CN108292427A - 手术控制设备、手术控制方法、程序和手术系统 - Google Patents
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Abstract
一种医疗系统包括医疗成像装置和电路,该电路从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,将多个第一图像中的每一个组合多次以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且从多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,所选择的一个图像比多个第一图像中的任一个质量更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种手术控制设备、一种手术控制方法、一种程序以及一种手术系统,尤其涉及一种手术控制设备、一种手术控制方法、一种程序以及一种手术系统,其可以充分提高由像素移位生成的高分辨率图像的质量。
<相关申请的交叉引用>
本申请要求于2015年12月1日提交的日本优先权专利申请JP2015-234744的权益,其全部内容通过引用结合于此。
背景技术
近来,在医疗现场,过去进行用内窥镜拍摄手术视野的图像的同时进行手术的内窥镜手术,而不是进行剖腹手术。
另一方面,构想了执行返回处理,其中,通过使用拍摄具有不同相位的多个图像的这种像素移位技术,来生成高分辨率图像。然而,由于随时间变化,图像的相位可能会偏离理想值。在这种情况下,要生成的高分辨率图像的质量可能恶化。
有鉴于此,构想了通过检测相位与理想值的偏离量并且在考虑检测到的偏离量的同时生成高分辨率图像来提高高分辨率图像的质量(例如,参见专利文献1和2)。
引文列表
专利文献
PTL 1:国际公开WO 2006/064751
PTL 2:日本专利申请公开第2013-88676号
发明内容
技术问题
然而,在专利文献1和2中,在移位的理想值的偏离量的检测精度较低的情况下,高分辨率图像的质量没有充分提高。
鉴于如上所述的情况,已经构成了本公开,并且使得可以充分提高由像素移位生成的高分辨率图像的质量。
解决问题的方法
根据本公开的实施方式,提供了一种医疗系统,包括:医疗成像装置;以及电路,该电路被配置成:从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,将所述多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且从所述多个第二图像中选择一个图像,作为用于显示的输出图像,其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
根据本公开的实施方式,提供了一种医疗图像处理设备,包括:电路,其从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,将所述多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且从所述多个第二图像中选择一个图像,作为用于显示的输出图像,其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
根据本公开的实施方式,提供了一种医疗系统,包括:医疗成像装置;以及电路,其从医疗成像装置获得与多个第一图像相关联的数据,每个第一图像具有不同的相位,处理与所述多个第一图像中的每一个相关联的数据多次,以生成多个第二图像,其中,在处理与所述多个第一图像相关联的数据多次中的每一次中,在处理中使用不同的候选处理,并且从所述多个第二图像中选择一个图像,作为用于显示的输出图像,其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
根据本公开的实施方式,提供了一种医疗图像处理方法,包括:从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,将所述多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且从所述多个第二图像中选择一个图像,作为用于显示的输出图像,其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
本发明的有益效果
根据本公开的至少一个实施方式,通过对手术图像拾取设备拍摄的具有不同相位的多个图像执行多种处理,获得分辨率高于多个图像的多个高分辨率图像,并且基于所生成的多个高分辨率图像,来选择多种处理中的一个。
根据本公开的至少一个实施方式,可以执行图像处理。此外,根据本公开的第一和第二实施方式,可以充分提高由像素移位生成的高分辨率图像的质量。
应该注意的是,在本文公开的效果不一定是有限的,并且可以获得在本公开中描述的任何效果。
附图说明
[图1]图1是示出应用本公开的内窥镜手术系统的第一实施方式的配置示例的示图;
[图2]图2是示出优化系统的构成例的示图;
[图3]图3是示出图表的图案的示例的示图;
[图4]图4是示出图表的图案的示例的示图;
[图5]图5是示出图表的图案的示例的示图;
[图6]图6是示出CCU的硬件的配置示例的框图;
[图7]图7是示出返回控制处理单元的功能配置的示例的框图;
[图8]图8是用于说明红色图像拾取表面、绿色图像拾取表面和蓝色图像拾取表面的相位的示图;
[图9]图9是用于说明高分辨率图像的红色分量的返回处理的示图;
[图10]图10是用于说明最佳返回处理选择的示图;
[图11]图11是用于说明返回控制处理的流程图;
