DE102012211396A1 - Endoscopic device for taking picture within blood vessel cavity of human, calculates distance between image pickup unit, striking landmark and distinctive landmark based on performed movement of image recording device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Endoskopieeinrichtung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Bildes innerhalb eines Hohlraums.The invention relates to an endoscopy device with an image recording device for recording an image within a cavity.
Die minimal-invasive Chirurgie hat sich in den letzten Jahrzehnten sehr weit verbreitet und ist in vielen Bereichen zum Standardverfahren geworden. Trotz vieler Vorteile besitzt das Verfahren auch einige Nachteile, wobei die eingeschränkte Tiefenwahrnehmung von vielen Operateuren als besonders kritisch empfunden wird. Es existieren zwar verschiedene Ansätze, dieses Problem zu lösen, beispielsweise gerichteter Schattenwurf oder die Verwendung von zwei Optikkanälen zur Erzeugung stereoskopischer Bilder. Insbesondere stereoskopische Techniken sind jedoch wegen eines erhöhten Fertigungsaufwandes mit gesteigerten Kosten für das Endoskop verbunden. Weiterhin sind stereoskopische Bilder in hoher Qualität derzeit nur mit Hilfsmitteln wie Polarisations- oder Shutterbrillen zu betrachten, die von den Ärzten als unpraktisch empfunden werden.Minimally invasive surgery has become very widespread in recent decades and has become the standard procedure in many areas. Despite many advantages, the method also has some disadvantages, the limited depth perception is perceived by many surgeons as particularly critical. Although there are various approaches to solve this problem, such as directed shadow casting or the use of two optical channels for generating stereoscopic images. However, in particular stereoscopic techniques are associated with increased costs for the endoscope because of increased production costs. Furthermore, stereoscopic images in high quality are currently only to be considered with aids such as polarization or shutter glasses, which are perceived by the doctors as impractical.
In vielen Fällen ist eine vollständige dreidimensionale Ansicht gar nicht erforderlich, es ist vielmehr ausreichend, dem Operateur den Abstand zwischen Endoskopspitze und Gewebe in der gewohnten zweidimensionalen Ansicht einzublenden, um die Orientierung zu verbessern und somit das Risiko einer Verletzung für den Patienten deutlich zu verringern.In many cases, a full three-dimensional view is not necessary, but it is sufficient to show the surgeon the distance between the endoscope tip and tissue in the usual two-dimensional view to improve the orientation and thus significantly reduce the risk of injury to the patient.
Die Abstandsmessung sollte hierbei berührungslos erfolgen, um das Gewebe nicht zu schädigen und den gesamten Arbeitsraum für die Instrumente frei zu halten. Die Integration typischer berührungsloser Abstandsmesser wie Ultraschall- oder Triangulationssensoren ist aufgrund des sehr knappen Bauraums schwierig. In Zukunft wird der Bauraum noch knapper werden, da die Ärzte immer dünnere Endoskope bevorzugen, welche es ermöglichen, schwierig zu erreichende oder winzige Regionen zu operieren. Weiterhin erfordern die filigranen Endoskope bei Standardeingriffen kleinere Inzisionen mit dem Resultat eines kosmetisch fast nicht sichtbaren Eingriffs. In der Laparoskopie werden daher verstärkt fünf-Millimeter-Endoskope statt der bisher gebräuchlichen zehn-Millimeter-Endoskope eingesetzt.The distance measurement should be done without contact in order not to damage the tissue and to keep the entire working space for the instruments free. The integration of typical non-contact distance meters such as ultrasonic or triangulation sensors is difficult due to the very tight space. In the future, the space will be even more scarce, as doctors prefer ever thinner endoscopes, which make it possible to operate difficult to reach or tiny regions. Furthermore, the filigree endoscopes require minor incisions during standard procedures with the result of a cosmetically almost invisible intervention. In laparoscopy, therefore, five-millimeter endoscopes are being increasingly used instead of the ten-millimeter endoscopes used to date.
