JP7244926B2 - SURGERY IMAGE DISPLAY DEVICE, CONTROL METHOD FOR SURGICAL IMAGE DISPLAY DEVICE, AND PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、外科手術などの手技の映像を多視点カメラで撮影し、ディスプレー上に表示する映像を選択するシステムに関する。 The present invention relates to a system that selects images to be displayed on a display by capturing images of procedures such as surgical operations with a multi-view camera.
従来、多視点映像のコンテンツを視聴する際の視点を手軽に選ぶことができる視聴インタフェースとして視対象中心の釘づけ視聴インタフェースがすでに提案されている(たとえば非特許文献1)。しかし、これはスポーツや演芸などを行う人間の全身をあらゆる角度から見ることを想定しているものであり、施術者の手元の操作をあらゆる角度から見ることを想定しているものではない。カメラと撮影対象との間に障害物がなければ、どの映像を選択しても撮影対象が含まれているので、どの映像を視点の選択肢に含めても問題はない。しかし、外科手術などの手元の操作を撮影する場合には、カメラと手元の間に施術者の頭や体が入り込んでしまい、手元が見えなくなってしまう問題がある。このような映像には情報的価値がなく、多視点映像の視聴インタフェースとして、このような視点の映像を選択肢に含めるべきではない。視点を選択する際に、情報的価値のない映像を選択してしまった場合には、改めて視点を選択し直さなければならなくなる。
なおこの明細書では、施術者とは、外科医を初めとして
「もの作り
・家具職人 ・刃物職人 ・彫金師 ・炭焼き職人 ・織布技術者
・ガラス製品製造工・窯業技術者 ・七宝工 ・れんが、かわら類製造工
・鋳物工 ・ろうそく製造工 ・金型製作工 など
伝統工芸
・ガラス吹き工 ・人形作家 ・金工 ・竹工芸師 ・刀匠 ・ろう細工職人 ・友禅染
・仏壇、仏具職人 ・和傘職人 ・花火師 ・書道用品の職人 ・和紙職人 ・指物師
・押絵羽子板職人 ・かざり師 ・陶芸家 ・鬼瓦職人 ・漆職人 ・ちょうちん、うちわ、扇子職人
・表具技能士 ・弓、矢師 ・面職人(能面・狂言面・神楽面)・漆器工 など
建築・土木
・左官 ・大工 ・石工 ・宮大工 ・塗装工 ・板金工
・畳職人 ・溶接工 ・電気工事士 ・造園師(庭師) など
食関連
・調理師 ・寿司職人 ・和菓子職人 ・塩職人 ・豆腐職人 ・パン職人 ・清酒製造工
・蕎麦職人 ・コーヒー焙煎の職人 ・味噌職人 ・醤油職人 ・ワイン製造工
・豆腐職人
サービス(ファッション、医療)
・美容師 ・理容師 ・クリーニング師 ・靴職人 ・和裁士 ・エステティシャン
・トータルビューティシャン ・着物着付け師 ・製革工 ・皮革製衣服仕立工
・整体師 ・柔道整復師 ・カイロプラクター ・あん摩マッサージ指圧師
・はり、きゅう(鍼・灸)師 ・手品師 など
芸術
・画家 ・書道家 など」を意味する。Conventionally, a visual object-centered fixed viewing interface has already been proposed as a viewing interface that allows easy selection of viewpoints when viewing multi-viewpoint video content (for example, Non-Patent Document 1). However, this assumes that the whole body of a person who performs sports or performing arts is viewed from all angles, and does not assume that the operator's hand operations are viewed from all angles. If there is no obstacle between the camera and the object to be photographed, the object to be photographed is included regardless of which image is selected. However, when photographing operations at hand such as during surgical operations, there is a problem that the operator's head and body are caught between the camera and the hand, and the hand cannot be seen. Such videos have no informational value, and videos from such viewpoints should not be included in options for viewing interfaces for multi-view videos. When selecting a viewpoint, if a video with no informational value is selected, the viewpoint must be selected again.
In this specification, practitioners include surgeons, as well as “manufacturers, furniture craftsmen, cutlery craftsmen, metal engravers, charcoal burners, weaving technicians, glass product manufacturers, ceramic technicians, cloisonne workers, brick workers, tile manufacturing workers, casting workers, candle manufacturing workers, mold making workers, etc.
Traditional crafts, glass blowers, doll artists, metalworkers, bamboo craftsmen, swordsmiths, wax craftsmen, Yuzen dyeing, Buddhist altar and altar fittings craftsmen, Japanese umbrella craftsmen, fireworks craftsmen, calligraphy craftsmen, Japanese paper craftsmen, joinery craftsmen, oshie battledore craftsmen Decorator, potter, tile craftsman, lacquer craftsman, lantern, fan, folding fan craftsman, mounting technician, archer, arrow craftsman, mask craftsman (Noh mask, Kyogen mask, Kagura mask), lacquerware craftsman, etc.
Architects, civil engineers, plasterers, carpenters, masonry, temple carpenters, painters, sheet metal workers, tatami mat craftsmen, welders, electricians, landscapers (gardeners), etc.
Food-related chefs, sushi chefs, Japanese confectionery artisans, salt artisans, tofu artisans, bakers, sake makers, soba artisans, coffee roasters, miso artisans, soy sauce artisans, wine makers, tofu artisans
Service (fashion, medical)
・Hairdresser ・Barber ・Cleaner ・Shoemaker ・Japanese dressmaker ・Esthetician ・Total beautician ・Kimono dresser ・Leather worker Acupuncturist (acupuncture and moxibustion), magician, etc.
It means an artist, a painter, a calligrapher, etc.
以上のように、外科手術などの手元の操作の多視点映像のコンテンツを視聴する際には、視聴インタフェースにおいて、障害物によって手元が見えなくなっている映像は選択肢から除かれていることが望ましい。 As described above, when viewing multi-view video content of operations at hand such as surgical operations, it is desirable that the viewing interface excludes images in which the hand is obscured by obstacles from options.
また、手術などの医療行為に際しては照明が用いられる。この照明には、治療対象患部に、施術者の身体、特に、頭、腕、手など、および手術器械の陰が生じないようにするため、無影灯が通常用いられている。
この無影灯としては、天井から懸垂するアームの先端に取り付けられ、移動および傾動が可能な円形の支持基体と、この支持基体の中央に配置された中央灯と、この中央灯の周囲に配置され、前記支持基体に取り付けられた複数の周囲灯を備えた構造のものが多く用いられている。
ところで、施術中において、次の手術器械の準備を行う等の施術を補助する者、別室で手術の進行状況を把握する者は、直接、治療患部を観察することができないため、撮影映像により治療患部の状態を知るのが通常である。
このとき、カメラが用いられるが、このカメラは、無影灯の移動、傾動とともに、移動、傾動するのが便利なことから、該無影灯に取り付けられることが多い。無影灯にカメラを備えた例として、特開2000-102547号公報(特許文献1)、国際公開第2015/173851号(特許文献2)が提案されており、無影灯の中央の光源に近接した位置、もしくは無影灯を操作するハンドル部の内部にカメラが設けられている。
この構造のカメラ付き無影灯を用いての施術の場合、治療対象患部に照明が当たっていたとしても、撮影映像では施術者の身体、特に、頭、腕、手など、および手術器械などが映り込んでしまい、該患部が映っていないという状況が生じる。以下に、この課題について詳述する。In addition, illumination is used in medical procedures such as surgery. A surgical light is usually used for this illumination so that the affected area to be treated is not shaded by the operator's body, especially the head, arms, hands, etc., and surgical instruments.
The shadowless light includes a movable and tiltable circular support base attached to the tip of an arm suspended from the ceiling, a center light arranged in the center of the support base, and a center light arranged around the center light. A structure having a plurality of ambient lights attached to the support base is often used.
By the way, during the operation, the person who assists the operation, such as preparing the next surgical instrument, and the person who grasps the progress of the operation in a separate room cannot directly observe the treatment affected area. It is normal to know the condition of the affected area.
At this time, a camera is used, and since it is convenient to move and tilt along with the movement and tilting of the surgical lamp, the camera is often attached to the surgical lamp. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-102547 (Patent Document 1) and International Publication No. 2015/173851 (Patent Document 2) have been proposed as examples in which a camera is provided in a shadowless light. A camera is provided at a close position or inside the handle portion that operates the surgical light.
In the case of treatment using a shadowless light with a camera with this structure, even if the affected area to be treated is illuminated, the captured images show the operator's body, especially the head, arms, hands, etc., as well as the surgical instruments. A situation arises in which the affected area is not reflected in the image. This problem will be described in detail below.
手術における治療対象患部の撮影においては、治療者である施術者の覗き込み動作、手や指の動きまたは手術器械等により、撮影対象である治療対象患部が隠れてしまう視野障害が生じる。視野障害を避けて撮影を完遂するためには、手術中に絶え間なく変化する、治療対象患部と、撮影の障害となりうる施術者、手術器械などとの位置関係に合わせて、カメラの位置、方向、画角を調整することが必要である。ただし実際には、治療対象患部と障害物の位置の変化に合わせて、直ちにカメラの操作を行うことは困難であり、以下に困難を生じる要因を挙げる。 2. Description of the Related Art When photographing an affected area to be treated in surgery, visual disturbance occurs in which the affected area to be imaged is hidden due to the operator's peek, hand or finger movements, surgical instruments, or the like. In order to avoid visual disturbances and complete imaging, the position and direction of the camera should be adjusted according to the constantly changing positional relationship between the affected area to be treated, the operator, surgical instruments, etc., which may interfere with imaging. , it is necessary to adjust the angle of view. However, in practice, it is difficult to immediately operate the camera in accordance with changes in the position of the affected area to be treated and the position of the obstacle.
まず、手術室の現場で上記のようなカメラの操作のための人員を配置することが困難であることが挙げられる。執刀医や助手として手術に参加する外科医である施術者、手術器械を施術者に手渡す器械出し看護師は、手術の進行に集中しているため、撮影映像の状況を術中に把握することは困難である。手術室には、器械出し看護師に追加の手術器械を差し出す外回り看護師が配置されており、業務の合間にカメラの操作を行う場合もある。それでも、治療対象患部と障害物の位置が変わるたびに、直ちにカメラの操作を行うことは困難である。 First, it is difficult to allocate personnel for operating the camera as described above in the operating room. The surgeon who participates in the operation as a surgeon or an assistant, and the nurse who hands the surgical instruments to the operator concentrates on the progress of the operation, so it is difficult to grasp the situation of the captured images during the operation. is. In the operating room, there are circulating nurses who provide additional surgical instruments to the instrument-delivering nurses, and sometimes operate the camera between duties. Even so, it is difficult to operate the camera immediately every time the position of the diseased part to be treated and the position of the obstacle change.
次に、カメラの位置を変化させることが困難である状況があることが挙げられる。手術の場では、治療対象患部は消毒され、手術用ベッドに横たわる患者は滅菌された布で覆われており、施術者、器械出し看護師は手術衣の上に滅菌ガウンを着ており、その周囲には滅菌された手術器械を置く器械台が配置されている。治療対象患部の撮影にあたり、カメラはこれら滅菌状態の人や物に触れることは許されず、カメラが配置されうるのは治療対象患部の真上付近であるか、滅菌状態の人や物からさらに離れた位置となる。また無影灯は通常では治療対象患部の真上付近に配置される。カメラが治療対象患部の真上付近にある場合、カメラの位置を操作しうる外回り看護師は滅菌ガウンを着用していないので、滅菌状態の人や物に触れることなくカメラに近づくことは困難である。 Second, there are situations in which it is difficult to change the position of the camera. At the surgical site, the affected area to be treated is sterilized, the patient lying on the operating bed is covered with a sterile cloth, the operator and the nurse who removes the instruments are wearing sterile gowns on top of the surgical gowns. Surroundings are arranged instrument tables on which sterilized surgical instruments are placed. When photographing the affected area to be treated, the camera is not allowed to touch these sterile people or objects, and the camera can be placed either directly above the affected area to be treated or further away from the sterile person or object. position. In addition, the operating light is usually placed near the affected area to be treated. If the camera is located directly above the affected area to be treated, the circulating nurse who can manipulate the position of the camera is not wearing a sterile gown, making it difficult to approach the camera without touching a sterile person or object. be.
また、特許文献1、特許文献2のように、無影灯に1台のカメラを備えるのみでは、治療対象患部に照明が当たっているものの、カメラと治療対象患部の間に施術者の頭や手などの障害物が介在することによって視野障害が生じる状況が生じうる。このとき、障害物を避けて治療対象患部を撮影するためにはカメラの位置を操作する必要があるが、特許文献1、特許文献2のいずれも、カメラと無影灯が同一の筐体に備わっているために、施術者の動作に合わせてカメラの位置、方向を操作する場合に、これに連動して無影灯の位置、方向も変わってしまい、治療対象患部に照明が当たらなくなる困難を生じる。
In addition, as in
いずれの場合においても共通することは、手術室では、安全な手術の完遂が、良好な映像の撮影よりも優先されるということであり、カメラの操作よりも、治療対象患部への安定した照明が優先される。これらの理由から、特許文献1、特許文献2のいずれのカメラも、障害物による視野障害を避けて治療対象患部の撮影を遂行することは困難である。
What is common to all cases is that in the operating room, the completion of a safe operation takes precedence over the capture of good images. takes precedence. For these reasons, it is difficult for any of the cameras disclosed in
また、撮影中に障害物によるカメラの視野障害が生じたときには、施術者は手術の進行に集中しており、ディスプレーを同時に見ることは不可能であるので、カメラの視野障害が生じていることに気づくことは困難であり、撮影が遂行されていない状況のまま、手術は進行してしまう。 Also, when the camera's visual field is obstructed by an obstacle during imaging, the operator is concentrating on the progress of the surgery and it is impossible to see the display at the same time. It is difficult to notice this, and the operation proceeds without imaging being performed.
一方で、医療の現場で求められる手術の映像において、最も必要な情報は治療対象患部への医療操作の内容であって、撮影映像の視聴者がこれを正確に随時把握するためには、施術者の頭や体、腕や手などの撮影の視野障害を避けて、治療対象患部の撮影を遂行する必要がある。 On the other hand, the most necessary information in surgical images required in the medical field is the content of medical operations on the affected area to be treated. It is necessary to perform imaging of the affected area to be treated while avoiding obstruction of the imaging field of the patient's head, body, arms, and hands.