[图12]图12是用于说明第二实施方式中的红色图像拾取表面、绿色图像拾取表面和蓝色图像拾取表面的相位的示图;
[图13]图13是用于说明第三实施方式中的像素移位的示图。
具体实施方式
在下文中,将描述用于执行本公开的模式(在下文中,称为实施方式)。应该注意的是,将按照以下顺序进行描述。
1、第一实施方式:内窥镜手术系统(图1至图11)
2、第二实施方式:内窥镜手术系统(图12)
3、第三实施方式:内窥镜手术系统(图13)
<第一实施方式>
(内窥镜手术系统的第一实施方式的配置示例)
内窥镜手术系统10设置有手推车18,在手推车上安装有显示设备11、相机控制单元(CCU)12、光源设备13、治疗仪设备14、气腹设备15、记录器16以及打印机17。此外,内窥镜手术系统10具有内窥镜(腹腔镜)19、能量治疗仪20、提取器21、套管针22至25、脚踏开关26以及病床27。例如,内窥镜手术系统10布置在手术室内,并且辅助操作者对躺在病床27上的患者的腹部31中包含的患部进行内窥镜手术。
具体地,内窥镜手术系统10的显示设备11由安装型2D显示器、头戴式显示器等配置。显示设备11显示从CCU 12提供的图像等。
CCU 12经由相机线缆与内窥镜19连接。应该注意的是,CCU 12可以与内窥镜19无线连接。CCU 12基于从脚踏开关26提供的操作信号执行各种处理。
此外,CCU 12经由相机线缆接收由于内窥镜19的像素移位而获得的具有不同相位的三个HD(高清晰度)图像。CCU 12具有操作按钮(未示出)。在内窥镜手术系统10中使用CCU12的情况下,操作者等操作由CCU12保持的操作按钮(未示出),并将CCU 12的操作模式设置为正常模式。
在操作模式是正常模式的情况下,CCU 12通过预定的返回处理利用所接收的HD图像来生成4k分辨率图像。然后,CCU 12将所生成的4k分辨率图像(在下文中称为高分辨率图像)提供给显示设备11。该4k分辨率是指大约4000(例如,3860或4096)的水平分辨率。当需要时,CCU 12将高分辨率图像提供给记录器16或打印机17。
光源设备13经由光导线缆与内窥镜19连接。光源设备13将各种波长的光切换并发射到内窥镜19。
治疗仪设备14是高频输出设备,并且经由线缆与能量治疗仪20和脚踏开关26连接。治疗仪设备14根据从脚踏开关26提供的操作信号,向能量治疗仪20输出高频电流。
气腹设备15设置有送气机构和吸气机构,并且通过作为附接到腹部31的腹壁的开口仪器的套管针24的孔,将空气发送到腹部31的内部或从腹部31的内部吸入空气。
记录器16记录从CCU 12提供的图像。打印机17打印从CCU提供的图像。
内窥镜19(手术图像拾取设备)由图像拾取单元和光学系统(例如,照明透镜)构成。内窥镜19插入到腹部31的内部,以从附接到腹部31的腹壁的套管针22的孔中进行手术。内窥镜19的照明透镜将从光源设备13发射的光应用于腹部31的内部。
图像拾取单元是具有相对红光、绿光和蓝光有灵敏度的三个图像拾取表面的三板型图像拾取单元。应该注意的是,在下文中,对红光、绿光和蓝光具有灵敏度的图像拾取表面分别被称为红色图像拾取表面、绿色图像拾取表面和蓝色图像拾取表面。绿色图像拾取表面的相位与红色图像拾取表面和蓝色图像拾取表面的相位不同。
图像拾取单元同时对绿色图像拾取表面、红色图像拾取表面和蓝色图像拾取表面进行图像拍摄,结果,执行像素移位。因此,图像拾取单元获得腹部31内部的绿色HD图像以及其的具有与之不同的相位的红色和蓝色HD图像。内窥镜19经由相机线缆将由此获得的三个HD图像提供给CCU 12。
能量治疗仪20由电手术刀等配置成。能量治疗仪20从附接到腹部31的腹壁的套管针23的孔插入到腹部31的内部。能量治疗仪20利用从治疗仪设备14提供的高频电流中生成的电热,使腹部31的内部改变性质或进行切割。
提取器21从附接到腹部31的腹壁的套管针25的孔插入到腹部31的内部。提取器21保持腹部31的内部。内窥镜19、能量治疗仪20以及提取器21由操作者、助手、内窥镜操作人员、机器人等保持。
脚踏开关26通过操作者、助手等的脚接收操作。脚踏开关26将表示接收到的操作的操作信号提供给CCU 12或者治疗仪设备14。
通过使用如上所述配置的内窥镜手术系统10,操作者可以切除腹部31中的患部,而不进行腹壁被切开以打开腹腔的这种剖腹手术。
在如上所述的内窥镜手术系统10中,由于随着时间的变化、在灭菌处理时的热量等,在一些情况下由像素移位获得的图像的相位可能偏离理想值。在这种情况下,通过在相位是理想值的情况下最佳的返回处理,可能无法生成具有高质量的高分辨率图像。因此,操作者等必须定期优化返回处理。
(优化系统的配置示例)
图2是示出用于在图1所示的CCU 12中优化返回处理的优化系统的配置示例的示图。
图2所示的优化系统40(手术系统)由CCU 12、内窥镜19、夹具41和图表42构成。
当执行返回处理的优化时,操作者等将保持图表42的夹具41附接到与CCU 12连接的内窥镜19。然后,操作者等操作CCU 12的操作按钮(未示出),从而将操作模式设置为优化模式。
夹具41固定内窥镜19和图表42之间的位置关系。
内窥镜19以图表42为对象进行像素移位。具体地,来自图表42的光穿过内窥镜19的光学系统的透镜51,被棱镜52分离成红色分量、绿色分量和蓝色分量。在图像拾取单元的红色图像拾取表面53上收集分离的红色分量,并且红色图像拾取表面53获得红色的HD图像(在下文中,称为红色图像)。类似地,在绿色图像拾取表面54上收集绿色分量,并且绿色图像拾取表面54获得具有与红色图像不同的相位的绿色HD图像(在下文中,称为绿色图像)。此外,在蓝色图像拾取表面55上收集蓝色分量,并且蓝色图像拾取表面55获得具有与红色图像相同的相位的蓝色HD图像(在下文中,称为蓝色图像)。内窥镜19经由相机线缆等将红色图像、绿色图像和蓝色图像传输到CCU 12。