Auch in der technischen Endoskopie bietet die Kenntnis des Objektabstands deutliche Vorteile. Zum einen kann die Navigation für den Bediener vereinfacht werden, zum anderen lässt sich die Größe von Objekten besser abschätzen, wenn deren Abstand bekannt ist.Even in technical endoscopy, the knowledge of the object distance offers clear advantages. On the one hand, the navigation can be simplified for the operator, on the other hand, the size of objects can be better estimated if their distance is known.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Endoskopieeinrichtung anzugeben, die eine bessere Orientierung im Inneren eines Hohlraumes ermöglicht als bisherige Endoskopieeinrichtungen.The invention has for its object to provide an endoscopy device that allows better orientation inside a cavity than previous endoscopy devices.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Endoskopieeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Endoskopieeinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an endoscopy device with the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the endoscopy device according to the invention are specified in subclaims.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit der Bildaufnahmeeinrichtung eine Bildauswerteinrichtung in Verbindung steht, die geeignet ist, ein bei einer ersten Position der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes, den Hohlraum zeigendes erstes Bild und ein bei einer zweiten, gegenüber der ersten Position entlang der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung verschobenen Position der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes zweites Bild auf das Vorhandensein mindestens einer markanten Landmarke in beiden Bildern hin auszuwerten und eine Verschiebung der markanten Landmarke relativ zur optischen Achse oder relativ zu einer anderen markanten Landmarke in den zumindest zwei Bildern quantitativ zu erfassen und unter Berücksichtigung der erfolgten Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung den Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung und der markanten Landmarke oder den Abstand zwischen der einen und der anderen markanten Landmarken zu berechnen. Unter dem Begriff "Landmarken" sind charakteristische Bildinhalte, z. B. Blutgefäße oder Organgrenzen im Falle einer medizinischen Endoskopie, zu verstehen.According to the invention, it is provided according to the invention that an image evaluation device is connected to the image recording device and is suitable for transmitting a first image recorded at a first position of the image recording device and a second image shifted at a second position relative to the first position along the optical axis of the image recording device Position of the image pickup device taken second image on the presence of at least one distinctive landmark in both images towards and to detect a shift of the distinctive landmark relative to the optical axis or relative to another prominent landmark in the at least two images quantitatively and taking into account the shift of the Imaging device to calculate the distance between the image pickup device and the striking landmark or the distance between the one and the other distinctive landmarks. The term "landmarks" are characteristic image content, eg. As blood vessels or organ boundaries in the case of medical endoscopy to understand.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Endoskopieeinrichtung besteht darin, dass diese eine berührungslose Abstandsmessung ermöglicht und dabei ohne zusätzliche Bauteile an der Endoskopspitze auskommt. Zur Bestimmung eines Abstands, sei es der Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung und einer markanten Landmarke oder der Abstand zwischen zwei markanten Landmarken, wird zunächst ein Endoskopbild aufgenommen und von einem Bilderkennungsalgorithmus auf charakteristische Bildinhalte untersucht. Sobald mindestens eine Landmarke gefunden wurde, kann anschließend das Endoskop um einen definierten Weg längs der optischen Achse verschoben und ein weiteres Endoskopbild aufgenommen werden. In diesem weiteren Endoskopbild werden die im ersten Bild identifizierten Landmarken gesucht und lokalisiert. Anschließend kann der Abstand zwischen der Landmarke und der optischen Achse ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand zwischen Landmarken ermittelt werden, wenn in den beiden Endoskopbildern zwei oder mehr Landmarken identifiziert worden sind. Die Erfindung macht sich zunutze, dass aufgrund des zwischen den beiden Endoskopbildern veränderten Objektabstands ein unterschiedlicher Abbildungsmaßstab vorliegt, so dass die Abstände der Landmarken zur optischen Achse oder zwischen denselben Landmarken in beiden Bildern unterschiedlich sein müssen, wobei die Landmarke bzw. das durch die Landmarke visualisierte Objekt als solches unverändert bleibt. Der in dieser Weise ermittelte Abstand zwischen Endoskop und Objekt und/oder zwischen Objekten kann dem Nutzer der Endoskopieeinrichtung, also beispielsweise einem Chirurgen, zur besseren Orientierung innerhalb des Hohlraumes und Durchführung seiner operativen Eingriffe angezeigt werden.A significant