本発明は、上記のような必要性や状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、手術映像を表示する際に視野障害を可及的に回避するための技術を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above needs and circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for avoiding visual disturbance as much as possible when displaying surgical images. It is in.
上記目的を達成するために、本発明は、複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得する取得部と、各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価する評価部と、フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択する選択部と、前記選択部により選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示する映像表示部と、を備えることを特徴とする手術映像表示装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an acquisition unit that acquires a plurality of image data obtained by photographing the same operative field from different viewpoints using a plurality of cameras, and an image for each frame of each image data. an evaluation unit that evaluates the operating field exposure, which is the degree to which the operating field is reflected in the image data, based on the operating field exposure of each image of the plurality of video data for each frame; Provided is a surgical image display device comprising: a selection unit for selecting image data from among them; and an image display unit for displaying an image of the image data selected by the selection unit on a display device.
本発明によれば、手術映像を表示する際に視野障害を可及的に回避することが可能となる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, visual field disturbance can be avoided as much as possible when displaying surgical images.
<第1の発明>
本願の第1の発明は、複数のビデオカメラで撮影された画像データおよび時間領域に配置されたフレーム列である動画像(映像)データについて、情報処理装置において手を対象とした画像認識を行うことで、手が映像に表示されているものを選択し、もしくは手が映像に表示されていないものを選択しないことで、映像表示部に表示される映像を予め選別して視聴者に提示する。<First Invention>
A first invention of the present application performs image recognition of a hand in an information processing device for image data captured by a plurality of video cameras and moving image (video) data that is a frame sequence arranged in a time domain. By doing so, the images displayed on the image display unit are selected in advance and presented to the viewer by selecting the one in which the hand is displayed in the image or by not selecting the one in which the hand is not displayed in the image. .
本願の第1の発明は、上記のような構成により、手術などの手技に関わる多視点映像の効果的な視聴を支援する機能を提供するものであり、手が障害物によって隠れていたり、カメラの画角から外れてしまったりして映っていないような、情報的価値のない映像を予め選択肢から除き、もしくは手が多数、画面の中心付近に映っているような情報的価値の大きい映像を予め選択して提示することで、視聴者が多くの選択肢のなかから適切な映像を選択する際のストレスを軽減する効果が期待される。 The first invention of the present application provides a function for supporting effective viewing of multi-viewpoint images related to procedures such as surgery, with the configuration described above. Preliminarily exclude images with no informational value, such as those that are out of the angle of view and do not appear, or images with high informational value, such as many hands appearing near the center of the screen. By selecting and presenting images in advance, it is expected that the viewer's stress when selecting an appropriate image from among many options will be reduced.
本願の第1の発明を具体化した実施形態を、以下図面を参照して詳細に説明する。図は説明の都合上模式的に描いてある。なお、本発明の実施の形態に係る多視点映像視聴システムの応用範囲は、以下に示す構成に限定されるものではなく、任意の構成に応用できる。 An embodiment embodying the first invention of the present application will be described in detail below with reference to the drawings. The figures are drawn schematically for convenience of explanation. Note that the application range of the multi-view video viewing system according to the embodiment of the present invention is not limited to the configuration shown below, and can be applied to any configuration.
図1は1台の主カメラ12と2台の副カメラ14からなる3台のビデオカメラで被写体10を撮影した3つの映像が、情報処理装置20の画像取得部22に送られ、制御部24によって選択された映像が映像表示部34を介してディスプレー装置40に送られる、本発明の実施例を示す。ビデオカメラの数は2台以上であって上限はない。各カメラにはカメラIDが付与されている。同時に同一の時間情報を付加した画像データを、それぞれのカメラが自身のカメラID情報とともに画像取得部22に送信する。ある時点で制御部24から映像表示部34に送られる画像データは、画像取得部22に入力された複数の画像データのうち、画像認識部26によって手が認識された手画像データを含む画像データである。画像(映像)選択部32によって選択され映像表示部34に送られる画像データの数は1つとは限らず、複数の画像データが選択される場合がある。情報処理装置20とディスプレー装置40はPC(パーソナルコンピューター)でもよいし、スマートフォンやタブレット端末であってもよい。後述する情報処理装置20の処理および機能は、記憶装置又は記憶媒体(例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ、磁気ディスクなど)に非一時的に格納されたプログラムを、メモリに展開し、プロセッサ(例えば、CPU、GPUなど)が実行することによって、ソフトウェア的に実現されてもよい。あるいは、情報処理装置20の処理及び機能の一部が、ASICなどのハードウェアで実現されてもよいし、クラウドサーバなどの他のコンピューターで実行されてもよい。
In FIG. 1, three video images of an
図2は制御部24におけるアルゴリズムの例を示すフローチャートである。まず、各ビデオカメラで時間同期して撮影された映像は情報処理装置20の画像取得部22に送られ、制御部24に受け渡される。このとき、制御部24では、受け渡されたそれぞれの画像データについて、画像認識部26において、ある時点のフレームにおいて画像に手が表示されている領域である認識領域を認識する(ステップS1、図4の52、54、56、58)。なお画像認識については、従来、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置では、画像上から人の顔や手を検出し、検出した顔を追尾してフォーカスを合わせたり、検出した手の動きに応じて所定の処理を実行したりするものが提案されている。画像から手を認識する方法としては、例えば、色特徴に基づき認識する方法、形状特徴に基づき認識する方法などがある。手術映像が対象画像である場合には、施術者は所定の手術用手袋を装着しているので色特徴を比較的とらえやすい。あるいは、画像認識を容易にするために、特別な色(カメラの視野内に存在する他の物とは明らかに異なる色)の手術用手袋を装着するようにしたり、手術用手袋に画像認識用のマーカーを付しておいてもよい。形状特徴に基づき認識する方法としては、例えば、HOG特徴を用いる方法、手のひらと五指からなる構造を認識する方法などがある。また、ディープラーニングなどの機械学習によって、手の認識器を生成してもよい。また、動画像を対象とした画像認識技術として使用することができるものの例として、Google社が提供しているCloud Video Intelligenceや、マイクロソフト社が提供しているVideo IndexerなどのAPI(アプリケーション・プログラミング・インタフェース)が挙げられる。また、OpenPoseのような姿勢検出アルゴリズムを利用してもよい。
また、手を認識する画像認識の対象画像として、温度分布を画像として視覚的に表示できるサーモグラフィや、被写体までの距離情報を画像として取得可能なデプスカメラなどを用いて得られた画像データを採用してもよい。FIG. 2 is a flow chart showing an example of an algorithm in the
In addition, image data obtained using a thermography, which can visually display the temperature distribution as an image, and a depth camera, which can acquire distance information to the subject as an image, is used as the target image for hand recognition. You may
次に、カウント部28において、各画像データの認識領域の数を数える(ステップS2)。次に、平均点算出部30において、各画像データの認識領域から平均点の座標を算出する(ステップS3、図6の70)。平均点の算出の方法については、後述する。これにより、同一時間における各カメラの画像データのそれぞれに、認識領域の数と、平均点の座標情報が付与された状態となる。これらをもとに、画像(映像)選択部32において、まずは認識領域の数の最大値を確認する(ステップS4)。各画像データのいずれにおいても手が認識されなかった場合、すなわち認識領域の数はいずれの画像データにおいても0である場合には、画像(映像)選択部32は主カメラ12の映像である主映像を選択し(ステップS9)、映像表示部34に送信する。なお、視聴者の操作やコンピューターのアルゴリズムによって、副カメラ14のうちいずれかのカメラを主カメラ12と定義し直すことが可能であり、同時に、主カメラ12は副カメラ14に置き換わることが可能である。
Next, the
ステップS4において認識領域の数の最大値が1以上である場合には、画像(映像)選択部32は認識領域の数が最大値となる画像データを選択する(ステップS5)。このとき、選択される画像データは複数であるかどうかを確認する(ステップS6)。認識領域の数が最大値となる画像データが1つだけであれば、画像(映像)選択部32はこの画像データを含む映像を選択して、映像表示部34に送信する。認識領域の数が最大値となる画像データが2つ以上であれば、画像(映像)選択部32は、これら画像のそれぞれについて、前記平均点の座標から画像の中心点との距離を算出し(図7の90)、この距離が一番小さくなる画像データを含む映像を選択して、映像表示部34に送信する。
If the maximum number of recognition regions is 1 or more in step S4, the image (video)
図3は平均点算出部30において、各画像データの認識領域から平均点の座標を算出するアルゴリズムの例を示すフローチャートである。まず、平均点算出部30は各画像データについてカウント部28で得られた認識領域の数を確認する(ステップS31)。認識領域の数が0、すなわち手が認識されなかった画像データについては、平均点は算出されない(ステップS36)。認識領域の数が1以上であれば、平均点算出部30は画像認識部26で検出された認識領域の座標情報から、それぞれの領域の中心点の座標を算出する(ステップS32。図5に領域を矩形で認識する場合の例を示す。この場合、中心点は矩形の4つの角の座標の平均となる座標に等しい)。次に、認識領域の数が2以上であるかどうかを確認する(ステップS33)。認識領域の数が1の場合は、この領域の中心点が、このカメラ画像の平均点となる(ステップS35)。認識領域の数が2以上の場合は、各認識領域の中心点のすべて座標から、平均値を算出し、これを平均点の座標と定義する(ステップS34、図6の70)。
FIG. 3 is a flow chart showing an example of an algorithm for calculating the coordinates of the average point from the recognition area of each image data in the
なお図2、図3に示したアルゴリズムは一例であって、それぞれのステップの順が入れ替わったり、ステップが追加・削除されたりしても、期待した結果、すなわち、手が認識されない映像が選択されなかったり、手が多く含まれている映像や、手が映像の中心を囲むように配置されている映像が選択されるようなアルゴリズムであれば、本願発明の範囲に含まれ得る。 Note that the algorithm shown in FIGS. 2 and 3 is only an example, and even if the order of steps is changed or steps are added/deleted, the expected result, that is, an image in which the hand is not recognized, is selected. Any algorithm that selects a video with no hands, a video with many hands, or a video with hands positioned around the center of the video can be included within the scope of the present invention.
また、画像取得部22に送られた映像について、制御部24が画像認識から映像の選択を行う処理を行う対象は、全てのフレームの画像データである必要はなく、処理が行われる時間の間隔は、5秒ごと、10秒ごとなど、視聴者の選択やコンピューターのアルゴリズムによって、調整されうる。
In addition, regarding the image sent to the
図4は画像認識部26によって、手が認識された領域である認識領域52、54、56、58の一例を示す図である。この図では該認識領域が矩形である場合を示しているが、認識領域の形状は、楕円や多角形など、どのような形状でもよい。また、分かりやすいように画面に矩形を示しているが、実際のユーザー・インターフェースとしては、矩形は前記ディスプレー装置に表示されなくてもよく、内部的にコンピューター処理が行われていればよい。また、例えば手術を撮影の対象とする場合には、手を治療の対象とする場合もあり、この場合には治療対象の手を認識領域に含めることは望ましくない。よって、画像認識手段においては、手袋を装着した手と、手袋を装着しない手を区別して認識できるものを採用してもよい。
FIG. 4 is a diagram showing an example of
図5は平均点算出部30によって、前記認識領域52、54、56、58の中心点62、64、66、68を求めた例を示す図である。該認識領域52、54、56、58が矩形である場合、該中心点62、64、66、68は矩形の4つの角の座標を平均して求める場合や、対角線の交点を求める場合がある。該中心点の求め方には他にも多くの場合があるが、結果として該中心点と同一もしくは近似される点が算出されるのであれば、どのような方法をとってもよい。また、認識領域が矩形でない場合には、認識領域の面積を算出して、この重心となるような点を中心点とするような方法をとってもよい。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which center points 62, 64, 66 and 68 of the
図6は前記平均点算出部30によって、前記中心点62、64、66、68の平均点70を求めた例を示す図である。該平均点70の座標は、前記中心点62、64、66、68について、それぞれの座標の値から平均値を算出して得られた座標として算出すればよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which an
図7は前記平均点算出部30によって算出された前記平均点70の座標から、画像(映像)選択部32によって該平均点70と映像の中心の点80との距離を求めた例を示す図である。なお、この図における距離とはx座標とy座標の両者を考慮して算出したものを示しているが、例えば、x座標もしくはy座標のいずれか一方を利用して算出してもよい。また、該平均点70と映像の中心の点80との距離90を求めるのは、上記の構成のように画像(映像)選択部32で行ってもよいし、前記平均点算出部30で予め該平均点70と映像の中心点80との距離90を算出してもよく、この場合には、該距離90の値を前記画像(映像)選択部32に受け渡して、映像の選択に利用してもよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the image (video)
第1の発明は、以下のように捉えることができる。
(1)施術者の手により、対象物を処理する際の状態を示す多視点の複数の映像データを得、該映像データを処理しディスプレー装置で表示する多視点映像視聴システムにおいて、
異なった視点で、対象物を処理する施術者の手を同時並行して撮影し、連続する多数の画像データからなる映像データを出力する複数のビデオカメラと、
前記複数のビデオカメラで同時に撮影した複数の映像データを受け取り、処理する情報処理装置を備え、
前記情報処理装置は、
多重受信した複数の映像データについて、個々の画像データを探知し、個々の画像データ中の手に関する手画像データを認識する画像認識部と、
前記複数の画像データの中から、時系列に、前記画像認識部によって手画像データが認識された画像データを選択する画像選択部、および
前記画像選択部により時系列に選択された画像データを前記ディスプレー装置に送信する映像表示部
を備えていることを特徴とする多視点映像視聴システム。
(2)前記映像表示部は、前記画像選択部により時系列に選択された画像データを繋ぎ合わせる編集を行い、前記ディスプレー装置に出力すべき1つの編集映像データを作成し、この編集映像データを前記ディスプレー装置に送信する(1)に記載の多視点映像視聴システム。
(3)前記情報処理装置はカウント部を備え、個々の画像データについて、前記画像認識部によって手が認識された手画像データの領域である認識領域の数を数え、前記画像選択部に送り、
前記画像選択部は前記認識領域の数が多い画像データを選択して前記映像表示部に送る、(1)又は(2)に記載の多視点映像視聴システム。
(4)前記複数のビデオカメラは、1台の主カメラと1台以上の副カメラからなり、
前記情報処理装置はカウント部を備え、個々の画像データについて、前記画像認識部によって手が認識された手画像データの領域である認識領域の数を数え、前記画像選択部に送り、
前記画像選択部はいずれの映像においても前記認識領域の数が0の場合に、主カメラの画像データを選択して前記映像表示部に送る、(1)~(3)のいずれかに記載の多視点映像視聴システム。
(5)前記多視点映像視聴システムは、任意の前記ビデオカメラを前記主カメラと定義することができる、(4)に記載の多視点映像視聴システム。
(6)前記画像認識部は手を認識した前記認識領域の表示された位置と画像における領域を出力し、
前記情報処理装置は平均点算出部を備え、前記画像認識部が出力した1つ以上の前記認識領域の中心点から該中心点の平均点を算出し、前記画像選択部に送り、
前記画像選択部は前記平均点が画像の中心点に近い画像データを選択して前記映像表示部に送る、(1)~(5)のいずれかに記載の多視点映像視聴システム。
(7)前記画像認識部は、手袋を装着した手の画像データのみを認識し、手袋を装着していない手の画像データは認識しない(1)~(6)のいずれかの多視点映像視聴システム。
(8)施術者の手により、対象物を処理する際の状態を示す多視点の複数の映像データを処理し、ディスプレー装置で表示する映像を選択する方法において、
多重受信した複数の映像データについて、個々の画像データを探知し、個々の画像データ中の手に関する手画像データを認識する画像認識ステップと、
前記複数の画像データの中から、時系列に、前記画像認識ステップによって手画像データが認識された画像データを選択する画像選択ステップと、を有することを特徴とする方法。
(9)(8)に記載の方法が、
前記個々の画像データについて、前記画像認識ステップによって手が認識された手画像データの領域である認識領域の数を数えるカウントステップを有し、
前記画像選択ステップが、前記個々の画像データにおける前記認識領域の数が多い画像データを選択する方法。
(10)前記複数の映像データは、1つの主映像データと1つ以上の副映像データからなり、
前記画像選択ステップは、いずれの映像データの同時刻における個々の画像データにおいても前記認識領域の数が0の場合に、主映像データの画像データを選択する、(9)に記載の方法。
(11)(8)~(10)のいずれかに記載の方法が、
前記画像認識ステップにおいて手を認識した前記認識領域の表示された位置と画像における領域を出力し、
前記画像認識ステップが出力した1つ以上の前記認識領域の中心点から該中心点の平均点を算出し、
前記画像選択ステップに送る平均点算出ステップを有し、
前記画像選択ステップは前記平均点が画像の中心点に近い画像データを選択する方法。
(12)前記画像認識ステップは、手袋を装着した手の画像データのみを認識し、手袋を装着していない手の画像データは認識しない(8)~(11)のいずれかの方法。
(13)(8)~(12)のいずれかに記載の方法の各ステップを、情報処理装置もしくは画像認識部に実行させるコンピュータープログラム。
(14)(13)に記載のコンピュータープログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。The first invention can be understood as follows.