在操作模式是优化模式的情况下,CCU 12使用从内窥镜19传输的红色图像、绿色图像和蓝色图像,以通过多种返回处理来生成高分辨率图像。基于由多种返回处理生成的高分辨率图像和作为图表42的理想高分辨率图像的参考图像,CCU 12从多种返回处理中选择一个,作为最佳返回处理。在正常模式下执行所选择的最佳返回处理。
(图表的设计实例)
图3至图5是示出图表42的图案的示例的示图。
图表42的图案可以是如图3所示的晶格线61,或者可以是如图4所示以不同间隔布置的垂直线62。另外,如图5所示,图表42的图案可以是垂直线72和水平线73,垂直线72以比红色图像拾取表面、绿色图像拾取表面和蓝色图像拾取表面的至少一个像素的尺寸71的水平长度更长的间隔设置,水平线73以比其垂直长度更长的间隔设置。
在图表42的图案如图5所示的情况下,夹具41以使得红色图像拾取表面53的4×4像素的图像拾取区域81包括图表42上的垂直线72和水平线73的边界的方式来固定图表42和内窥镜19。
应该注意的是,图表42的图案不限于图3到图5所示的图案,并且可以是任何图案,只要由CCU 12生成的高分辨率图像受到与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量的影响。另外,操作者等可以使夹具41按顺序保持多个图表42。
(CCU的硬件的配置示例)
图6是示出CCU 12的硬件的配置示例的框图。
在CCU 12中,中央处理单元(CPU)201、只读存储器(ROM)202和随机存取存储器(RAM)203经由总线204彼此连接。
输入和输出接口205还连接到总线204。输入单元206、输出单元207、存储单元208、通信单元209和驱动器210连接到输入和输出接口205。
输入单元206包括操作按钮、键盘、鼠标、麦克风等。输出单元207包括显示器、扬声器等。存储单元208包括硬盘、非易失性存储器等。通信单元209包括网络接口等。通信单元209与显示设备11、内窥镜19、记录器16、打印机17和脚踏开关26进行通信。驱动器210驱动可移除介质211,诸如磁盘、光盘、磁光盘和半导体存储器。
在如上所述配置的CCU 12中,例如,CPU 201通过输入和输出接口205和总线204将存储在存储单元208中的程序加载到RAM 203中并执行该程序,结果,执行返回控制处理等。返回控制处理是指根据操作模式执行返回处理的优化或执行返回处理的处理。
例如,由CCU 12(CPU 201)执行的程序可以作为封装介质等记录在可移除介质211中并且被提供。此外,可以经由诸如局域网、互联网和数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供程序。
在CCU 12中,通过经由输入和输出接口205将可移除介质211加载到驱动器210,程序可以被安装到存储单元208中。此外,经由有线或无线传输介质,程序可以由通信单元209接收并且安装到存储单元208中。另外,程序可以预先安装到ROM 202或存储单元208中。
应该注意的是,由CCU 12执行的程序可以是按照本说明书中的描述顺序以时间序列为基础执行处理的程序,或者可以是并行地或者在必要时(例如,当调用时)执行处理的程序。
(CCU的功能配置示例)
图7是示出执行由图6所示的CCU 12实现的返回控制处理的返回控制处理单元的功能配置示例的框图。
图7所示的返回控制处理单元230由设置单元231、接收单元232、生成单元233、选择单元234、保持单元235、警告单元236以及传输单元237构成。设置单元231、生成单元233和选择单元234例如由图6所示的CPU 201实现,并且接收单元232和传输单元237例如由通信单元实现。此外,保持单元235例如由存储单元208实现,并且警告单元236例如由输出单元207实现。
返回控制处理单元230的设置单元231根据由操作者等进行的输入单元206的操作将操作模式设置为正常模式或优化模式。具体地,在内窥镜手术系统10中使用CCU 12时,操作者等操作输入单元206,以给出设置为正常模式的指示,并且设置单元231根据该指示将操作模式设置为正常模式。
另一方面,当在优化系统40中使用CCU 12时,操作者等操作输入单元206,以给出设置为优化模式的指示,并且设置单元231根据该指示将操作模式设置为优化模式。设置单元231将设置的操作模式提供给生成单元233。
接收单元232接收从内窥镜19传输的红色图像、绿色图像和蓝色图像,并将图像提供给生成单元233。
在从设置单元231提供的操作模式是正常模式的情况下,生成单元233读取处理指定信息,以指定来自保持单元235的返回处理。然后,生成单元233通过基于所读取的处理指定信息而指定的返回处理,通过使用从接收单元232提供的红色图像、绿色图像和蓝色图像而生成高分辨率图像。生成单元233将生成的高分辨率图像提供给传输单元237。
另一方面,在从设置单元231提供的操作模式是优化模式的情况下,生成单元233通过作为返回处理的候选的多种返回处理,通过使用从接收单元232提供的红色图像、绿色图像和蓝色图像而生成高分辨率图像。返回处理候选例如是在与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量是预定值的情况下的最佳的返回处理。生成单元233将多个生成的高分辨率图像与在生成高分辨率图像时的返回处理候选的处理指定信息相关联,并将与该信息相关联的图像提供给选择单元234。