advantage of the endoscopy device according to the invention is that it allows a non-contact distance measurement and thereby manages without additional components on the endoscope tip. To determine a distance, be it the distance between the image recording device and a striking landmark or the distance between two prominent landmarks, an endoscopic image is first recorded and examined by an image recognition algorithm for characteristic image content. Once at least one landmark has been found, then the endoscope can be moved by a defined path along the optical axis and another endoscopic image can be recorded. In this further endoscopic image, the landmarks identified in the first image are searched for and located. Subsequently, the distance between the landmark and the optical axis can be determined. alternative or in addition, the distance between landmarks can be determined when two or more landmarks have been identified in the two endoscopic images. The invention makes use of the fact that due to the changed between the two endoscope images object distance, a different magnification, so that the distances of the landmarks to the optical axis or between the same landmarks must be different in both images, the landmark or visualized by the landmark Object as such remains unchanged. The distance between the endoscope and the object and / or between objects determined in this way can be displayed to the user of the endoscopy device, that is, for example, to a surgeon, for better orientation within the cavity and for carrying out his surgical procedures.
Für einen Einsatz im medizinischen Bereich wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Bildauswerteinrichtung geeignet ist, ein Blutgefäß oder eine Organgrenze in einem menschlichen oder tierischen Körperhohlraum als markante Landmarke zur Abstandsmessung heranzuziehen.For use in the medical field, it is considered advantageous if the image evaluation device is suitable for using a blood vessel or an organ border in a human or animal body cavity as a prominent landmark for distance measurement.
Mit Blick auf die Ausgestaltung der Bildauswerteinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese eine Rechnereinrichtung umfasst, die derart programmiert ist, dass sie im Rahmen eines Mustererkennungsverfahrens markante Landmarken in Bildern erkennen und eine in einem Bild erkannte markante Landmarke in einem anderen Bild wiedererkennen kann.With regard to the configuration of the image evaluation device, it is considered advantageous if it comprises a computer device which is programmed in such a way that it can recognize distinctive landmarks in images and recognize a prominent landmark detected in an image in another image within the context of a pattern recognition process.
Besonders bevorzugt ist die Rechnereinrichtung derart programmiert, dass sie den Abstand zwischen der markanten Landmarke und der Bildaufnahmeeinrichtung ermitteln kann gemäß: wobei a2 den Abstand zwischen der markanten Landmarke und der Bildaufnahmeeinrichtung nach der Verschiebung, Δa die Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung entlang der optischen Achse, y'1 die Bildgröße vor der Verschiebung und y'2 die Bildgröße nach der Verschiebung bezeichnen.Particularly preferably, the computer device is programmed in such a way that it can determine the distance between the distinctive landmark and the image recording device in accordance with: where a 2 denotes the distance between the prominent landmark and the image pickup device after the shift, Δa the displacement of the image pickup device along the optical axis, y ' 1 the image size before the shift, and y' 2 the image size after the shift.
Um sicherzustellen, dass sich in den Bildern erkannte Merkmale tatsächlich auf dieselben Landmarken beziehen und in den Bildern tatsächlich dieselben Landmarken identifiziert wurden, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn eine Plausibilitätsprüfung möglich ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Bildauswerteinrichtung in beiden Bildern jeweils zwischen zumindest drei markanten Landmarken ermittelte Verbindungslinien auf eine Winkelabweichung oder eine Abweichung der Streckungsverhältnisse in den beiden Bildern untersucht und ausschließlich im Falle, dass die Winkelabweichung und/oder die Streckungsabweichung ein vorgegebenes Maß unterschreitet oder zumindest nicht überschreitet, die markanten Landmarken zur Abstands- und/oder Größenbestimmung heranzieht.In order to ensure that features recognized in the images actually refer to the same landmarks and indeed the same landmarks have been identified in the images, it is considered advantageous if a plausibility check is possible. According to a preferred embodiment, it is provided that the image evaluation device in each case examines connecting lines determined between at least three distinctive landmarks for an angular deviation or a deviation of the aspect ratios in the two images and exclusively in the case that the angular deviation and / or the extension deviation is a predetermined dimension falls short of or at least does not exceed the striking landmarks for distance and / or sizing.