(1) In a multi-viewpoint video viewing system in which a plurality of multi-viewpoint video data indicating the state of an object being processed is obtained by a practitioner, and the video data is processed and displayed on a display device,
a plurality of video cameras that concurrently capture the hands of a practitioner processing an object from different viewpoints and output video data consisting of a large number of continuous image data;
An information processing device that receives and processes a plurality of video data simultaneously captured by the plurality of video cameras,
The information processing device is
an image recognition unit for detecting individual image data of a plurality of video data multiplexed and recognizing hand image data relating to hands in the individual image data;
an image selection unit for selecting, from among the plurality of image data, image data in which hand image data is recognized by the image recognition unit in time series; 1. A multi-view video viewing system comprising a video display unit for transmitting video to a display device.
(2) The image display unit performs editing by combining the image data selected in time series by the image selection unit, creates one piece of edited image data to be output to the display device, and displays the edited image data. The multi-view video viewing system according to (1), which transmits to the display device.
(3) the information processing device includes a counting unit, counts the number of recognition regions, which are regions of the hand image data in which hands are recognized by the image recognition unit, for each image data, and sends the number to the image selection unit;
The multi-view video viewing system according to (1) or (2), wherein the image selection unit selects image data with a large number of recognition regions and sends the image data to the video display unit.
(4) the plurality of video cameras are composed of one primary camera and one or more secondary cameras;
The information processing device includes a counting unit, counts the number of recognition regions, which are regions of the hand image data in which the hand is recognized by the image recognition unit, for each image data, and sends the number to the image selection unit,
The image selection unit according to any one of (1) to (3), wherein when the number of recognition regions is 0 in any image, the image data of the main camera is selected and sent to the image display unit. A multi-view video viewing system.
(5) The multi-view video viewing system according to (4), wherein the multi-view video viewing system can define any video camera as the main camera.
(6) the image recognition unit outputs the displayed position of the recognition area in which the hand is recognized and the area in the image;
The information processing device includes an average point calculation unit, calculates an average point of the center points from the center points of the one or more recognition regions output by the image recognition unit, and sends the average point to the image selection unit,
The multi-view video viewing system according to any one of (1) to (5), wherein the image selection unit selects image data in which the average point is close to the center point of the image and sends the image data to the video display unit.
(7) The multi-view video viewing according to any one of (1) to (6), wherein the image recognition unit recognizes only the image data of the gloved hand and does not recognize the image data of the ungloved hand. system.
(8) In the method of processing a plurality of multi-viewpoint image data showing the state of the object being processed by the operator's hands and selecting the image to be displayed on the display device,
an image recognition step of detecting individual image data of a plurality of video data multiplexed and recognizing hand image data relating to hands in the individual image data;
and an image selection step of selecting, from among the plurality of image data, image data in which hand image data has been recognized by the image recognition step in time series.
(9) The method according to (8) is
a counting step of counting the number of recognition regions, which are regions of the hand image data in which hands are recognized by the image recognition step, for each of the image data;
A method in which the image selection step selects image data having a large number of the recognition regions in the individual image data.
(10) the plurality of video data are composed of one main video data and one or more sub-video data;
The method according to (9), wherein the image selection step selects the image data of the main video data when the number of the recognition regions is 0 in the individual image data at the same time of any video data.
(11) The method according to any one of (8) to (10),
outputting the displayed position and the area in the image of the recognition area where the hand was recognized in the image recognition step;
calculating an average point of the center points from the center points of the one or more recognition regions output by the image recognition step;
having an average score calculation step for sending to the image selection step;
The image selection step selects image data in which the average point is close to the center point of the image.
(12) The method according to any one of (8) to (11), wherein the image recognition step recognizes only the image data of the gloved hand and does not recognize the image data of the ungloved hand.
(13) A computer program that causes an information processing device or an image recognition unit to execute each step of the method according to any one of (8) to (12).
(14) A computer-readable recording medium recording the computer program according to (13).
<第2の発明>
次に、本願の第2の発明について説明する。第2の発明の目的は、施術者が撮影を意識せず、手術に集中しながらにして、治療対象患部の撮影を完遂することができ、撮影された映像のいずれかには、高確率に治療対象患部が映っているカメラシステムを提供することにある。<Second invention>
Next, the second invention of the present application will be described. The purpose of the second invention is that the operator can complete the imaging of the affected area to be treated while concentrating on the operation without being conscious of the imaging, and one of the captured images has a high probability. To provide a camera system that captures an affected area to be treated.
本願の第2の発明は、カメラと複数の光源で構成されるカメラユニットについて、光源による照明の範囲がカメラで撮影される範囲に収まるものとし、このカメラユニットを複数配置して無影灯を構成することで、無影灯の複数の光源の集合の内部に複数のカメラが分散して配置されたものとし、治療対象患部にいずれの光源が当たっていた場合においても、同時にこの光源の近傍に位置するカメラによって撮影が完遂される状況を実現する。この状況においては、施術者は撮影の状況を意識することなく、治療対象患部への安定した照明を保ちながら、カメラの位置を変化させずとも、いずれかのカメラにおいて、治療対象患部の撮影を完遂することが可能である。また治療対象患部への安定した照明を改善するために無影灯が移動した場合においても、治療対象患部の撮影はいずれかのカメラにおいて達成される。 A second aspect of the invention of the present application relates to a camera unit composed of a camera and a plurality of light sources, and a shadowless light is provided by arranging a plurality of the camera units so that the range of illumination by the light source is within the range photographed by the camera. With this configuration, it is assumed that a plurality of cameras are distributed and arranged inside a set of a plurality of light sources of the shadowless lamp, and when any light source hits the affected area to be treated, the vicinity of this light source can be detected at the same time. To realize a situation in which photographing is completed by a camera located at . In this situation, the practitioner can capture images of the affected area without changing the position of the camera while maintaining stable lighting on the affected area to be treated without being conscious of the imaging situation. It is possible to complete. Also, even when the surgical lamp is moved to improve the stable illumination of the affected area to be treated, the affected area to be treated can be photographed by any one of the cameras.
本願の第2の発明は、上記目的を達成するため手術などの医療に際し治療対象患部を撮影する無影灯付きカメラ機構、ならび該カメラ機構で撮影された映像を表示するモニター機構を備えたカメラシステムであり、該無影灯付きカメラ機構は、全体の形態は手術に際して一般に用いられる無影灯と同様であり、複数の光源を備え、一般的な無影灯と同様に、移動および傾斜が可能な全体基体と、該全体基体のほぼ中央に滅菌のカバーを装着できる操作ハンドルを備え、該全体基体の中央部に中央カメラユニット、該中央カメラユニットの周囲に少なくとも1つの周囲カメラユニットを備えることを特徴とする。全体的な形態や構成は一般的な無影灯と同様であり、施術者は一般的な無影灯を操作する感覚で治療対象患部に照明を当てることが可能である。 In order to achieve the above object, the second invention of the present application is a camera equipped with a shadowless light-equipped camera mechanism for photographing an affected area to be treated during medical treatment such as surgery, and a monitor mechanism for displaying the image photographed by the camera mechanism. system, the camera mechanism with the surgical light has the same overall form as a surgical light commonly used in surgery, is equipped with a plurality of light sources, and can be moved and tilted in the same manner as a general surgical light. A possible overall base, an operating handle to which a sterile cover can be attached approximately in the center of the overall base, a central camera unit in the center of the overall base, and at least one peripheral camera unit around the central camera unit. It is characterized by The overall form and configuration are similar to those of a general operating light, and the practitioner can illuminate the affected area to be treated as if operating a general operating light.
このとき、前記周囲カメラユニットは、それぞれに備える複数の光源の近傍に周囲カメラを備えており、光源の照明の方向と該周囲カメラの撮影の方向は一致しているため、複数の光源のうちいずれかの照明が治療対象患部に届いている場合には、該患部に到達した光源の近傍に位置する周囲カメラからは、該患部が撮影されている可能性が高い。逆に、照明が治療対象患部に到達していない場合には、撮影されている映像にも該患部は写っていない可能性が高くなるが、該患部に照明が到達していない状況では手術の実施が困難であるので、施術者は前記操作ハンドルを把持して該無影灯付きカメラ機構の前記全体基体を移動および傾動させ、該患部に照明が届くようにすることは、一般的な無影灯における操作と同様であり、この操作によって、該患部がいずれかの光源の近傍のカメラによって撮影される状況に復帰することが可能となる。この操作の間、施術者は撮影の状況を気に留める必要はない。なお、前記周囲カメラユニットには光源が必須であるが、前記中央カメラユニットに光源を設置するかどうかは任意である。 At this time, the surrounding camera unit includes a surrounding camera in the vicinity of a plurality of light sources provided therein. If any of the lights reaches the affected area to be treated, there is a high possibility that the affected area is being imaged by the surrounding cameras located near the light source that has reached the affected area. Conversely, if the illumination does not reach the affected area to be treated, there is a high possibility that the affected area will not appear in the image being captured, but in a situation where the illumination does not reach the affected area, surgery will not be possible. Because it is difficult to implement, it is generally unnecessary for a practitioner to grasp the operating handle to move and tilt the entire base of the surgical light camera mechanism so that illumination reaches the affected area. Similar to the operation in a shadow light, this operation allows a return to the situation where the affected area is imaged by a camera near any light source. During this operation, the practitioner does not need to be concerned about the imaging situation. A light source is essential for the peripheral camera unit, but it is optional whether or not the central camera unit is provided with a light source.
前記モニター機構には複数のカメラの映像が入力され、ディスプレー装置に表示される映像は初期設定では中央カメラのものが望ましいが、手術の状況によっては周囲カメラの映像のほうが多くの情報を有する場合があり、該モニター機構に備える操作装置を操作することで、該ディスプレー装置の映像を切り替えたり、複数の映像を同時に表示したりすることができる。 Images from a plurality of cameras are input to the monitor mechanism, and the image displayed on the display device is preferably that of the central camera in the initial setting, but depending on the surgical situation, the images of the surrounding cameras may have more information. By operating an operation device provided in the monitor mechanism, it is possible to switch images on the display device or display a plurality of images at the same time.
本願の第2の発明は、上記のような構成により、手術などの医療に関わる動画の効果的な活用を支援する機能を提供するものであり、
・施術者は撮影を意識することなく、従来の無影灯を操作するのと同じ感覚で手術を行うのみで、治療対象患部の撮影を完遂できる。
・撮影のための人員を配置する必要がない。
・障害物によるカメラの視野障害が生じるときには、同時に光源の照明も治療対象患部に届かなくなるため、施術者が視野障害の発生に気付くことができ、照明を当てるために無影灯付きカメラ機構を移動、傾動させることで、視野障害も改善させることができる。
・ディスプレーに、より確実に治療対象患部の映像を表示することが可能となり、手術に関わる外回り看護師、麻酔科医、手術の見学者である医師や学生、手術室の管理者などのスタッフが、より正確な手術の進行状況を、実際に手術が行われている現場を施術者の背後から覗き込まなくても把握でき、手術室の効率的な運営や、汚染の減少による創部感染の発生数の減少などが期待される。
・その他、医療の現場において、手術を含めた医療処置を撮影した映像の用途については、医療事故の原因の究明や、患者へのより具体的な説明による満足度の向上、外科医や若手医療スタッフの教育の改善などの効果が期待できる。The second invention of the present application provides a function to support effective utilization of moving images related to medical care such as surgery with the above configuration,
・The operator can complete imaging of the affected area to be treated simply by performing the operation with the same feeling as operating a conventional operating light without being conscious of imaging.