选择单元234从保持单元235读取参考图像。选择单元234获得从生成单元233提供的多个高分辨率图像中的每一个与参考图像之间的差值。选择单元234从返回处理候选中选择对应于与参考图像具有最小差值的高分辨率图像的返回处理候选,作为最佳返回处理。选择单元234将最佳返回处理的处理指定信息提供给保持单元235。
此外,选择单元234识别与对应于最佳返回处理的红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量。在识别的偏离量超过阈值的情况下,选择单元234确定需要更换内窥镜19,并且指示警告单元236发出警告。
保持单元235保持从选择单元234提供的处理指定信息。此外,保持单元235保持参考图像。基于来自选择单元234的指示,警告单元236输出催促更换内窥镜19的警告。具体地,警告单元236例如根据来自选择单元234的指示,控制输出单元207的显示器(显示单元),并且使催促更换内窥镜19的警告屏幕显示在显示器上。应该注意的是,输出警告的方法不限于显示警告屏幕,并且可以是点亮输出单元207的警告灯,从输出单元207的扬声器输出警告声音等,诸如此类。
传输单元237将从设置单元231提供的高分辨率图像传输到显示设备11。此外,传输单元237在需要时将高分辨率图像传输到记录器16或打印机17。
(关于内窥镜的图像拾取表面的相位的描述)
图8是用于说明内窥镜19的红色图像拾取表面53、绿色图像拾取表面54以及蓝色图像拾取表面55的相位的示图。
如图8A所示,内窥镜19的图像拾取单元具有红色图像拾取表面53、绿色图像拾取表面54和蓝色图像拾取表面55。
此外,如图8B所示,绿色图像拾取表面54的相位和红色图像拾取表面53的相位在水平和垂直方向上彼此偏离1/2个像素。红色图像拾取表面53的相位和蓝色图像拾取表面55的相位彼此一致。因此,从HD红色、绿色和蓝色图像中,可以生成4k高分辨率图像,在4k高分辨率图像的水平和垂直方向的每个方向上的分辨率是HD的两倍。
(关于高分辨率图像的红色分量的返回处理的描述)
图9是用于说明高分辨率图像的红色分量的返回处理的示图。
在图9中,没有阴影的实线圆圈表示与高分辨率图像中的红色图像(蓝色图像)的像素位于相同位置的像素,并且带阴影的实线圆圈表示与绿色图像的像素位于相同位置的像素。此外,虚线圆圈表示其位置与高分辨率图像中的红色图像、绿色图像和蓝色图像的像素不同的像素(以下称为新像素)。
例如,可以基于像素与红色分量R'的像素之间的位置关系,使用在像素周围的红色图像的像素,从以下表达式(1)中获得在高分辨率图像中与绿色图像的像素位于相同位置的像素的红色分量R'。
R'=((R11*α+R22*(1-α))+(R12*β+R21*(1-β)))/2...(1)
表达式(1)中的R11、R12、R21和R22分别是对应于红色分量R'的像素的左上、右上、右下和左下红色图像像素。α和β是根据与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量在0和1之间(包括0和1)变化的参数。在与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量为0的情况下,即,红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位是理想值,α和β都是0.5。
因此,从其中α和β不同的表达式(1)获得红色分量R'的处理被认为是高分辨率图像的红色分量R'的返回处理的候选。作为与高分辨率图像的红色分量R'的返回处理的候选对应的α和β的值的组合的(α,β)的示例包括(0.5,0.5)、(0.4,0.5)、(0.5,0.4)、(0.6,0.5)等。
应该注意的是,也可以从具有根据与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量而变化的参数的表达式中,获得由虚线圆圈所表示的新像素的红色分量,尽管省略了其详细描述。因此,从具有不同参数的表达式获得红色分量的处理被认为是高分辨率图像的新像素的红色分量的返回处理的候选。因为蓝色图像的相位与红色图像的相位相同,所以高分辨率图像的所有像素的蓝色分量的返回处理的候选与红色分量的返回处理的候选相同。
此外,也可以从具有根据与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量而变化的参数的表达式中获得高分辨率图像的所有像素的绿色分量。因此,从具有不同参数的表达式获得绿色分量的处理被认为是高分辨率图像的所有像素的绿色分量的返回处理的候选。
针对与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的每一个偏离量,编译高分辨率图像的红色分量、绿色分量和蓝色分量的返回处理候选,并且该返回处理候选被认为是返回处理的候选。
(关于最佳返回处理的选择的描述)
图10是用于说明由图7所示的选择单元234进行的最佳返回处理的选择的示图。
如图10所示,向选择单元234提供参考图像高分辨率图像。选择单元234从以下表达式(2)针对每个返回处理候选获得参考图像与高分辨率图像之间的红色分量的差值。
Errn=Σ(|R(i,j)-Rn'(i,j)|)...(2)
在表达式(2)中,Errn表示由第n(n=1,2,...,N)个返回处理候选生成的高分辨率图像与参考图像之间的红色分量的差值。此外,R(i,j)表示在参考图像的位置(i,j)处的像素的红色分量,并且Rn'(i,j)表示在由第n个返回处理候选生成的高分辨率图像的位置(i,j)处的像素的红色分量。
根据表达式(2),差值Errn是高分辨率图像与参考图像之间的像素的红色分量的差值的绝对和。