Um ein definiertes Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Endoskopieeinrichtung eine Verschiebeeinrichtung aufweist, die ein Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung entlang der optischen Achse ermöglicht.In order to enable a defined displacement of the image recording device, it is considered advantageous if the endoscopy device has a displacement device which makes it possible to displace the image recording device along the optical axis.
Die Verschiebeeinrichtung umfasst vorzugsweise einen hydraulischen, pneumatischen, elektromagnetischen oder piezoelektrischen Linearantrieb oder einen rotatorischen Antrieb mit Spindel.The displacement device preferably comprises a hydraulic, pneumatic, electromagnetic or piezoelectric linear drive or a rotary drive with spindle.
Mit Blick auf ein reproduzierbares Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Endoskopieeinrichtung zumindest eine Markierung, zumindest einen mechanischen Endanschlag, zumindest einen Endschalter oder zumindest ein Wegmesssystem aufweist, mit dem oder der sich eine Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung entlang der optischen Achse messen oder auf ein vorgegebenes Maß begrenzen lässt.With a view to a reproducible shifting of the image recording device, it is considered advantageous if the endoscopy device has at least one marking, at least one mechanical end stop, at least one limit switch or at least one displacement measuring system with which or which measure a displacement of the image recording device along the optical axis or limited to a predetermined level.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Bildauswerteinrichtung geeignet ist, mit den gemessenen Abständen und/oder Objektgrößen ein dreidimensionales Modell des Inneren des Hohlraums oder eines im Inneren des Hohlraums befindlichen Objekts zu erstellen.Moreover, it is considered advantageous if the image evaluation device is suitable for creating with the measured distances and / or object sizes a three-dimensional model of the interior of the cavity or of an object located in the interior of the cavity.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Endoskopieverfahren, bei dem mit einer Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild eines Hohlraums aufgenommen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein bei einer ersten Position der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes, den Hohlraum zeigendes erstes Bild und ein bei einer gegenüber der ersten Position entlang der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung verschobenen zweiten Position der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes zweites Bild auf das Vorhandensein mindestens einer markanten Landmarke in beiden Bildern hin ausgewertet wird, eine Verschiebung der markanten Landmarke relativ zur optischen Achse oder relativ zu einer anderen Landmarke in den zumindest zwei Bildern quantitativ erfasst wird und unter Berücksichtigung der erfolgten Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung der Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung und der markanten Landmarke oder der Abstand zwischen der einen und der anderen Landmarke berechnet wird.The invention also relates to an endoscopy method in which an image of a cavity is taken with an image recording device. According to the invention, it is provided that a first image which is recorded at a first position of the image recording device and which shows the cavity is displaced when the first image is moved along the optical axis of the image recording device Second position of the image pickup device recorded second image is evaluated for the presence of at least one distinctive landmark in both images out, a shift of the distinctive landmark relative to the optical axis or relative to another landmark in the at least two images is detected quantitatively and taking into account the shift the image recording device, the distance between the image pickup device and the distinctive landmark or the distance between the one and the other landmark is calculated.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Endoskopieeinrichtung verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen Endoskopieeinrichtung denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.Regarding the advantages of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the endoscopy device according to the invention, since the advantages of the endoscopy device according to the invention essentially correspond to those of the method according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaftThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments; thereby show by way of example
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference numbers are always used in the figures for identical or comparable components.