・There is no need to allocate personnel for filming.
・When obstructions obstruct the field of view of the camera, the illumination from the light source will not reach the affected area to be treated. Visual impairment can also be improved by moving and tilting.
・It is possible to display the image of the affected area to be treated more reliably on the display, and staff such as nurses involved in surgery, anesthesiologists, doctors and students who are observers of surgery, and administrators of the operating room , more accurate surgery progress can be grasped without having to peer into the actual site of surgery from behind the operator, efficient operation of the operating room and occurrence of wound infection due to reduction of contamination. It is expected that the number will decrease.
・Other uses of video footage of medical procedures, including surgery, in medical settings include investigating the causes of medical accidents, improving patient satisfaction through more specific explanations, and improving surgeons and young medical staff. It can be expected to have effects such as improving the education of
なお歯科医療の領域においては、特開2012-120812号公報(特許文献3)に、複数のビデオカメラによる多視点映像を出力するビデオカメラシステムに無影灯を組み合わせる手段が提案されているが、単純にこの手段を、全身を扱う医科の手術に流用しても、良好な撮影は達成し得ない。 In the field of dental care, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-120812 (Patent Document 3) proposes means for combining a shadowless light with a video camera system that outputs multi-viewpoint images from a plurality of video cameras. Even if this means is simply applied to a medical operation that treats the whole body, good imaging cannot be achieved.
まず、歯科における治療対象患部を多視点から撮影するためには、口腔の入り口である口裂や、上下の切歯の間を通して、少なくとも大臼歯までの深さの構造を複数のカメラで撮影できるように、ビデオカメラを配置する必要がある。口裂は成人男性でも6cm大程度までの広さであって、上下の切歯間の距離は5cm程度までであり、第三大臼歯までの深さも6cm程度である。歯科における診察の体勢で歯科医が無影灯を操作するためには、無影灯は高くても患者から60~70cmの位置にあるので、この距離から口裂や切歯間を通して第三大臼歯を複数の視点から撮影するためには、カメラ間の距離は15cm程度以内に配置する必要がある。もちろん、小児や女性などで口が小さい場合には、カメラはより近い位置に配置されていなければならない。これでは、手術の際に視野障害を生じうる施術者の頭の幅よりも狭い距離しかカメラが離れておらず、医科の手術において治療対象患部を撮影することは困難である。医科の手術では、歯科の診療よりも広い身体範囲を治療対象とし、治療に携わるスタッフの人数も多いことから、治療対象患部に良好な照明を当てるためには、無影灯は少なくとも50cm大程度の広さに光源を備える必要がある。カメラと光源の位置関係に留意しなければ、この無影灯に複数のカメラを備えたところで、前述したように、治療対象患部に照明は当たっているものの、カメラでは撮影されていない状況が生じる。この状況に気付くためには、第三者がディスプレーを監視する必要があり、撮影が達成されていない状況から復帰するためには、やはり無影灯ごとカメラの位置、方向を操作する必要があり、これは治療の進行に支障を生じ、患者に危害を生じるおそれもある。 First of all, in order to photograph the affected area to be treated in dentistry from multiple viewpoints, multiple cameras can photograph the cleft, which is the entrance to the oral cavity, and the structures at least down to the molars through the space between the upper and lower incisors. so you need to place a video camera. Even in adult males, the cleft is about 6 cm wide, the distance between the upper and lower incisors is about 5 cm, and the depth to the third molar is about 6 cm. In order for the dentist to operate the operating light in the position of examination in dentistry, the operating light should be at a distance of at most 60 to 70 cm from the patient. In order to photograph molar teeth from a plurality of viewpoints, it is necessary to arrange the cameras within a distance of about 15 cm. Of course, if the mouth is small, such as a child or a woman, the camera should be placed at a closer position. In this case, the distance between the cameras is narrower than the width of the operator's head, which may cause visual disturbance during surgery, and it is difficult to photograph the affected area to be treated in medical surgery. Medical surgery treats a wider range of the body than dental care, and the number of staff involved in the treatment is large. It is necessary to provide a light source in the area of . If we do not pay attention to the positional relationship between the camera and the light source, even if this operating light is equipped with multiple cameras, as described above, the affected area to be treated will be illuminated, but not captured by the camera. . In order to notice this situation, it is necessary for a third party to monitor the display, and in order to recover from the situation in which shooting is not achieved, it is necessary to operate the position and direction of the camera together with the operating light. , which interferes with the progress of therapy and may cause harm to the patient.
次に、本願の第2の発明を具体化した実施形態を、以下図8以降を参照して詳細に説明する。図は説明の都合上模式的に描いてある。 Next, an embodiment embodying the second invention of the present application will be described in detail below with reference to FIG. 8 and subsequent drawings. The figures are drawn schematically for convenience of explanation.
図8はカメラシステム110が1台の中央カメラユニット116と6台の周囲カメラユニット126からなる本発明の実施例を示す。無影灯の光源は中央カメラユニットの光源124については必須ではなく、周囲カメラユニットの光源132については図1の実施例のように周囲カメラ130を取り囲むように配置してもよいし、並列するように配置してもよい。中央カメラ122は図8の実施例のように操作ハンドル120に並設してもよいし、操作ハンドル内に設置してもよい。各カメラの映像はモニター機構140のディスプレー装置142に表示される。無影灯付きカメラ機構112とモニター機構140の数は、最小で1対1であるが、多対1、1対多、多対多のいずれの場合もありうる。モニター機構140は手術室において壁面に固定される場合や、カートに乗せて移動可能な場合に限らず、院内ネットワークを介して手術室や医局のスタッフルームに設置される場合、患者の同意があれば他施設に設置されてインターネットを介して手術の状況をライブサージャリーとして視聴される場合がありうる。ディスプレー装置142に表示する映像は操作装置144を用いて選択が可能である。操作装置144はモニター機構140に設置されたボタンであったり、マウスやキーボードであったりする場合や、ディスプレー装置142がタッチパネルとなっている場合、モニター機構140に無線で接続するリモートコントローラーである場合、これらの組み合わせである場合がありうる。リモートコントローラーを滅菌されたビニール袋に入れれば、滅菌ガウンを着たスタッフでも映像の選択が可能となる。ディスプレー装置142は表示されている映像の一部を拡大して表示することが可能であり、治療対象患部が小さく映っている場合には、該患部を選択して拡大して表示することができる。これはディスプレー装置142にポインタを表示してマウスなどで操作すること、もしくはディスプレー装置142がタッチパネルとなっていることによって、拡大すべき領域の選択が可能となる。
FIG. 8 shows an embodiment of the invention in which the
図9は操作装置144が中央カメラ122と6台の周囲カメラ130の映像の中からディスプレー装置142に表示する映像を選択する構成を示す。手術の現場では、ディスプレーの映像を視聴するのは施術者ではなく手術室看護師や、手術には参加していない見学者が主である。本発明では、撮影された複数の映像をモニター機構で選択して表示し、拡大する手段を提供する。各映像のそれぞれについて表示のオンとオフを指定することができ、指定のない場合は中央カメラ122の映像のみをディスプレー装置142に表示する。オンと指定されたカメラの数に応じてディスプレー装置の画面の領域を自動的に分割して映像を並べて表示するが、分割の大きさの比率や、それぞれの映像の配置の順は操作装置144で調整できる。またそれぞれの分割された領域に表示された映像について、映像の拡大が可能である。
FIG. 9 shows a configuration in which the
図10は録画ユニット162が中央カメラ122と6台の周囲カメラ130の映像を同時に入力する構成を示す。図示していない録画の開始と停止を操作するスイッチを備え、一つのスイッチの操作ですべてのカメラの録画の開始と停止を行う。スイッチは録画ユニットに備える場合と、図8に例示した操作ハンドル120に備える場合と、リモートコントローラーに備える場合と、これらの組み合わせである場合がありうる。
FIG. 10 shows a configuration in which the
図11は中央カメラ122と2台の周囲カメラ130で同時に撮影された複数の映像を、共通の撮影日時を付加して録画装置164に記録して、出力手段168を介して、任意の組み合わせでの複数の動画を、記録された撮影日時信号付加装置166からの撮影日時信号Sg1を揃えて同時に再生し、映像をモニター機構140のディスプレー装置142に表示する場合の実施形態例を示す。複数の動画を同時に再生する場合、撮影された現実時間を合わせて同一の場面を再生するためには、各動画に記録される録画時間にずれがある場合に、再生時間の細かな調整を行う必要がある場合があった。本発明では、この手間をなくすために、複数の映像を記録の時間を合わせて同時に並行して録画する手段、これら複数の録画映像を撮影の時間をあわせて同時に再生もしくはデータに出力する手段を提供する。本発明では、共通の撮影日時信号Sg1により撮影日時を揃えて複数の動画を再生することで、別カメラの映像へ時間のずれのなく画面の切り替えをしたり、同時に表示したりすることが可能である。なお周囲カメラ130は模式的に2台で図示したが、実際には、視野障害のおそれを回避する効果的な撮影のためには3台以上の周囲カメラ130で中央カメラ122を取り囲む構成であることが望ましい。録画ユニット162は図11に例示したようにモニター機構140と離れて構成されている場合もあれば、モニター機構140の内部に組み込まれている場合がありうる。また、出力手段168は図11に例示したように録画ユニット162に備えられている場合もあれば、録画ユニット162がモニター機構140に組み込まれている状況においては、操作装置144が出力手段168の役割を担う場合がありうる。また図11に例示したように動画の出力先がディスプレー装置142である場合には、同時に出力された複数の動画を同時に再生しながら、操作装置144を介して、図2で例示した際と同様に、ディスプレー装置142に表示する動画の選択や、画面の構成の調整が可能である。また、出力先がディスプレーでなくDVDなどの記憶媒体である場合もありうるが、この場合には、複数の動画のうちから任意の動画を選択して独立した動画ファイルとして出力する場合や、任意の組み合わせの動画を任意の配置で並べて表示した一つの動画ファイルとして出力する場合がありうる。
In FIG. 11, a plurality of images taken simultaneously by the
図12はリンク装置182によって操作ハンドル120とそれぞれの周囲カメラユニット126の傾動ユニット184を機械的にリンクし、操作ハンドル120の回転によって、傾動ユニット184を操作する実施形態例を示す。リンク装置182は、図示していない傘歯車やヘリカルギアーを用いて回転の力の方向を変換し、傾動ユニット184に機械的に力を伝達する場合がありうる。なお図12では周囲カメラユニット126は円形であり、この円の直径に一致する軸で回転することで、無影灯付きカメラ機構112の中央に対する傾動を行うように例示しているが、周囲カメラユニット126の形状は円形に限らず、また、傾動の方式は無影灯付きカメラ機構112の中央に対するものであれば、傾動の中心や支点が周囲カメラユニット126の中心からずれていてもよい。また他の形態例として、リンク装置182は電子信号を伝達し、傾動ユニット184に備えるモーターを作動して、傾動を達成する電動式のものであってもよい。
FIG. 12 shows an embodiment in which the
図13は前記無影灯付きカメラ機構にカメラの映像の方向を知らせるガイド光照射装置を備えた場合に、撮影対象190に照射するガイド光の実施形態例を示す。映像の垂直方向に沿ったガイド光192と、映像の水平方向に沿ったガイド光194を撮影対象190に照射することにより、施術者はディスプレーで映像を確認することなく、ガイド光を見ながら無影灯付きカメラ機構を操作して、映像に写る撮影対象190の傾きの調整が可能である。ガイド光は線状光の組み合わせで、一方向に映像の特定の方向を示すポインタを表示すべきである。本例では矢頭を付した線状光192で垂直方向の上方を示しているが、この形態は任意である。複数のカメラの映像の傾きが水平方向に平行であれば、該ガイド光照射装置は一つで十分であるが、そうでなければ、前記カメラユニットに一つずつ備えてもよい。
FIG. 13 shows an embodiment of the guide light irradiated to the photographing
ガイド光の照射は、無影灯付きカメラ機構を移動、傾動した際に自動で出力し、一定時間経過したら自動で消灯されるのが望ましい。前記無影灯付きカメラ機構の移動および傾動が生じたことの検知は、加速度センサーが用いられる。もちろん、加速度センサーに限らず、該無影灯付きカメラ機構の移動や傾動、該周囲カメラユニットの傾動に必要な関節の角度を計測する内界センサーなどの手段によって、これら運動の発生を検知する場合もありうる。
また、前記ガイド光は人体、特に眼球への安全性を確保する必要がある。It is preferable that the irradiation of the guide light is automatically output when the camera mechanism with the shadowless lamp is moved or tilted, and that the guide light is automatically extinguished after a certain period of time has elapsed. An acceleration sensor is used to detect the occurrence of movement and tilting of the surgical light-equipped camera mechanism. Of course, the occurrence of these motions is detected not only by the acceleration sensor, but also by means such as an internal sensor that measures the movement and tilting of the camera mechanism with the shadowless light and the angles of the joints required for the tilting of the peripheral camera unit. It is possible.
Also, the guide light must be safe for the human body, especially the eyeball.