选择单元234还以与参考图像与高分辨率图像之间的红色分量的差值相同的方式获得绿色分量和蓝色分量的差值。选择单元234针对每个返回处理候选添加红色分量、绿色分量和蓝色分量的差值,并将相加值设置为参考图像与高分辨率图像之间的差值。
选择单元234选择参考图像与高分辨率图像之间的差值最小的这样的返回处理候选,作为最佳返回处理。
(关于CCU的处理的描述)
图11是用于说明由图7中所示的返回控制处理单元230进行的返回控制处理的流程图。例如,当图像从内窥镜19传输到CCU 12时,开始返回控制处理。
在图11所示的步骤S11中,返回控制处理单元230的接收单元232接收从内窥镜19传输的红色图像、绿色图像和蓝色图像,并将这些图像提供给接收单元232。
在步骤S12中,生成单元233确定从设置单元231提供的操作模式是否是优化模式。
当在步骤S12中确定操作模式是优化模式时,在步骤S13中,生成单元233使用从接收单元232提供的红色图像、绿色图像和蓝色图像来通过每个返回处理候选生成高分辨率图像。生成单元233将多个生成的高分辨率图像与在生成高分辨率图像时的返回处理候选的处理指定信息彼此关联,并将关联的图像和信息提供给选择单元234。
在步骤S14中,选择单元234从保持单元235读取参考图像。在步骤S15中,选择单元234获得从生成单元233提供的多个高分辨率图像与参考图像之间的差值。在步骤S16中,选择单元234从返回处理候选中选择对应于与参考图像具有最小差值的高分辨率图像的返回处理候选,作为最佳返回处理。
在步骤S17中,选择单元234将最佳返回处理的处理指定信息提供给保持单元235,并使保持单元保持(更新)该信息。结果,直到步骤S17的下一个处理之前,在稍后描述的步骤S22的处理中,执行由处理指定信息指定的返回处理。
在步骤S18中,选择单元234识别与对应于最佳返回处理的红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量。在步骤S19中,选择单元234确定所识别的偏离量是否超过阈值。当在步骤S19中确定偏离量超过阈值时,选择单元234确定需要更换内窥镜19并指示警告单元236发出警告。
然后,在步骤S20中,警告单元236输出催促更换内窥镜19的警告,并且处理进入步骤S24。
另一方面,当在步骤S12中确定操作模式不是优化模式时,即,当操作模式是正常模式时,处理进入步骤S21。在步骤S21中,生成单元233从保持单元235读取处理指定信息。
在步骤S22中,通过由读取的处理指定信息指定的返回处理,生成单元233使用从接收单元232提供的红色图像、绿色图像和蓝色图像,从而生成高分辨率图像。生成单元233将生成的高分辨率图像提供给传输单元237。
在步骤S23中,传输单元237将从设置单元231提供的高分辨率图像传输到显示设备11等,并且处理进入步骤S24。
在步骤S24中,返回控制处理单元230确定返回控制处理是否终止。例如,在内窥镜19结束图像拍摄或者切断CCU 12的电源的情况下,返回控制处理单元230确定返回控制处理终止。
当在步骤S24中确定返回控制处理没有终止时,处理返回到步骤S11,并且直到确定返回控制处理终止之前,重复执行该处理。
另一方面,当在步骤S24中确定返回控制处理终止时,处理终止。
如上所述,CCU 12使用红色图像、绿色图像和蓝色图像,从而通过多种返回处理候选来生成高分辨率图像,并且基于高分辨率图像从多种返回处理中选择最佳的一个返回处理。因此,CCU 12通过所选择的最佳返回处理来生成高分辨率图像,结果,可以充分提高高分辨率图像的质量,即使红色图像拾取表面53、绿色图像拾取表面54和蓝色图像拾取表面55的相位偏离理想值。
此外,返回处理候选是从使用与红色图像拾取表面53、绿色图像拾取表面54和蓝色图像拾取表面55的相位的理想值的偏离量对应的参数的表达式中生成高分辨率图像的处理。因此,CCU 12可以识别与最佳返回处理的偏离量。结果,在偏离量超过阈值的情况下,可以给出催促操作者等更换内窥镜19的警告。
此外,在优化返回处理时,图表42与内窥镜19之间的位置关系由夹具41固定,并且因此,可以提高优化的精度。
<第二实施方式>
(关于第二实施方式中的内窥镜的图像拾取表面的相位的描述)
应用本公开的内窥镜手术系统和优化系统的第二实施方式的配置与图1和图2所示的配置的主要不同之处在于,内窥镜19的红色图像拾取表面53和蓝色图像拾取表面55具有不同的相位。因此,在下文中,将仅给出关于内窥镜19的红色图像拾取表面53、绿色图像拾取表面54以及蓝色图像拾取表面55的相位的描述。
图12是用于说明第二实施方式中的内窥镜19的红色图像拾取表面53、绿色图像拾取表面54和蓝色图像拾取表面55的示图。
在图12所示的配置中,与图8相同的部分用相同的附图标记表示。将适当省略重叠的描述。
如图12所示,在第二实施方式中,绿色图像拾取表面54的相位和红色图像拾取表面53的相位在垂直方向上彼此偏离1/2个像素。此外,绿色图像拾取表面54的相位和蓝色图像拾取表面55的相位在水平方向上彼此偏离1/2个像素。结果,从HD红色图像、绿色图像和蓝色图像,可以生成4k高分辨率图像,在4k高分辨率图像的水平方向和垂直方向的每个方向上的分辨率是HD的两倍。
第二实施方式中的返回处理候选与第一实施方式中的返回处理候选不同,而是其是如与第一实施方式类似的方式,从具有根据与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量而变化的参数的表达式中生成高分辨率图像的处理。
<第三实施方式>
(关于第三实施方式中的像素移位的描述)