In der
Mit der Kamera
Die
Die
Die Bildauswerteinrichtung
Im Folgenden wird die Abstandsermittlung beispielhaft näher im Detail erläutert. Die
Die obere Darstellung in den
In der ersten Position vor der Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung (nachfolgend kurz Position 1 genannt) gilt für beide
Dabei bezeichnet a1 die Objektweite (Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung
Entsprechend gilt nach einem Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung
Dabei bezeichnet a2 die Objektweite, a'2 die Bildweite und y'2 die Bildgröße, jeweils nach der Verschiebung.In this case, a 2 denotes the object width, a ' 2 the image width and y' 2 the image size, in each case after the displacement.
Die Endoskopverschiebung Δa ist
Für eine Fixfokus-Optik gilt
Formeln (1) und (2) können nach a'1 bzw. a'2 umgestellt und anschließend unter Ausnutzung von (4) gleichgesetzt werden. Einsetzen des Zusammenhangs (3) für a2 liefert
Umformen von (5) liefert die Objektweite in Position 1: Transforming (5) returns the object distance in position 1:
Entsprechend gilt für die Objektweite in Position 2: The same applies to the object distance in position 2:
Wird eine Fixfokus-Optik verwendet, sollte der Objektabstand sowohl vor als auch nach der Verschiebung im Bereich der Tiefenschärfe liegen. Bei Verwendung einer Optik mit variablem Fokus sollte diese gegebenenfalls nachfokussiert werden. Hierbei kann es zu einer kleinen Änderung der Brennweite und damit des Abbildungsmaßstabs kommen. Je nach der zu erzielenden Genauigkeit kann dies bei der Berechnung des Abstands herausgerechnet werden.If fixed-focus optics are used, the object distance should be in the range of depth of field both before and after the shift. When using optics with variable focus, they should be refocused if necessary. This can lead to a small change in the focal length and thus the magnification. Depending on the accuracy to be achieved, this can be excluded when calculating the distance.
Die Endoskopverschiebung kann manuell oder automatisiert erfolgen, wobei jeweils entweder eine Verschiebung um eine vorgegebene Strecke einzustellen oder die Verschiebung frei wählbar ist.The endoscope displacement can be done manually or automatically, with each setting either a shift by a predetermined distance or the shift is freely selectable.
Erfolgt eine manuelle Verschiebung um eine fest vorgegebene Strecke, kann dies durch mechanische Anschläge oder optische Markierungen an der Endoskopieeinrichtung
Zur Messung einer frei wählbaren Verschiebung kann ein vom Operateur ablesbarer Längenmaßstab in Kombination mit manueller Werteingabe oder ein geeignetes Wegmesssystem mit direkter Ankopplung an die Bildauswerteinrichtung
Zur automatisierten Endoskopverschiebung können beliebige Aktoren, z. B. Lineardirektantriebe, pneumatische Aktoren oder Elektromotoren in Kombination mit einer Spindel, verwendet werden.For automated endoscope displacement arbitrary actuators, for. B. linear direct drives, pneumatic actuators or electric motors in combination with a spindle can be used.
Zur Erzielung eines fest vorgegebenen Verschiebewegs können mechanische Endanschläge oder jede Form von Endschaltern oder Wegmesssystemen verwendet werden. Zur Erfassung einer automatisiert gefahrenen frei wählbaren Strecke ist wiederum jedes geeignete Wegmesssystem nutzbar, insbesondere auch Drehencoder im Motor bei bekannter Spindelsteigung.To achieve a fixed displacement path mechanical end stops or any form of limit switches or Wegmesssystemen can be used. For detecting an automatically driven freely selectable route, in turn, any suitable position measuring system can be used, in particular rotary encoder in the motor with known spindle pitch.