図14は無影灯付きカメラ機構112にマイク202を備え、録音装置204、音声出力装置206に音声を出力するマイク202を備えた本発明の実施例である。手術においては、スタッフの会話も重要な情報である。特に、滅菌ガウンを着て手術に参加するインターンのスタッフに指導を行う場合には、手術中にメモを取ることはできないので、指導された内容を正確に記憶することは困難である。また、指導の内容は手術室看護師や見学者にも共有されるに値するが、施術者の発声の音量が十分でなく、周囲の人間には聞き取れない場合がある。説明の都合上、図8の中央カメラ122、モニター機構140などを省略しているが、これらの構成は図8と同様である。図14にはマイク202は操作ハンドル120に並設する場合を例示しているが、効果的な収音のためには、施術者に近い操作ハンドル120の先端付近にマイク202が設置されることが望ましい。また、手術室には心電図や血中酸素飽和度をモニターする生体モニターや、電気メスなどの医療機器が発する音が響き渡っている場合があるため、マイク202はノイズキャンセリングの機能を備え、照明および撮影の方向に沿った単一指向性のマイクであることが望ましい。
FIG. 14 shows an embodiment of the present invention in which a
図15は図11にマイク202、音声出力装置206、録音装置204を追加した本発明の実施例である。音声出力装置206は図示のようにモニター機構140に組み込まれている場合の他に、独立に備えられる場合や、イヤホンのようにスタッフが装用する機器である場合がありうる。録音装置204は、図示のように録画ユニット162に組み込み、同時に記録される動画と同一の撮影日時を付加して録音を行うことが望ましい。動画の出力においては、出力手段168を介して、撮影日時を揃えて動画と音声を同時に出力することが可能である。共通の撮影日時を揃えて複数の動画および音声を再生することで、別カメラの映像へ時間のずれのなく画面の切り替えをしたり、同時に表示したりすることが可能である。
FIG. 15 shows an embodiment of the present invention in which a
図16は無影灯付きカメラ機構112の中央カメラ122が半天球カメラもしくはステレオカメラもしくは赤外線カメラ222であり、操作ハンドル120の先端にいずれかのカメラ222が備えられている本発明の実施例である。
手術室においては、治療対象患部の映像のみでなく、スタッフや手術器械の配置や操作など、広範囲の状況が把握されることが望ましい。本発明では、半天球カメラによって広範囲の映像を取得する手段を提供する。半天球カメラを用いる場合、半天球カメラとは別に中央カメラが中央カメラユニット116に備えられる場合がありうるが、この場合においても、360°に渡って映像障害のない映像を得るためには、半天球カメラは操作ハンドル120の先端に設置されることが望ましい。なお、図16においては図8におけるモニター機構140は省略して図示しているが、半天球カメラ222の映像も他のカメラと同様にモニター機構140に入力され、操作装置144によって映像の選択や拡大範囲の調整が可能である。FIG. 16 shows an embodiment of the present invention in which the
In the operating room, it is desirable to grasp not only images of the affected area to be treated, but also a wide range of conditions such as the arrangement and operation of staff and surgical instruments. The present invention provides means for acquiring a wide range of images by a hemisphere camera. When a semi-spherical camera is used, a central camera may be provided in the
また、治療対象患部の状況を把握するうえで、二次元表示の映像で得られる情報は、三次元表示の映像で得られる情報に劣る。本発明では、ステレオカメラ222によって三次元で映像を表示する手段を提供する。ステレオカメラを用いる場合、前記ディスプレー装置142の映像を二次元で表示するか三次元で表示するかは前記モニター機構140の前記操作装置144で選択できる。ステレオカメラ222は前記中央カメラ122もしくは前記周囲カメラ130のうち任意の2台を組み合わせたものでもよいし、いずれか1台以上のカメラ自体がステレオカメラ222であるものでもよい。
In addition, in terms of grasping the condition of the affected area to be treated, the information obtained from the two-dimensional display image is inferior to the information obtained from the three-dimensional display image. The present invention provides means for displaying images in three dimensions by the
また、手術室ではしばしば赤外線カメラを用いて治療対象患部の評価を行う場面があるが、このとき、該患部の付近に赤外線カメラを滅菌の袋に入れて持ち込んで撮影を行う手間がある。本発明では、この手間を省略して赤外線カメラの映像を表示する手段を提供する。赤外線カメラを用いる場合、前記中央カメラ122もしくは前記周囲カメラ130のうち1台が赤外線カメラであるか、赤外線カメラに切り替えることが可能であればよい。
In addition, an infrared camera is often used in an operating room to evaluate an affected area to be treated. At this time, it is troublesome to bring the infrared camera into the vicinity of the affected area in a sterilized bag and take pictures. The present invention provides a means for displaying the image of the infrared camera by omitting this trouble. When infrared cameras are used, it is sufficient if one of the
図17は操作ハンドル120の側面にスイッチ234、236、242、246、248を備え、施術者が手術の間に操作することで、電子信号を介して、光源、画角、各カメラのピントの自動調節機能の作動の切り替え、録画ならびに録音の開始と停止を行うことができ、また各カメラのピントの自動調節機能は傾動検知部244によりユニット基体の傾動を検知することによっても作動することができる本発明の実施例における構成を示す。従来、カメラの設定や録画、録音の操作は、滅菌ガウンを着ているスタッフには行えないため、手術室の人員が不足しており、滅菌ガウンを着ていないスタッフがいない場合には操作が困難であった。本発明では、一般の無影灯において滅菌のカバーが装着されるハンドル部に光源、カメラの画角、オートフォーカス設定、録音、録画の操作を行う手段を備えたカメラシステムを提供する。操作ハンドル120は手術の実施に当たっては滅菌ガウンを着た施術者でも操作できるように、滅菌されたカバーを装着される。このとき、スイッチ234、236、242、246、248の操作に支障がないように、該カバーはビニールや薄いプラスチックなどの透明で柔らかい素材から作製されたものであることが望ましい。また、スイッチ234、236、242、246、248の位置は、無影灯付きカメラ機構の全体を移動ならびに傾動させる、もしくは周囲カメラユニットを傾動させるために操作ハンドル120に触れたときに、誤って該スイッチ234、236、242、246、248を作動してしまうおそれのないように配置する必要がある。
なおカメラの自動調節機能は、カメラと治療対象患部との位置関係が変わった場合に自動で作動することが望ましいが、カメラと該患部との位置関係が変わりうる前記無影灯付きカメラ機構112の移動および傾動、もしくは前記周囲カメラユニット126の傾動が生じたことの検知は、前記周囲カメラユニット126のいずれかに備えた加速度センサーを用いれば、これらのいずれの運動についても検出が可能であるので、加速度センサーを用いることが望ましい。もちろん、加速度センサーに限らず、該無影灯付きカメラ機構112の移動や傾動、該周囲カメラユニット126の傾動に必要な関節の角度を計測する内界センサーなどの手段によって、これら運動の発生を検知する場合もありうる。FIG. 17
It is desirable that the automatic adjustment function of the camera automatically operates when the positional relationship between the camera and the affected area to be treated changes. , or the occurrence of tilting of the surrounding
図18は記録された複数の動画252、254および音声256を外部レコーダに出力する際に、記録が行われたすべての時間に渡ってデータを出力するのではなく、撮影時間の範囲T1~T2を限定してデータの出力を行う場合に、各データを同位置の時間の範囲でデータとして切り出し、各動画に音声を合成して出力する本発明の実施例を示すものである。本発明では図11ならびに図15で示したように、いずれの動画データもしくは音声データでも、同一の撮影日時データを共有しているため、データを切り出す時間の範囲T1~T2を指定すれば、一括で複数の動画データの分割が可能である。
FIG. 18 shows that when outputting a plurality of recorded moving
図19は前記ディスプレー装置が映像障害を認識したときに映像を切り替えるアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。モニター機構を操作する滅菌ガウンを着ていないスタッフが手術室にいない場合には、ディスプレーに表示された映像を切り替えることが困難であり、手術の助手や器械出し看護師が映像を切り替えたい場合に不便を生じる。本発明では、表示された映像が映像障害によって治療対象患部を表示していないことをモニター機構が検知し、自動で別の映像に切り替わりうる手段を備えたカメラシステムを提供する。図9で説明したように、映像の指定を行わない場合、該ディスプレー装置には中央カメラの映像が表示される(ステップS101)。該ディスプレー装置は、表示する映像が該患部を表示していない可能性が高いことを、映像の画素の構成から検知し、自動で別のカメラの映像に切り替わることができる。手術においては、該患部の映像の画素は肌色や赤色などで構成される範囲が大きく、該患部が撮影されていないときに表示される映像の画素は、該患部の周囲を覆う清潔な布や手術衣や帽子の一般的な色である青色や緑色であったり、施術者の手袋の色である緑色であったりする。該ディスプレー装置は、映像の一定の割合の範囲を青色や緑色の画素が占めたときに、映像障害が生じたものと認識する(ステップS102)。ステップS102でYESであれば、監視時間タイマーをセットする(ステップS103)。タイマーセット時間が経過するまでは、映像障害が持続しているかどうかの認識を継続する(ステップS104)。映像障害がなくなっていればステップS105でYESとなり、中央カメラの映像の表示を継続する。映像障害が継続していればステップS105でNOとなり、タイマーセット時間が経過するまで映像障害のモニターを継続する。映像障害が継続したままタイマーセット時間が経過すると、ステップS104でYESとなり、自動で別のカメラの映像に切り替わって映像を表示する(ステップS106)。以下、表示されている映像について、同様に映像障害を検知し、自動で別のカメラの映像に切り替わることが可能である(ステップS107~S111)。この映像障害の認識は、複数の映像を同時に表示している場合にはそれぞれの映像について同時に実行される。また、表示していない映像についても、バックグラウンドで同様に映像障害の監視を行うことによって、切り替わる先の映像を、映像障害の生じていない映像に指定することも可能である。 FIG. 19 is a flow chart showing an example of an algorithm for switching images when the display device recognizes an image failure. If there are no staff in the operating room who do not wear sterile gowns to operate the monitor mechanism, it is difficult to switch images displayed on the display. cause inconvenience. The present invention provides a camera system having means for automatically switching to another image when the monitor mechanism detects that the displayed image does not display the affected area to be treated due to image disturbance. As described with reference to FIG. 9, when no image is designated, the image of the central camera is displayed on the display device (step S101). The display device can detect from the pixel configuration of the image that there is a high possibility that the displayed image does not display the affected area, and can automatically switch to another camera's image. In surgery, the pixels of the image of the affected area have a large range of colors such as skin color and red. It can be blue or green, the common colors of surgical gowns and caps, or green, the color of the practitioner's gloves. The display device recognizes that an image disturbance has occurred when a certain proportion of the image is occupied by blue or green pixels (step S102). If YES in step S102, a monitoring time timer is set (step S103). Until the timer set time elapses, it continues to recognize whether or not the image disturbance continues (step S104). If there is no image obstruction, YES is determined in step S105, and the image of the central camera is continued to be displayed. If the image failure continues, NO is determined in step S105, and the image failure monitoring continues until the timer set time elapses. If the timer set time elapses while the image disturbance continues, YES is determined in step S104, and the image is automatically switched to another camera and displayed (step S106). After that, it is possible to detect a video failure in the displayed video in the same way and automatically switch to the video of another camera (steps S107 to S111). This recognition of image disturbance is performed simultaneously for each image when a plurality of images are displayed simultaneously. In addition, it is also possible to designate the image to be switched to as a video with no image disturbance by similarly monitoring the image disturbance in the background for the image that is not displayed.