应用本公开的内窥镜手术系统和优化系统的第三实施方式的配置与图1和图2中所示的配置的主要不同之处在于,内窥镜19的图像拾取表面的数量为一,并且通过在改变图像拾取表面的位置的同时多次拍摄图像来进行像素移位。因此,在下文中,将仅描述像素移位。
图13是用于说明第三实施方式中的像素移位的示图。
在图13中,将对由内窥镜19的图像拾取表面保持的像素中的2×2个像素中的像素移位进行描述。在图13中,圆圈表示内窥镜19的图像拾取表面的2×2像素的位置,并且圆圈中的“R”、“G”和“B”分别表示像素对于红光、绿光和蓝光具有灵敏度。此外,圆圈中的数字表示在该位置执行了多少次图像拍摄。在图13所示的示例中,执行了四次图像拍摄,并且图像拾取表面的颜色设置是拜耳设置。
在图13A所示的示例中,在由图案化的圆圈表示的位置处,以2×2像素进行第一次图像拍摄。随后,内窥镜19的图像拾取表面在图中向右(在行方向上)移动一个像素,并且在由2表示的圆圈所指示的位置处,以2×2个像素执行第二次图像拍摄。
然后,内窥镜19的图像拾取表面在图中的左下倾斜方向上移动一个像素,在由3表示的圆圈所指示的位置处,以2×2像素执行第三次图像拍摄。最后,内窥镜19的图像拾取表面在图中向右移动一个像素,并且在由4表示的圆圈所指示的位置处,以2×2像素执行第四次图像拍摄。如上所述,执行其中拍摄具有不同相位的四个HD图像的像素移位。
另一方面,在图13B所示的示例中,在由图案化的圆圈表示的位置处,以2×2像素执行第一次图像拍摄。随后,内窥镜19的图像拾取表面在图中向右移动两个像素,并且在由2表示的圆圈所指示的位置处,以2×2个像素执行第二次图像拍摄。
然后,内窥镜19的图像拾取表面在图中的左下倾斜方向上移动两个像素,在由3表示的圆圈所指示的位置处,以2×2像素执行第三次图像拍摄。最后,内窥镜19的图像拾取表面在图中向右移动两个像素,并且在由4表示的圆圈所指示的位置处,以2×2像素执行第四次图像拍摄。如上所述,执行其中拍摄具有不同相位的四个HD图像的像素移位。
第三实施方式中的返回处理候选与第一实施方式中的返回处理候选不同,但是与第一实施方式中一样,是从具有根据与红色图像、绿色图像和蓝色图像的相位的理想值的偏离量而变化的参数的表达式中生成高分辨率图像的处理。
应该注意的是,第三实施方式中的像素移位不限于图13所示的示例,并且例如图像拍摄次数不限于四次。
上述一系列处理可以通过硬件来执行。
此外,在本说明书中,系统是指多个部件(设备、模块(部件)等)的集合,并且所有部件是否在相同的壳体中没有差别。因此,存储在不同壳体中且经由网络连接的多个设备和具有存储在一个壳体中的多个模块的一个设备都是该系统。
本说明书中描述的效果仅仅是示例,并不受限制,并且可以发挥其他效果。
此外,本公开的实施方式不限于上述实施方式,并且可以在不脱离本公开的主旨的情况下进行各种修改。
例如,由内窥镜19拍摄的图像的分辨率不限于HD,并且高分辨率图像的分辨率不限于4k。例如,高分辨率图像的分辨率可以设置为高于4k分辨率,例如8k分辨率。
此外,可以基于高分辨率图像与参考图像之间的一个分量的差值,而不是基于其间的红色分量、绿色分量和蓝色分量的所有差值的总和,来选择最佳返回处理。此外,可以针对每种颜色选择最佳返回处理。
此外,在第一和第二实施方式中,内窥镜19的图像拾取表面的数量不限于三个。例如,内窥镜19可以具有由一个红色图像拾取表面、两个绿色图像拾取表面和一个蓝色图像拾取表面构成的四板型图像拾取单元。
除了内窥镜之外,本公开还可以应用于通过使用由执行像素移位的图像拾取设备(例如,视频显微镜)获得的图像来执行返回处理的图像处理设备。
应该注意,本公开可以采取以下配置。
(1)一种医疗系统,包括:
医疗成像装置;以及
电路,该电路被配置成:
从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,
将多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且
从多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比多个第一图像中的任一个质量更高。
(2)根据(1)所述的医疗系统,其中,多个第一图像中的每一个对应于不同的颜色。
(3)根据(1)到(2)所述的医疗系统,其中,电路被配置为基于参考图像从多个第二图像中选择一个图像,作为输出图像。
(4)根据(1)到(3)所述的医疗系统,其中,电路被配置为基于多个第二图像中的哪一个与参考图像最相似来从多个第二图像中选择一个图像,作为输出图像。
(5)根据(1)到(4)所述的医疗系统,其中,电路还被配置为将所选择的一个图像与参考图像进行比较,以获得与参考图像的偏离量。
(6)根据(1)到(5)所述的医疗系统,其中,电路还被配置为当偏离量超过预定阈值时,输出警告。
(7)根据(1)到(6)所述的医疗系统,其中,医疗成像装置包括三个图像传感器。
(8)根据(1)到(7)所述的医疗系统,其中,多个第二图像是其上具有图案的图表的各个图像。
(9)根据(1)到(8)所述的医疗系统,其中,图表经由夹具耦接到医疗成像装置。
(10)根据(1)到(9)所述的医疗系统,其中,所选择的一个图像具有比多个第一图像的任何分辨率更高的分辨率。
(11)根据(1)到(10)所述的医疗系统,其中,所选择的一个图像具有大于4K的分辨率。
(12)一种医疗图像处理设备,包括:
电路,该电路被配置成:
从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,
将多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且
