圆环机构沿圆环机构中轴线方向运动的轴向速度 v或轴向位置，轴向速度v可通过速度传感器测得，轴向位置可通过圆环机构轴向移动的距离、时间及轴向速度v求得。需要注意的是：S201～S204并没有固定顺序，这几个步骤可按任意顺序进行或同时进行。
如图3所示，为本发明在上述技术方案的基础上公开的一种胃部三维模型的建模方法的实施例3的流程图，所述方法包括以下步骤：
S301、以预设时间T为周期基于运行参数生成运行参数表；
因采集运行参数是一个持续不断的过程，以一个预设时间T为周期将运行参数生成一个记录了多个时间点时运行参数的值的运行参数表。为了使建立的三维模型更加真实，预设时间T的值应尽量小。
S302、基于运行参数表生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云；
基于运行参数表确定不同时间胶囊内镜的位置点，将这些位置点整合起来即可生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云。
如图4所示，为本发明在上述技术方案的基础上公开的一种胃部三维模型的建模方法的实施例4的流程图，所述方法包括以下步骤：
S401、接收主动式胶囊内镜系统发送的检查图像；
主动式胶囊内镜系统在进行胃镜检查时会拍摄胃壁图像，即检查图像。
S402、基于检查图像及第一胃部三维模型生成第二胃部三维模型；
在生成第一胃部三维模型后，可将接收到的检查图像粘贴在第一胃部三维模型的相应位置上。第二胃部三维模型除可以直观反映胃的形状外，还可直观的观察到胃腔内壁的情况。
如图5所示，为本发明公开的一种胃部三维模型的建模系统实施例1结构示意图，所述系统包括采集模块101、第一生成模块102及第二生成模块 103，其中：
采集模块101用于采集胶囊内镜的运行参数；
图9为一种主动式胶囊内镜系统的结构示意图，圆环机构上有一突出的磁体，圆环机构旋转则胶囊内镜随着磁体在胃腔内沿胃壁转动，圆环机构旋转的同时沿中轴线方向运动，胶囊内镜在胃内部做轨迹为螺旋线的运动，从而完成胃镜检查过程。在主动式胶囊内镜系统上，可安装重力传感器、速度传感器、位置传感器及加速度传感器等各种传感器用来感应主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查时的各种运行参数。主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查时，采集各种主动式胶囊内镜系统的运行参数。
第一生成模块102用于基于运行参数生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云；
通过主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查时的运行参数，可以计算出胶囊内镜在胃内部的运动轨迹，记录胶囊内镜从检查开始到结束期间在其运动轨迹上的多个点的位置，即胶囊内镜在主动式胶囊内镜系统进行胃镜检查过程中的轨迹点云。
第二生成模块103基于轨迹点云生成第一胃部三维模型；
在求出轨迹点云后，可基于轨迹点云生成胃部三维模型。基于点云生成三维模型的技术为现有技术，因此不再赘述。
综上所述，本发明提供了一种胃部三维模型的建模系统，本系统的工作原理为采集胶囊内镜的运行参数，基于运行参数生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云，基于轨迹点云生成第一胃部三维模型。通过接收主动式胶囊内镜系统发送的参数，生成胶囊内镜在检查过程中的轨迹点云从而生成胃部三维模型，与传统的基于断层扫描生成胃部三维模型的方法相比，本方法无辐射，对人体无害。
如图6所示，为本发明在上述技术方案的基础上公开的一种胃部三维模型的建模系统的实施例2的结构示意图，所述系统的采集装置包括接收单元 201及调用单元202，其中：
接收单元201用于接收主动式胶囊内镜系统发送的胶囊内镜与主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D；
胶囊内镜内安装有磁场感应器，可通过实验的方法求得一个胶囊内镜与主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D与胶囊内镜所在位置的磁场强度的函数，从而主动式胶囊内镜系统可以计算得到胶囊内镜与主动式胶囊内镜系统的磁体顶端的第一距离D。
调用单元202用于调用磁体顶端与主动式胶囊内镜系统的圆环机构的中心的第二距离d；
磁体顶端与主动式胶囊内镜系统的圆环机构的中心的第二距离d可通过圆环机构上的传感器测得，也可通过人工进行测量。第二距离d可存储在存储器中，需要使用时可从存储其中调用。
接收单元201还用于接收主动式胶囊内镜系统发送的磁体顶端的坐标系与圆环机构的中心的坐标系的夹角θ；
如图9所示，人为选取在圆环机构的中心建立参考坐标系，设为T0。磁体顶端距离圆环机构中心的距离，设为d。磁体顶端的坐标系，设为T1。磁体顶端的坐标系与参考坐标系x轴之间的夹角，设为θ。Tr表示绕着z轴旋转角度 theta的空间变换矩阵。
分解表示T0坐标系矩阵为，设：
因为T1＝TrT0Tt，所以
以胶囊内镜建立坐标系，设其为Tc。
设
因为Tc＝T1TD，
所以
在定位中，我们只关心胶囊的位置，设胶囊位置为Pc，
Pc＝[-D·cos(θ)+d·cos(θ)-D·sin(θ)+d·sin(θ)0]。
θ也可通过安装在主动式胶囊内镜系统上的感应器测得。
接收单元201还用于接收主动式胶囊内镜系统发送的圆环机构沿圆环机构中轴线方向运动的轴向运行参数；
其中轴向运行参数包括圆环机构沿圆环机构中轴线方向运动的轴向速度 v或轴向位置，轴向速度v可通过速度传感器测得，轴向位置可通过圆环机构轴向移动的距离、时间及轴向速度v求得。需要注意的是：S201～S204并没有固定顺序，这几个步骤可按任意顺序进行或同时进行。
如图7所示，为本发明在上述技术方案的基础上公开的一种胃部三维模型的建模系统的实施例3的结构示意图，所述系统的第一生成模块包括第一生成单元301及第二生成单元302，其中：
第一生成单元301用于以预设时间T为周期基于运行参数生成运行参数表；
因采集运行参数是一个持续不断的过程，以一个预设时间T为周期将运行参数生成一个记录了多个时间点时运行参数的值的运行参数表。为了使建立的三维模型更加真实，预设时间T的值应尽量小。
第二生成单元302用于基于运行参数表生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云；
基于运行参数表确定不同时间胶囊内镜的位置点，将这些位置点整合起来即可生成检查过程中胶囊内镜的轨迹点云。
如图8所示，为本发明在上述技术方案的基础上公开的一种胃部三维模型的建模系统的实施例4的结构示意图，系统包括第三生成模块402，其中：
采集模块401还用于接收主动式胶囊内镜系统发送的检查图像；
主动式胶囊内镜系统在进行胃镜检查时会拍摄胃壁图像，即检查图像。
第三生成模块402用于基于检查图像及第一胃部三维模型生成第二胃部三维模型；
在生成第一胃部三维模型后，可将接收到的检查图像粘贴在第一胃部三维模型的相应位置上。第二胃部三维模型除可以直观反映胃的形状外，还可直观的观察到胃腔内壁的情况。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。