図20は中央カメラ122およびそれぞれの周囲カメラ130の近傍に距離計測装置272を備え、モニター機構140に備えるCPU274によってディスプレー装置142に表示する映像を自動で選択する本発明の構成例を示す。距離計測装置272は、レーザー距離計を用いる場合には、光源にレーザークラス1(近赤外線)を採用し、人体、特に眼球への安全性を確保することが好ましい。それぞれの距離計測装置172の計測値はCPU274に伝達され、該CPU274は、治療対象患部を撮影していた状況における計測値から、一定の時間に渡ってこの値が大きく変化した場合に、該距離計測装置272の近傍に位置するカメラ122、130の映像を、ディスプレー装置142で表示されないように制御することが可能である。
FIG. 20 shows a configuration example of the present invention in which a
図21は、動画データ282、音声データ288の内容をそれぞれ動画認識手段284および音声認識手段290によって自動認識し、文字列データを作成し、撮影時間情報に文字列のタグ情報を付加してリストデータ286、292を作成する本発明の構成を示す。記録された動画は長時間であり、全体的な色調や構成は単調であることが多く、再生したい手術の場面の記録時間を同定することはしばしば困難である。これに対する手段として動画の視聴者が手動でタグ情報を動画に追加する方法があるが、大きな手間を要する。本発明では、記録された映像、音声を機械的に自動認識し、データの時間情報に文字列のタグ情報を付加することで、記録の時間情報を検索可能とすることで、再生したい場面が同定されうる手段を提供する。動画認識手段284、音声認識手段290の具体例としては、それぞれ、Google社が提供しているCloud Video IntelligenceおよびCloud SpeechのAPI(アプリケーション・プログラミング・インタフェース)が挙げられる。ただし、実際には、動画データ182および音声データ288には患者情報が含まれるため、Google社のサーバーとの連絡が必要である該APIを使用する場合には、予め患者の許可を得る必要がある。院外のネットワークを介さずに本発明を実施するためには、院内に動画認識手段284、音声認識手段290を構築しての運用が求められる。
FIG. 21 automatically recognizes the contents of moving
第2の発明は以下のように捉えることができる。
(15)手術などの施術行為に際し用いられ、治療対象患部および/または施術者の手許を固定画及び動画で撮影できる無影灯付きカメラ機構、ならびにこのカメラ機構で撮影された映像を表示するモニター機構を備えたカメラシステムにおいて、前記カメラ機構は、移動および傾斜が可能な全体基体、この全体基体のほぼ中央に配設された中央カメラユニット、および前記全体基体に設けられ、前記中央カメラユニットの周囲に配設された少なくとも1つの周囲カメラユニットを備え、前記中央カメラユニットは、中央ユニット基体、この中央ユニット基体の中央部に立設され、施術者の操作により、前記カメラ機構全体を移動および傾動させることができるようになっている操作ハンドル、およびこの操作ハンドルに内蔵もしくは隣接して配設された中央カメラを備え、前記周囲カメラユニットは、それぞれ、周囲ユニット基体、この周囲ユニット基体に配設された周囲カメラ、および前記周囲ユニット基体に、前記周囲カメラに隣接して配置された複数の光源を備え、前記中央カメラと周囲カメラは、それぞれ異なった視点で、治療対象患部および/または施術者の手許を固定画及び動画で同時に撮影できるようになっており、前記モニター機構は、通常は前記中央カメラの映像を表示する少なくとも1台のディスプレー装置、および視聴者の操作により、該ディスプレー装置に表示される映像を周囲カメラが撮影した映像からも選択することが可能な操作装置を備えていることを特徴とするカメラシステム。
(16)前記中央カメラユニットは、前記中央カメラの近傍に配置された複数の光源を備え、これら複数の光源は無影灯を構成している(15)に記載のカメラシステム。
(17)前記操作装置は、前記中央カメラユニットおよび前記周囲カメラユニットの撮影した映像のうち、2つ以上の映像を組み合わせて前記ディスプレー装置に表示させることができる機能を有している(15)または(16)に記載のカメラシステム。
(18)前記中央カメラユニットおよび前記周囲カメラユニットで撮影されたそれぞれの映像を並行して同時に録画する録画ユニットを更に備えた(15)~(17)のいずれかに記載のカメラシステム。
(19)前記録画ユニットは、前記中央カメラユニットおよび前記周囲カメラユニットで同時に撮影された2つ以上の映像を、撮影された時間を同期して同時に再生することができる(18)に記載のカメラシステム。
(20)前記周囲カメラユニットは、前記周囲ユニット基体を傾動させる傾動ユニットを更に備え、前記操作ハンドルと該傾動ユニットはリンク装置を介して連絡しており、前記操作ハンドルは回転軸に沿って回転させることで、該リンク装置を介して前記傾動ユニットを作動して、前記周囲カメラユニットの基体を、前記中央カメラユニットに対して傾動させることによって、前記周囲カメラの方向を調整することが可能な(15)または(16)に記載のカメラシステム。
(21)前記無影灯付きカメラ機構は、前記中央カメラもしくは前記周囲カメラのいずれかのカメラの映像の縦横方向を示す光線であるガイド光を撮影対象に照射するガイド光照射装置を備え、ディスプレーを見なくても撮影された映像の治療対象患部に対する傾きを知ることができる(15)~(20)のいずれかに記載のカメラシステム。
(22)手術中の会話を含む音声情報を取得するマイクを備え、更に取得した音声情報を記録する録音装置、取得した音声を出力する音声出力装置を備えた(15)~(21)のいずれかに記載のカメラシステム。
(23)前記録画ユニットは、前記中央カメラユニット、前記周囲カメラユニットおよび前記マイクで撮影および録音された映像および音声を、時間を同期して同時に再生することができる(18)~(22)のいずれかに記載のカメラシステム。
(24)前記操作ハンドルは、ハンドルの先端に半天球カメラを備え、周囲の環境を360°に渡って録画することが可能な(15)~(23)のいずれかに記載のカメラシステム。
(25)前記中央カメラが半天球カメラであり、周囲の環境を360°に渡って録画することが可能な(15)~(23)のいずれかに記載のカメラシステム。
(26)前記操作ハンドルは、ハンドルの側面に前記中央ユニットおよび前記周囲ユニット基体の光源の操作装置を備え、光源の点消灯、照度の調整に関する指示信号を送ることができる(15)~(24)のいずれかに記載のカメラシステム。
(27)前記中央カメラと前記周囲カメラはそれぞれ画角操作装置を備え、前記操作ハンドルは、ハンドルの側面に該画角操作装置に指示信号を送るためのスイッチを備えた(15)~(26)のいずれかに記載のカメラシステム。
(28)前記中央カメラと前記周囲カメラはそれぞれ焦点距離操作装置を備え、該焦点距離操作装置は自動ピント調節機能によって自動で撮影対象に合わせてピントを調節することが可能な(15)~(27)のいずれかに記載のカメラシステム。
(29)前記操作ハンドルは、ハンドルの側面のスイッチを介して、前記中央カメラと前記周囲カメラの前記焦点距離操作装置の前記自動ピント調節機能の作動と停止を操作することが可能な(15)~(28)のいずれかに記載のカメラシステム。
(30)前記焦点距離操作装置は、前記自動ピント調節機能が停止しているときに、前記操作ハンドルを介した前記前記中央カメラと前記周囲カメラの画角の調整、および前記カメラ機構全体の移動もしくは傾動の操作が生じたことを検知したときに、前記自動ピント調節機能を働かせてピントを合わせてから、自動で自動ピント調節機能を停止させることが可能な(15)~(29)のいずれかに記載のカメラシステム。
(31)前記操作ハンドルは、ハンドルの側面に前記録画ユニットの操作装置を付随し、録画の開始と停止の操作ができる(15)~(30)のいずれかに記載のカメラシステム。
(32)前記操作ハンドルは、ハンドルの側面に前記録音装置の操作装置を付随し、録音の開始と停止の操作ができる(21)~(31)のいずれかに記載のカメラシステム。
(33)前記モニター機構の前記操作装置は、前記中央カメラと前記周囲カメラの前記焦点距離操作装置の自動ピント調節機能の作動と停止を操作することが可能な(15)~(22)のいずれかに記載のカメラシステム。
(34)前記中央カメラと前記周囲カメラのうち少なくとも一台がステレオカメラであり、前記ディスプレー装置は、該ステレオカメラで撮影された映像を三次元表示できる(15)~(33)のいずれかに記載のカメラシステム。
(35)前記中央カメラと前記周囲カメラのうち少なくとも一台が赤外線カメラであり、前記ディスプレー装置は、該赤外線カメラで撮影された映像を表示できる(15)~(34)のいずれかに記載のカメラシステム。
(36)前記モニター機構は、前記ディスプレー装置に表示される映像を選択する前記操作装置によって、前記中央カメラ、前記周囲カメラ、前記半天球カメラのいずれかで撮影された映像を、任意の撮影範囲で切り出し拡大して前記ディスプレーに表示することができる(24)~(35)のいずれかに記載のカメラシステム。
(37)前記録画ユニットは、記録された複数の映像および音声を、時間の同期を保ちながら、任意の時間の範囲で切り出して、データとして出力することができる(18)~(36)のいずれかに記載のカメラシステム。
(38)前記ディスプレー装置は、表示されている映像が治療対象患部および/または施術者の手許などの撮影対象を表示していないことを映像の画素を認識して検知し、一定時間以上にわたり状況が改善しない場合に、自動で別の映像の表示に切り替わることが可能な(15)~(37)のいずれかに記載のカメラシステム。
(39)前記中央ユニット基体および前記周囲ユニット基体は、前記中央カメラおよび前記周囲カメラの近傍に撮影対象までの距離を光学的に計測する距離計測装置を備え、前記モニター機構に備えるCPUに距離情報を伝達し、該CPUはこの距離が突然に大きく変化し、一定の時間に渡って距離が復帰しないことを検知したときに、撮影対象が撮影されていないものと判定し、前記ディスプレー装置の映像を自動で別のカメラの映像の表示に切り替えることが可能な(15)~(38)のいずれかに記載のカメラシステム。
(40)前記録画ユニットおよび前記録音装置は、記録された映像の画像情報、音声情報を機械的に自動認識し、データの時間情報にタグ情報を付加することで、タグ情報に基づいて記録の時間情報を検索可能とし、該当する時点からの再生を可能とする(18)~(39)のいずれかに記載のカメラシステム。
(41)手術などの施術行為に際し用いられ、治療対象患部および/または術者の手許を固定画及び動画で撮影できる無影灯付きカメラ機構、ならびにこのカメラ機構で撮影された映像を表示するモニター機構を備えたカメラシステムにおいて、
前記カメラ機構は、
移動および傾斜が可能な全体基体、
この全体基体に設置された少なくとも2つのカメラユニット、並びに、
前記カメラ機構全体を移動および傾動させることができるようになっている操作ハンドル
を備え、
前記少なくとも2つのカメラユニットは、それぞれ、ユニット基体、およびこのユニット基体に設置された少なくとも1つのカメラを有し、
前記少なくとも2つのカメラユニットのカメラは、それぞれ異なった視点で、治療対象患部および/または術者の手許を固定画及び動画で同時に撮影できるようになっており、
前記カメラ機構は、更に、前記ディスプレー装置に表示される映像を、前記少なくとも2つのカメラユニットのカメラがそれぞれ撮影した映像から選択した映像とする映像選択手段を備えていることを特徴とするカメラシステム。The second invention can be understood as follows.
(15) A camera mechanism with a shadowless light that can be used for surgical procedures such as surgery and can capture static and moving images of the affected area to be treated and/or the hands of the operator, and a monitor that displays the images captured by this camera mechanism. In a camera system provided with a mechanism, the camera mechanism includes a movable and tiltable overall base, a central camera unit disposed substantially in the center of the overall base, and a camera provided on the overall base, the central camera unit At least one peripheral camera unit is provided on the periphery, and the central camera unit is erected on a central unit base, a central portion of the central unit base, and is operated by a practitioner to move and move the entire camera mechanism. An operation handle that can be tilted, and a central camera built into or adjacent to the operation handle, wherein the surrounding camera units are arranged on the surrounding unit base and the surrounding unit base, respectively. and a plurality of light sources arranged adjacent to the surrounding camera on the surrounding unit base body, wherein the central camera and the surrounding camera provide views of the affected area to be treated and/or the treatment target from different viewpoints. The monitor mechanism normally includes at least one display device that displays the image of the central camera, and the display device is controlled by the viewer's operation. 1. A camera system characterized by comprising an operating device capable of selecting an image to be displayed in the camera from images taken by surrounding cameras.
(16) The camera system according to (15), wherein the central camera unit comprises a plurality of light sources arranged near the central camera, the plurality of light sources forming a shadowless light.
(17) The operation device has a function of displaying a combination of two or more images among the images captured by the central camera unit and the surrounding camera units on the display device (15). Or the camera system according to (16).
(18) The camera system according to any one of (15) to (17), further comprising a recording unit that simultaneously records images taken by the central camera unit and the surrounding camera units in parallel.
(19) The camera according to (18), wherein the recording unit is capable of synchronizing and simultaneously playing back two or more images shot simultaneously by the central camera unit and the surrounding camera units. system.
(20) The surrounding camera unit further includes a tilting unit that tilts the surrounding unit base body, the operating handle and the tilting unit are connected via a link device, and the operating handle rotates along a rotation axis. actuating the tilting unit via the link device to tilt the base of the surrounding camera unit with respect to the central camera unit, thereby adjusting the direction of the surrounding camera. The camera system according to (15) or (16).
(21) The shadowless light-equipped camera mechanism includes a guide light irradiation device for irradiating a subject with guide light, which is a light beam indicating the vertical and horizontal directions of an image of either the central camera or the surrounding cameras, and a display. The camera system according to any one of (15) to (20), in which the inclination of the photographed image with respect to the affected area to be treated can be known without looking at the camera.
(22) Any of (15) to (21) provided with a microphone for acquiring voice information including conversation during surgery, a recording device for recording the acquired voice information, and a voice output device for outputting the acquired voice. The camera system according to
(23) The recording unit can synchronize time and simultaneously reproduce the video and audio shot and recorded by the central camera unit, the surrounding camera units and the microphones of (18) to (22). A camera system according to any one of the preceding claims.
(24) The camera system according to any one of (15) to (23), wherein the operation handle is provided with a semi-spherical camera at the tip of the handle and capable of recording the surrounding environment over 360°.
(25) The camera system according to any one of (15) to (23), wherein the central camera is a semi-spherical camera and capable of recording the surrounding environment over 360°.
(26) The operation handle has a device for operating the light sources of the central unit and the peripheral unit base on the side of the handle, and can send an instruction signal regarding turning on/off the light source and adjustment of illuminance (15) to (24). ).
(27) The center camera and the surrounding cameras each have a view angle operation device, and the operation handle has a switch on the side of the handle for sending an instruction signal to the view angle operation device (15) to (26). ).
(28) The central camera and the surrounding cameras each have a focal length operating device, and the focal length operating device can automatically adjust the focus according to the object to be photographed by an automatic focus adjustment function (15)-( 27) The camera system according to any one of the above.
(29) The operation handle is capable of operating activation and deactivation of the automatic focus adjustment function of the focal length operation devices of the central camera and the peripheral cameras via a switch on the side of the handle (15). The camera system according to any one of (28).
(30) The focal length operation device adjusts the angle of view of the central camera and the peripheral cameras and moves the entire camera mechanism via the operation handle when the automatic focus adjustment function is stopped. Alternatively, any of (15) to (29) capable of automatically stopping the automatic focus adjustment function after activating the automatic focus adjustment function and adjusting the focus when it is detected that a tilting operation has occurred. The camera system according to
(31) The camera system according to any one of (15) to (30), wherein the operation handle has an operation device for the recording unit attached to the side of the handle, and can be operated to start and stop recording.
(32) The camera system according to any one of (21) to (31), wherein the operation handle has an operation device for the recording device attached to the side of the handle, and can be operated to start and stop recording.
(33) Any one of (15) to (22), wherein the operation device of the monitor mechanism is capable of operating activation and deactivation of an automatic focus adjustment function of the focal length operation devices of the central camera and the peripheral cameras. The camera system according to
(34) Any one of (15) to (33), wherein at least one of the central camera and the surrounding cameras is a stereo camera, and the display device is capable of three-dimensionally displaying images captured by the stereo camera. The described camera system.
(35) The apparatus according to any one of (15) to (34), wherein at least one of the central camera and the surrounding cameras is an infrared camera, and the display device can display images captured by the infrared camera. camera system.
(36) The monitor mechanism allows the operation device for selecting an image to be displayed on the display device to display an image captured by any one of the central camera, the peripheral camera, and the semi-celestial camera within an arbitrary shooting range. The camera system according to any one of (24) to (35), in which the image can be cut out, enlarged, and displayed on the display.
(37) Any of (18) to (36), wherein the recording unit can cut out a plurality of recorded images and sounds in an arbitrary time range while maintaining time synchronization and output them as data. The camera system according to
(38) The display device detects by recognizing the pixels of the image that the displayed image does not display the imaging target such as the treatment target area and/or the hand of the practitioner, The camera system according to any one of (15) to (37), which is capable of automatically switching to display of another image when there is no improvement.
(39) The central unit base body and the surrounding unit base body are provided with a distance measuring device for optically measuring the distance to the photographed object near the central camera and the surrounding camera, and distance information is sent to the CPU provided in the monitor mechanism. , and when the CPU detects that the distance suddenly changes greatly and does not return for a certain period of time, it determines that the object to be photographed has not been photographed, and displays the image on the display device. The camera system according to any one of (15) to (38), which is capable of automatically switching to display of video from another camera.