从多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比多个第一图像中的任一个质量更高。
(13)根据(12)所述的医疗图像处理设备,其中,多个第一图像中的每一个对应于不同的颜色。
(14)根据(12)到(13)所述的医疗图像处理设备,其中,电路被配置为基于参考图像从多个第二图像中选择一个图像,作为输出图像。
(15)根据(12)到(14)所述的医疗图像处理设备,其中,电路被配置为基于多个第二图像中的哪一个与参考图像最相似来从多个第二图像中选择一个图像,作为输出图像。
(16)根据(15)所述的医疗图像处理设备,其中,电路还被配置为将所选择的一个图像与参考图像进行比较,以获得与参考图像的偏离量。
(17)根据(16)所述的医疗图像处理设备,电路还被配置为当偏离量超过预定阈值时,输出警告。
(18)根据(12)到(17)所述的医疗图像处理设备,医疗成像装置包括三个图像传感器。
(19)根据(12)到(18)所述的医疗图像处理设备,其中,多个第二图像是其上具有图案的图表的各个图像。
(20)根据(19)所述的医疗图像处理设备,其中,图表经由夹具耦接到医疗成像装置。
(21)根据(12)到(20)所述的医疗图像处理设备,其中,所选择的一个图像具有比多个第一图像的任何分辨率更高的分辨率。
(22)根据(12)到(21)所述的医疗图像处理设备,其中,多个第二图像中的每一个是具有大于4K分辨率的高质量图像。
(23)一种医疗系统,包括:
医疗成像装置;以及
电路,该电路被配置成:
从医疗成像装置获得与多个第一图像相关联的数据,每个第一图像具有不同的相位,
处理与多个第一图像中的每一个相关联的数据多次,以生成多个第二图像,其中,在处理与多个第一图像相关联的数据多次中的每一次中,在处理中使用不同的候选处理,并且
从多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比多个第一图像中的任一个质量更高。
(24)一种医疗图像处理方法,包括:
从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,
将多个第一图像中的每一个组合多次以生成多个第二图像,其中,在组合多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且
从多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比多个第一图像中的任一个质量更高。
(1A)一种手术控制设备,包括:
生成单元,被配置为针对手术图像拾取设备拍摄的具有不同相位的多个图像,执行多种处理,从而生成分辨率高于多个图像的多个高分辨率图像;以及
选择单元,被配置为基于由生成单元生成的多个高分辨率图像来选择多种处理中的一个。
(2A)根据(1A)所述的手术控制设备,其中,
生成单元通过执行由选择单元针对多个图像选择的处理来生成分辨率高于多个图像的高分辨率图像。
(3A)根据(1A)或(2A)所述的手术控制设备,其中,
选择单元基于由生成单元生成的相应多个高分辨率图像与参考图像之间的差值来选择多种处理中的一个。
(4A)根据(1A)所述的手术控制设备,其中,
手术图像拾取设备拍摄具有包括作为对象的图表的多个图像。
(5A)根据(4A)所述的手术控制设备,其中,
选择单元基于包括作为对象的图表的相应多个高分辨率图像与图表的理想高分辨率图像之间的差值来选择多种处理中的一个。
(6A)根据(4A)或(5A)所述的手术控制设备,其中,
手术图像拾取设备拍摄在图表与手术图像拾取设备之间的位置关系由夹具固定的多个图像。
(7A)根据(4A)至(6A)中任一项所述的手术控制设备,其中,
图表具有包括晶格线的图案。
(8A)根据(4A)至(6a)中任一项所述的手术控制设备,其中,
图表具有包括以不同间隔布置的垂直线的图案。
(9A)根据(4A)至(6A)中任一项所述的手术控制设备,其中,
图表具有包括垂直线和水平线的图案,垂直线以比手术图像拾取设备的至少一个图像拾取表面的像素的水平长度更长的间隔布置,并且水平线以比该像素的垂直长度更长的间隔布置。
(10A)根据(1A)至(9A)中任一项所述的手术控制设备,还包括:
警告单元,被配置为基于与由选择单元选择的处理对应的相位的理想值的偏离量来输出警告。
(11A)根据(10A)所述的手术控制设备,其中,
警告单元以基于偏离量在显示单元上显示用于催促更换手术图像拾取设备的警告的方式来控制显示单元。
(12A)根据(1A)至(11A)中任一项所述的手术控制设备,其中,
手术图像拾取设备:具有多个图像拾取表面,多个图像拾取表面具有相对于彼此不同的颜色的光具有灵敏度的不同相位;并且同时对多个图像拾取表面执行图像拍摄,从而拍摄多个图像。
(13A)根据(1A)至(11A)中任一项所述的手术控制设备,其中,
手术图像拾取设备具有一个图像拾取表面,在改变图像拾取表面的位置的同时,多次执行图像拍摄,从而拍摄多个图像。
(14A)根据(1A)至(13A)中任一项所述的手术控制设备,其中,
多个高分辨率图像是分辨率为至少4k分辨率的图像。
(15A)一种手术控制方法,包括:
由手术控制设备针对由手术图像拾取设备拍摄的具有不同相位的多个图像执行多种处理,从而生成分辨率高于多个图像的多个高分辨率图像;并且
基于由手术控制设备在生成步骤中生成的多个高分辨率图像来选择多种处理中的一个。
(16A)一种程序,用于使计算机用作
生成单元,被配置为针对由手术图像拾取设备拍摄的具有不同相位的多个图像执行多种处理,从而生成分辨率高于多个图像的多个高分辨率图像;以及
选择单元,被配置为基于由生成单元生成的多个高分辨率图像来选择多种处理中的一个。
(17A)一种手术系统,包括:
手术图像拾取设备,被配置为拍摄具有不同相位的多个图像;
图表,当通过使用由手术图像拾取设备拍摄的多个图像来选择生成分辨率高于该多个图像的高分辨率图像的处理时,由手术图像拾取设备拍摄图表的图像;以及
夹具,被配置为固定手术图像拾取设备与图表之间的位置关系。
本领域的技术人员应该理解,可以根据设计要求和其他因素发生各种修改、组合、子组合和变更,只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。
附图标记列表
12 CCU
19内窥镜
40优化系统
41夹具
42图表
53红色图像拾取表面
54绿色图像拾取表面
55蓝色图像拾取表面
61线
62、72垂直线
73水平线
207输出单元
233生成单元
234选择单元
236警告单元。
Claims (24)
1.一种医疗系统,包括:
医疗成像装置;以及
电路,所述电路被配置成:
从所述医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,
将所述多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合所述多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且
从所述多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
2.根据权利要求1所述的医疗系统,其中,所述多个第一图像中的每一个对应于不同的颜色。
3.根据权利要求1所述的医疗系统,其中,所述电路被配置为基于参考图像从所述多个第二图像中选择所述一个图像,作为所述输出图像。
4.根据权利要求3所述的医疗系统,其中,所述电路被配置为基于所述多个第二图像中的哪一个与所述参考图像最相似来从所述多个第二图像中选择所述一个图像,作为所述输出图像。
5.根据权利要求4所述的医疗系统,其中,所述电路还被配置为将所选择的一个图像与所述参考图像进行比较,以获得与所述参考图像的偏离量。
6.根据权利要求5所述的医疗系统,其中,所述电路还被配置为当所述偏离量超过预定阈值时,输出警告。
7.根据权利要求1所述的医疗系统,其中,所述医疗成像装置包括三个图像传感器。
8.根据权利要求1所述的医疗系统,其中,所述多个第二图像是其上具有图案的图表的各个图像。
9.根据权利要求8所述的医疗系统,其中,所述图表经由夹具耦接到所述医疗成像装置。
10.根据权利要求1所述的医疗系统,其中,所选择的一个图像具有比所述多个第一图像的任何分辨率更高的分辨率。
11.根据权利要求1所述的医疗系统,其中,所选择的一个图像具有大于4K的分辨率。
12.一种医疗图像处理设备,包括:
电路,所述电路被配置成:
从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,
将所述多个第一图像中的每一个组合多次,以生成多个第二图像,其中,在组合所述多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且
从所述多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
13.根据权利要求12所述的医疗图像处理设备,其中,所述多个第一图像中的每一个对应于不同的颜色。
14.根据权利要求12所述的医疗图像处理设备,其中,所述电路被配置为基于参考图像从所述多个第二图像中选择所述一个图像,作为所述输出图像。
15.根据权利要求14所述的医疗图像处理设备,其中,所述电路被配置为基于所述多个第二图像中的哪一个与所述参考图像最相似来从所述多个第二图像中选择所述一个图像,作为所述输出图像。
16.根据权利要求15所述的医疗图像处理设备,其中,所述电路还被配置为将所选择的一个图像与所述参考图像进行比较,以获得与所述参考图像的偏离量。
17.根据权利要求16所述的医疗图像处理设备,其中,所述电路还被配置为当所述偏离量超过预定阈值时,输出警告。
18.根据权利要求12所述的医疗图像处理设备,其中,所述医疗成像装置包括三个图像传感器。
19.根据权利要求12所述的医疗图像处理设备,其中,所述多个第二图像是其上具有图案的图表的各个图像。
20.根据权利要求19所述的医疗图像处理设备,其中,所述图表经由夹具耦接到所述医疗成像装置。
21.根据权利要求12所述的医疗图像处理设备,其中,所选择的一个图像具有比所述多个第一图像的任何分辨率更高的分辨率。
22.根据权利要求12所述的医疗图像处理设备,其中,所述多个第二图像中的每一个是具有大于4K的分辨率的高质量图像。
23.一种医疗系统,包括:
医疗成像装置;以及
电路,所述电路被配置成:
从所述医疗成像装置获得与多个第一图像相关联的数据,每个第一图像具有不同的相位,
处理与所述多个第一图像中的每一个相关联的数据多次,以生成多个第二图像,其中,在处理与所述多个第一图像相关联的数据多次中的每一次中,在处理中使用不同的候选处理,并且
从所述多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
24.一种医疗图像处理方法,包括:
从医疗成像装置获得多个第一图像,每个第一图像具有不同的相位,
将所述多个第一图像中的每一个组合多次以生成多个第二图像,其中,在组合所述多个第一图像多次中的每一次中,在组合中使用不同的候选处理,并且
从所述多个第二图像中选择一个图像作为用于显示的输出图像,
其中,所选择的一个图像比所述多个第一图像中的任一个质量更高。
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