(40) The recording unit and the recording device mechanically and automatically recognize the image information and audio information of the recorded video, and add tag information to the time information of the data, so that the recording is performed based on the tag information. A camera system according to any one of (18) to (39), which enables retrieval of time information and reproduction from a corresponding point in time.
(41) A camera mechanism with a shadowless light that can be used for surgical procedures such as surgery and can capture static and moving images of the affected area to be treated and/or the hands of the operator, and a monitor that displays the images captured by this camera mechanism. In a camera system equipped with a mechanism,
The camera mechanism is
whole base that can be moved and tilted,
at least two camera units mounted on the overall substrate; and
An operation handle that can move and tilt the entire camera mechanism,
each of the at least two camera units has a unit base and at least one camera mounted on the unit base;
The cameras of the at least two camera units are capable of simultaneously capturing fixed images and moving images of the affected area to be treated and/or the operator's hand from different viewpoints,
A camera system, wherein the camera mechanism further comprises image selection means for selecting an image to be displayed on the display device from images captured by the cameras of the at least two camera units. .
<第3の発明>
本願の第3の発明は、複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得する取得部と、各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価する評価部と、フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から1つの映像データを選択する選択部と、前記選択部により選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示する映像表示部と、を備える手術映像表示装置に関する。手術映像表示装置は、外科手術などの手術映像の記録、再生、表示などを行うためのシステムである。前述した本願の第1の発明に係る多視点映像視聴システムも、手術映像表示装置の一具体例である。<Third invention>
A third aspect of the present invention is an acquisition unit that acquires a plurality of video data obtained by photographing the same surgical field from different viewpoints using a plurality of cameras; an evaluation unit that evaluates an operating field exposure that is the degree to which the field is captured; and one of the plurality of video data based on the operating field exposure of each image of the plurality of video data for each frame. The present invention relates to a surgical image display device including a selection unit for selecting image data and an image display unit for displaying an image of the image data selected by the selection unit on a display device. A surgical image display device is a system for recording, reproducing, and displaying surgical images such as surgical operations. The multi-view video viewing system according to the first invention of the present application described above is also a specific example of the surgical video display device.
本願の第3の発明によれば、異なる視点から撮影された複数の映像データの中から、術野露出度(画像内に術野が写っている度合い)に基づいて適切な映像データが選択的に表示される。これにより、ユーザ(手術映像を視る者)は、障害物によって術野が遮られているような映像を避け、術野が露出している画像を選択的に視聴することができる。したがって、手術の終始にわたって、術野が良好に写る画像のみを視聴でき、ユーザは術野(患部や切開部)の状態や手術の進行を容易に観察することが可能となる。 According to the third invention of the present application, appropriate video data is selectively selected based on the operative field exposure (the degree to which the operative field is captured in the image) from a plurality of video data captured from different viewpoints. to be displayed. As a result, the user (person viewing the surgical video) can avoid videos in which the surgical field is blocked by obstacles and can selectively view images in which the surgical field is exposed. Therefore, the user can view only images showing the operative field in good condition throughout the operation, and the user can easily observe the state of the operative field (affected area or incision) and the progress of the operation.
本願の第3の発明を具体化した実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図22は、手術映像表示装置の一構成例を示している。図22に示すように、本実施形態の手術映像表示装置300は、3台のカメラ310と、情報処理装置320と、ディスプレー装置330とを有している。
An embodiment embodying the third invention of the present application will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 22 shows a configuration example of a surgical image display device. As shown in FIG. 22 , the surgical
カメラ310は、カラーのデジタルビデオカメラであり、例えば、毎秒30フレームの映像データを取り込み可能である。各カメラ310は、手術用ベッド350の上方から、手術用ベッド上の患者の術野を撮影できるような位置に設置されている。各カメラ310は、図8に示すように無影灯に取り付けられていてもよいし、無影灯とは別の場所(天井やアームなど)に取り付けられていてもよい。3台のカメラ310は、それぞれ異なる視点(方向)から術野を撮影できるよう、異なる位置・姿勢で設置される。各カメラ310の位置・姿勢が固定の場合には、各カメラ310の視点の情報(3次元的な位置及び姿勢を定義する情報)が情報処理装置320に予め登録されている。各カメラ310の位置・姿勢が可変の場合には、各カメラ310の位置・姿勢を変化させたときに、その視点の情報が情報処理装置320に送られるとよい。なお、カメラの数は3つに限られず、2以上であれば何台設けても構わない。また、全てのカメラの構成や仕様が同じである必要はなく、異なる構成ないし仕様のカメラが混在していてもよい(例えば、可視光カメラと赤外光カメラ、高解像カメラと低解像カメラ、カラーカメラとモノクロカメラなど)。
The
情報処理装置320は、画像取得部321、画像認識部322、スコア算出部323、映像選択部324、映像表示部325を有する。画像取得部321は、複数のカメラ310のそれぞれから映像データを取得する機能である。ここでは、画像取得部321に、異なる視点で同じ術野を撮影した3つの映像データが同期して入力される。画像認識部322は、各映像データの各フレームの画像に対して画像認識処理を適用し、画像から所定の物体又は所定の条件を満たす領域(画素群)を検出する機能である。スコア算出部323は、画像認識部322の検出結果に基づいて、画像内に術野が写っている度合いを評価し、その度合いを示す評価スコアを算出する機能である。以後、この評価スコアを、カメラの視野に術野が露出している度合いという意味で、「術野露出度」と呼ぶ。映像選択部324は、フレームごとに、3つの映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、3つの映像データの中から1つの映像データを選択する機能である。映像表示部325は、映像選択部324により選択された映像データの画像をディスプレー装置330に表示する機能である。本実施形態の構成において、画像取得部321が本発明の「取得部」の一例であり、画像認識部322及びスコア算出部323が本発明の「評価部」の一例であり、映像選択部324が本発明の「選択部」の一例であり、映像表示部325が本発明の「映像表示部」の一例である。
The
情報処理装置320は、例えば、プロセッサ(CPU、GPUなど)、メモリ、不揮発性の記憶装置(ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリなど)、入力装置などを備えた汎用のコンピューターにより構成することができる。その場合、前述した機能321~325は、記憶装置に非一時的に格納されたプログラムを、メモリに展開し、プロセッサが実行することによって、ソフトウェア的に実現される。あるいは、情報処理装置320の処理及び機能の一部が、ASICなどのハードウェアで実現されてもよいし、クラウドサーバなどの他のコンピューターで実行されてもよい。情報処理装置320としては、パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末などを用いることができる。
The
ディスプレー装置330は、映像表示部325から出力される映像を表示するデバイスである。ディスプレー装置330としては、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどを用いることができる。なお、情報処理装置320とディスプレー装置330が一体的に構成されていてもよい。
The
図23は、情報処理装置320の処理の一例を示すフローチャートである。図23はフレーム毎に実行される処理を示している。まず、画像取得部321が、3台のカメラ310で時間同期して撮影された3枚の画像のデータを取り込む(ステップS300)。この3枚の画像は、同じ術野を同時刻に異なる視点から撮影した画像セットである。次に、画像認識部322が、3枚の画像のそれぞれに対し画像認識処理を適用する(ステップS301)。次に、スコア算出部323が、画像認識の結果に基づき、各画像の術野露出度を計算する(ステップS302)。次に、映像選択部324が、3枚の画像の中から、術野露出度が最も大きい画像を選択する(ステップS303)。そして、映像表示部325が、ステップS303で選択された画像をディスプレー装置330に表示する(ステップS304)。以上述べた処理をフレーム毎に実行することによって、複数のカメラ310の画像の中から、術野が最も良好に写っている画像が選択され、ディスプレー装置330に表示される。
FIG. 23 is a flow chart showing an example of processing of the
続いて、画像認識部322とスコア算出部323の処理の具体例を説明する。本実施形態では、医師や看護師の頭部によって術野が遮られることが多いことに着目し、画像認識によって「帽子」を検出する。そして、画像中の帽子領域の面積(すなわち、画像における帽子領域の割合)が小さいほど術野露出度が大きく、逆に、画像中の帽子領域の面積が大きいほど術野露出度が小さい、と評価する。手術用の帽子の色や形状は予めわかっているとともに、帽子は手術中に汚染することもない。よって、帽子の画像認識は、比較的容易であるとともに、安定した認識結果が得られるという利点がある。
Next, a specific example of processing by the
図24A、図24Bは、術野の上方に設置されたカメラ310から取り込まれた画像の例を示している。図24Aでは、画像のほぼ中央部に術野(切開部400)が写っており、その周囲に外科医の手401、手術器械402、外科医が被っている帽子403が写っている。図24Bは、外科医が切開部400を覗き込む姿勢をとったために、帽子403によってカメラ310の視界から術野の大半が遮られてしまった例である。これらの例の場合、図24Bの画像に比べて図24Aの画像の方が術野露出度が大きいと評価すべきである。
24A and 24B show examples of images captured from a
画像から帽子403を認識する方法としてはどのようなアルゴリズムを採用してもよい。例えば、手術用の帽子403は、青、緑、白など、予め決まった色をしているため、色特徴に基づく認識アルゴリズムが好適である。帽子の色特徴は、ユーザが設定(教示)してもよいし、多数の手術画像(トレーニングデータ)を用いて機械学習してもよい。あるいは、頭部の形状は概ね丸いことから、色特徴と形状特徴を組み合わせた認識アルゴリズムを採用してもよい。さらには、画像認識の容易化ないし精度向上を図るため、色、テクスチャ、又は形状が特殊な帽子、あるいは画像認識用のマーカーを付した帽子を医師や看護師に着用させてもよい。
Any algorithm may be adopted as a method for recognizing the
図22の画像認識部322は、帽子403を検出すると、画像から帽子403の領域を抽出する。領域抽出には公知のセグメンテーションアルゴリズムを用いることができる。その後、スコア算出部323が、帽子領域の面積(例えば画素数)を計算し、下記式により、術野露出度を求める。
術野露出度=(画像全体の面積-帽子領域の面積)/画像全体の面積
この術野露出度は、画像に帽子が写っていない場合に最大値1をとり、画像全体が帽子で完全に遮られている場合(術野が全く写っていない場合)に最小値0をとる。When the
Operating field exposure = (Area of entire image - Area of hat region) / Area of entire image
The operating field exposure has a maximum value of 1 when the hat is not captured in the image, and a minimum value of 0 when the entire image is completely blocked by the hat (when the operating field is not captured at all). .
図25は、フレーム毎の術野露出度の変化と、表示する画像の切り替えの例を示している。図25の上段に示す時刻t1のフレームでは、3台のカメラの画像I1~I3の中で画像I2の術野露出度が最も大きく、ディスプレー装置330には画像I2が表示される。その後、時刻t2のフレームでは、図25の下段に示すように、画像I3の術野露出度が最も大きくなり、ディスプレー装置330(図22)には画像I3が表示されることとなる。このように術野露出度が大きいカメラの画像を選択的に表示することで、ユーザは常に術野の状態を観察することができる。
FIG. 25 shows an example of changes in the operating field exposure for each frame and switching of images to be displayed. In the frame at time t1 shown in the upper part of FIG. 25, the image I2 has the highest surgical field exposure among the images I1 to I3 of the three cameras, and the image I2 is displayed on the
なお、本実施形態では、術野を遮る物として「帽子」を検出する例を説明したが、術野露出度の評価方法はこれに限られない。例えば、画像認識部322は、術野の周囲に存在し得る物(例えば、手、手術器械など)を検出してもよい。術野の周囲に存在し得る物(手、手術器械など)が画像に写っているということは、術野も画像に写っている蓋然性が高いからである。この場合、手や手術器械が検出された画像の方が術野露出度が大きいと評価することができる。また、画像から検出された手や手術器械の数が多いほど、術野露出度が大きいと評価してもよい。手の検出には、第1の発明で述べたものと同じアルゴリズムを用いることができる。手術器械の検出には、例えば、色特徴や形状特徴に基づく認識アルゴリズムを用いてもよい。また、手袋や手術器械に画像認識用のマーカーを付すなどして、画像認識を容易化してもよい。
In this embodiment, an example of detecting a "hat" as an object blocking the operative field has been described, but the method of evaluating the operative field exposure is not limited to this. For example, the
画像認識部322は、術野そのもの(例えば、切開部など)を検出してもよい。一般に、術野(切開部)以外は滅菌ドレープで覆われることから、肌色や赤系色は術野(切開部)にのみ表れることが多い。したがって、肌色や赤系色などの色特徴を有する、という色条件を満たす領域を術野として認識してもよい。また、術野の部分は、無影灯の光が常にあたっているため、術野以外の部分に比べて明るい画像が得られることから、輝度が所定の閾値よりも明るい、という輝度条件を満たす領域を術野として認識してもよい。なお、術野として認識する色特徴や輝度閾値については、ユーザが設定(教示)してもよいし、多数の手術画像(トレーニングデータ)を用いて機械学習してもよい。この場合、色条件を満たす領域又は輝度条件を満たす領域の面積が大きいほど、術野露出度が大きいと評価すればよい。
The
本実施形態の映像選択部324は、3枚の画像の中から術野露出度が最も大きい画像を表示用の画像として選択したが、この方法では、カメラの切り替えが頻繁に発生し、画像を視聴している者に不快感を与える可能性がある。そこで、映像選択部324は、単純に術野露出度の大きさのみで選択画像を決定するのではなく、カメラの切り替え頻度も考慮して選択画像を決定することが好ましい。例えば、映像選択部324は、画像の術野露出度を可及的に大きくし、且つ、切り替え頻度を可及的に少なくするように設定された最適化問題を解くことによって、選択画像を決定してもよい。一例として、術野露出度の逆数を術野遮蔽度と定義し、術野遮蔽度の項と切り替え頻度の項を含む目的関数(コスト関数)を設定し、この目的関数の値が最小となるように画像の切り替えを制御する方法を採用できる。このとき、目的関数における術野遮蔽度と切り替え頻度のそれぞれの重みを決定するパラメータをユーザが調整できるようにしてもよい。このようなパラメータ調整機能を設けることにより、術野の露出ができるだけ大きい画像の表示を優先するか、画像の切り替えをできるだけ少なくすることを優先するかを、ユーザの好みで調整することが可能となる。
The
図26に、最短経路問題の解法であるダイクストラ法を応用した画像の切り替え制御アルゴリズムの例を示す。図26では、説明の便宜のため、3台のカメラ(3つの画像)の切り替え制御を示しているが、4台以上のカメラの切り替えにも適用可能である。まず、画像の切り替えを禁止する最小限のフレーム数n(nは2以上の整数)を予め設定する(例えばn=10を設定した場合、少なくとも10フレームのあいだは同じカメラの画像が表示され続けることを保証する。)。あるフレームtにおいて選択されているカメラC1を頂点と考え、次に選択され得るカメラまでを辺でつなぐ。同じカメラ同士の場合は、フレームtと次のフレームt+1のあいだを辺500でつなぎ、辺500の重みとして、フレームt+1のカメラC1の画像の術野遮蔽度を設定する。異なるカメラ同士の場合は、フレームtにおけるカメラC1とフレームt+nにおけるカメラC2あいだを辺501でつなぎ、辺501の重みとして、フレームt+1~フレームt+nまでのカメラC2の画像の術野遮蔽度の合算値を設定する。同様に、フレームtにおけるカメラC1とフレームt+nにおけるカメラC3のあいだを辺502でつなぎ、辺502の重みとして、フレームt+1~フレームt+nまでのカメラC3の画像の術野遮蔽度の合算値を設定する。このようにグラフ構造を作成した後、ダイクストラ法によって最適な組み合わせ問題を解く。なお、辺501(異なるカメラへの切り替え)が選択された場合には、フレームt+1の時点でカメラC2に切り替えて、フレームt+1~フレームt+nのnフレームのあいだカメラC2の画像が表示され続けるようにする。辺502が選択された場合も同様である。このようなアルゴリズムによって、nフレームよりも短い期間に画像の切り替えが発生することを禁止しつつ、術野遮蔽度が最も小さくなるように画像の選択が行われる。
FIG. 26 shows an example of an image switching control algorithm to which Dijkstra's method, which is a method for solving the shortest path problem, is applied. For convenience of explanation, FIG. 26 shows switching control of three cameras (three images), but it is also applicable to switching of four or more cameras. First, preset the minimum number of frames n (n is an integer of 2 or more) for prohibiting image switching (for example, if n = 10, the same camera image will continue to be displayed for at least 10 frames). guarantee that.). The camera C1 selected at a certain frame t is considered as a vertex, and the next camera that can be selected is connected by an edge. In the case of the same cameras, the frame t and the next frame t+1 are connected by a
図22の映像表示部325が、映像選択部324で選択された画像から術野を含む領域(「術野領域」と呼ぶ)を抽出し、抽出した術野領域をディスプレー装置330に拡大表示してもよい。これにより、術野の観察をより適切に行うことが可能となる。術野領域の抽出は、例えば、多数の手術画像(トレーニングデータ)を用いて術野領域の画像特徴を学習した識別器により術野領域を認識することにより行ってもよいし、画像中の高輝度領域を抽出することにより行ってもよいし、ユーザによる術野領域の教示に基づき抽出してもよい。ユーザによる術野領域の教示方法としては、ポインティングデバイスにより領域を指定する方法や、視線入力によって関心領域を教示する方法などがある。なお、これらの教示方法は、トレーニングデータに術野領域を設定する際にも応用できる。
The
図27は、手術映像表示装置の別構成例を示している。映像選択部324と映像表示部325のあいだに画像変換部326が設けられている点が、図22の構成と異なる。この画像変換部326は、カメラの視点の情報に基づいて、当該カメラの画像を基準の視点から視た画像へと変換する機能を有する。
FIG. 27 shows another configuration example of the surgical image display device. The configuration differs from that of FIG. 22 in that an
例えば、3台のカメラをC1~C3とし、カメラC1の視点を基準の視点に設定した場合、下記の変換式により、カメラC2~C3の画像I2~I3をカメラC1の視点から視た画像に変換することができる。
このような画像変換を行うことにより、表示する画像の視点(すなわち、画像の見た目)をそろえることができる。したがって、カメラ切り替え時の画像の不連続を可及的に小さくできるので、術野露出度に応じてカメラが切り替わった場合でも違和感のない視聴を継続することができる。 By performing such image conversion, it is possible to align the viewpoints of the images to be displayed (that is, the appearance of the images). Therefore, the discontinuity of the image at the time of camera switching can be reduced as much as possible, so that even when the camera is switched according to the exposure of the surgical field, viewing can be continued without discomfort.
また画像変換部326は、複数のカメラの画像をもとに、各カメラの画像に含まれる各画素の深度情報を取得し、三次元画像に変換することができる。映像表示部325は、深度情報が一定の値より小さい画素を省略して表示することで、あたかも頭が消失した三次元映像として術野を表示することができる。また映像表示部325は、画像変換部326によって作成された三次元画像を回転させ、視聴者の操作によって任意の視点で表示することが可能である。ディスプレー装置330としてヘッドマウント・ディスプレーを採用することで、視聴者はより直感的に三次元画像を観察することができ、あたかも実際の手術に参加しているような視聴体験が可能である。
Further, the
10 被写体
12 主カメラ
14 副カメラ
20 情報処理装置
22 画像取得部
24 制御部
26 画像認識部
28 カウント部
30 平均点算出部
32 映像選択部(画像選択部)
34 映像表示部
40 ディスプレー装置
52、54、56、58 手が認識された領域(認識領域)
62、64、66、68 認識領域の中心点
70 認識領域の中心点の平均点
80 映像の中心点
90 平均点と映像の中心点との距離10 subject 12
34
62, 64, 66, 68
Claims (20)
複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得する取得部と、
各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価する評価部と、
フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択する選択部と、
前記選択部により選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示する映像表示部と、
を備え、
前記評価部は、画像から、滅菌ドレープで覆われずに露出した領域を術野として検出し、前記検出された領域の面積が大きいほど、術野露出度が大きいと評価することを特徴とする手術映像表示装置。 A surgical image display device,
an acquisition unit that acquires a plurality of image data obtained by photographing the same surgical field from different viewpoints using a plurality of cameras;
an evaluation unit that evaluates the operative field exposure, which is the degree to which the operative field is captured in the image, for each frame image of each video data;
a selection unit that selects video data from among the plurality of video data based on the operative field exposure of each image of the plurality of video data for each frame;
a video display unit for displaying an image of the video data selected by the selection unit on a display device;
with
The evaluation unit detects an exposed area that is not covered with a sterile drape from the image as the operative field, and evaluates that the larger the area of the detected area, the greater the degree of exposure of the operative field. Surgical image display device.
複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a plurality of image data obtained by photographing the same surgical field from different viewpoints using a plurality of cameras;
各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価する評価部と、an evaluation unit that evaluates the operative field exposure, which is the degree to which the operative field is captured in the image, for each frame image of each video data;
フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択する選択部と、a selection unit that selects video data from among the plurality of video data based on the operative field exposure of each image of the plurality of video data for each frame;
前記選択部により選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示する映像表示部と、a video display unit for displaying an image of the video data selected by the selection unit on a display device;
を備え、with
前記選択部は、画像の術野露出度を可及的に大きくし、且つ、映像データの切り替え頻度を可及的に少なくするように設定された最適化問題を解くことによって、選択する映像データを決定することを特徴とする手術映像表示装置。The selection unit solves an optimization problem set so as to increase the exposure of the surgical field of the image as much as possible and to reduce the switching frequency of the image data as much as possible, thereby selecting the image data to be selected. A surgical image display device characterized by determining the
複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a plurality of image data obtained by photographing the same surgical field from different viewpoints using a plurality of cameras;
各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価する評価部と、an evaluation unit that evaluates the operative field exposure, which is the degree to which the operative field is captured in the image, for each frame image of each video data;
フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択する選択部と、a selection unit that selects video data from among the plurality of video data based on the operative field exposure of each image of the plurality of video data for each frame;
前記選択部により選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示する映像表示部と、a video display unit for displaying an image of the video data selected by the selection unit on a display device;
を備え、with
各カメラの視点の情報に基づいて、各カメラで撮影された映像データの画像を同一の視点から視た画像へと変換する画像変換部をさらに有し、further comprising an image conversion unit that converts an image of video data captured by each camera into an image viewed from the same viewpoint based on viewpoint information of each camera;
前記映像表示部は、前記画像変換部により変換された後の画像をディスプレー装置に表示することを特徴とする手術映像表示装置。The surgical image display device, wherein the image display unit displays the image converted by the image conversion unit on a display device.
ことを特徴とする請求項1~4のうちいずれか1項に記載の手術映像表示装置。 The evaluation unit detects at least one of the operative field, objects that may exist around the operative field, and objects that block the operative field from the image, and determines whether the operative image is processed based on the detection result. 5. The surgical image display device according to any one of claims 1 to 4, wherein field exposure is evaluated.
ことを特徴とする請求項5に記載の手術映像表示装置。 The evaluation unit detects a hand as an object that may exist around the surgical field from the image, and the image in which the hand is detected has a higher surgical field exposure than the image in which the hand is not detected. 6. The surgical image display device according to claim 5 , wherein the evaluation is such that the is large.
ことを特徴とする請求項5に記載の手術映像表示装置。 The evaluation unit detects a cap from the image as an object that obstructs the operative field, and evaluates that the operative field exposure is lower in the image in which the hat is detected than in the image in which the hat is not detected. 6. The surgical image display device according to claim 5 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項8に記載の手術映像表示装置。 9. The surgical image display apparatus according to claim 8 , wherein the evaluation unit evaluates that the larger the area of the hat region detected from the image, the smaller the surgical field exposure.
ことを特徴とする請求項5に記載の手術映像表示装置。 The evaluation unit detects an incision as the operative field from the images, and evaluates that the image in which the incision is detected has a higher operative field exposure than the image in which the incision is not detected. 6. The surgical image display device according to claim 5 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5に記載の手術映像表示装置。 The evaluation unit detects a region from the image as the operative field as the operative field, and evaluates that the larger the area of the region that satisfies the predetermined color condition, the higher the operative field exposure. 6. The surgical image display device according to claim 5 .
ことを特徴とする請求項1~12のうちいずれか1項に記載の手術映像表示装置。 The surgical image display according to any one of claims 1 to 12 , wherein the selection unit selects, from among the plurality of image data, image data having the highest surgical field exposure of the image. Device.
ことを特徴とする請求項1~13のうちいずれか1項に記載の手術映像表示装置。 13. The image display unit extracts an area including the surgical field from the image of the image data selected by the selection unit, and enlarges and displays the extracted area on a display device. The surgical image display device according to any one of the above.
前記複数のカメラが前記無影灯に設けられている
ことを特徴とする請求項1~14のうちいずれか1項に記載の手術映像表示装置。 further comprising a shadowless light for illuminating the surgical field;
The surgical image display apparatus according to any one of claims 1 to 14 , wherein the plurality of cameras are provided in the shadowless lamp.
複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得するステップと、
各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価するステップと、
フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択するステップと、
前記選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示するステップと、
を有し、
前記評価するステップでは、画像から、滅菌ドレープで覆われずに露出した領域を術野として検出し、前記検出された領域の面積が大きいほど、術野露出度が大きいと評価することを特徴とする手術映像表示装置の制御方法。 A control method for a surgical image display device,
Using a plurality of cameras to acquire a plurality of video data of the same operative field photographed from different viewpoints;
a step of evaluating the degree of exposure of the surgical field, which is the degree to which the surgical field is shown in the image, for each frame image of each piece of video data;
selecting video data from among the plurality of video data based on the operative field exposure of each image of the plurality of video data for each frame;
displaying an image of the selected video data on a display device;
has
In the evaluating step, the area exposed without being covered with a sterile drape is detected as the operative field from the image, and the larger the area of the detected area, the greater the operative field exposure is evaluated. A control method for a surgical image display device.
複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得するステップと、Using a plurality of cameras to acquire a plurality of video data of the same operative field photographed from different viewpoints;
各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価するステップと、a step of evaluating the degree of exposure of the surgical field, which is the degree to which the surgical field is shown in the image, for each frame image of each piece of video data;
フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択するステップと、selecting video data from among the plurality of video data based on the operative field exposure of each image of the plurality of video data for each frame;
前記選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示するステップと、displaying an image of the selected video data on a display device;
を有し、has
前記選択するステップでは、画像の術野露出度を可及的に大きくし、且つ、映像データの切り替え頻度を可及的に少なくするように設定された最適化問題を解くことによって、選択する映像データを決定することを特徴とする手術映像表示装置の制御方法。In the selecting step, the image to be selected is solved by solving an optimization problem set to maximize the exposure of the surgical field of the image and to reduce the switching frequency of the image data as much as possible. A control method for a surgical image display device, comprising determining data.
複数のカメラを用いて、異なる視点で同じ術野を撮影した複数の映像データを取得するステップと、Using a plurality of cameras to acquire a plurality of video data of the same operative field photographed from different viewpoints;
各カメラの視点の情報に基づいて、各カメラで撮影された映像データの画像を同一の視点から視た画像へと変換するステップと、a step of converting an image of video data captured by each camera into an image viewed from the same viewpoint based on the viewpoint information of each camera;
各映像データの各フレームの画像について、画像内に前記術野が写っている度合いである術野露出度を評価するステップと、a step of evaluating the degree of exposure of the surgical field, which is the degree to which the surgical field is shown in the image, for each frame image of each piece of video data;
フレームごとに、前記複数の映像データそれぞれの画像の術野露出度に基づいて、前記複数の映像データの中から映像データを選択するステップと、selecting video data from among the plurality of video data based on the operative field exposure of each image of the plurality of video data for each frame;
前記選択された映像データの画像をディスプレー装置に表示するステップと、displaying an image of the selected video data on a display device;
を有し、has
前記ディスプレー装置には、同一の視点から視た画像へと変換された後の画像が表示されることを特徴とする手術映像表示装置の制御方法。A control method for a surgical image display device, wherein an image that has been converted into an image viewed from the same viewpoint is displayed on the display device.
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