Das Wegmesssystem und gegebenenfalls der Antrieb können als Teil des Trokars
Der Algorithmus zum Finden und Wiederfinden der Landmarken sollte vorzugsweise so gestaltet sein, dass er mehr als nur die mindestens erforderlichen ein bzw. zwei Landmarken liefert, damit die Funktion zur Abstandsmessung auch dann sichergestellt ist, wenn ein Teil der Landmarken in dem zweiten Bild nicht zu erkennen ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn sich eine Landmarke am Bildrand befindet und sich der Bildausschnitt durch Verschieben des Endoskops in Richtung Objekt verkleinert oder die Landmarke in einem unter- oder überbelichteten Bereich liegt.The landmark finding and retrieval algorithm should preferably be designed to provide more than just the at least required one or two landmarks so that the distance measurement function will be ensured even if some of the landmarks in the second image are not recognize. This can be the case, for example, if a landmark is located at the edge of the image and the image section is reduced by moving the endoscope in the direction of the object or the landmark lies in a sub-overexposed or overexposed region.
Weiterhin sollte der Algorithmus, insbesondere bei manueller Verschiebung des Endoskops, vorzugsweise robust gegenüber leichten Schwenks und Verkippungen des Endoskops sein, um eine korrekte Funktion auch dann zu gewährleisten, wenn die Verschiebung nicht ausschließlich entlang der optischen Achse erfolgt.Furthermore, especially with manual displacement of the endoscope, the algorithm should preferably be robust against slight swiveling and tilting of the endoscope in order to ensure correct operation even if the displacement does not take place exclusively along the optical axis.
Die korrekte Zuordnung der Landmarken in beiden Bildern kann darüber hinaus durch einen Algorithmus überprüft werden, in dem die Verbindungslinien der einzelnen Landmarken mit der optischen Achse oder der Landmarken untereinander analysiert werden; dies zeigt beispielhaft die
Bei rein axialer Verschiebung der Endoskopieeinrichtung
Bei einer zusätzlichen Verkippung der Endoskopieeinrichtung
Vorzugsweise werden in den Bildern jeweils zwischen zumindest drei markanten Landmarken L ermittelte Verbindungslinien V auf eine Winkelabweichung oder eine Abweichung der Streckungsverhältnisse in den beiden Bildern untersucht und ausschließlich im Falle, dass die Winkelabweichung und/oder die Streckungsabweichung ein vorgegebenes Maß unterschreitet oder zumindest nicht überschreitet, die markanten Landmarken zur Abstands- und/oder Größenbestimmung herangezogen.Preferably, connecting lines V determined between at least three prominent landmarks L in the images are examined for an angular deviation or a deviation of the aspect ratios in the two images and exclusively in the case that the angular deviation and / or the extension deviation falls below a predetermined level or at least does not exceed the landmarks used for distance and / or sizing.
Wird nur eine Landmarke und deren Abstand zur optischen Achse oder zwei Landmarken und deren Abstand zueinander für die Abstandsbestimmung benutzt, kann nur der Objektabstand in der Ebene der Landmarke bzw. der Landmarken angegeben werden. Da die Oberflächen vieler Organe jedoch gekrümmt sind, kann es sinnvoll sein, eine Vielzahl von Landmarken zu verwenden und die daraus berechneten unterschiedlichen Tiefenebenen separat anzugeben. Ebenso ist es dann möglich, die Tiefenebenen nicht nur anzuzeigen, sondern daraus eine topographische Karte oder eine dreidimensionale Oberflächenrekonstruktion zu erstellen. Auf diese kann das zweidimensionale Endoskopbild bei Bedarf als Textur gelegt werden.If only one landmark and its distance to the optical axis or two landmarks and their distance from one another are used for the distance determination, only the object distance in the plane of the landmark or landmarks can be specified. However, since the surfaces of many organs are curved, it may be useful to use a variety of landmarks and specify separately the different depth planes calculated from them. It is also possible not only to display the depth levels, but to create a topographic map or a three-dimensional surface reconstruction. If necessary, the two-dimensional endoscope image can be laid on it as a texture.
Weiterhin kann bei bekanntem Objektabstand aus der Bildgröße die Objektgröße gemäß der Formel
Anstelle des Stablinsensystems
Die
Die Endoskopieeinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Endoskopieeinrichtung endoscopy equipment
- 1111
- Endoskopschaft endoscope shaft
- 1212
- Trokar trocar
- 2020
- Bildaufnahmeeinrichtung Image recording device
- 2121
- Stablinsensystem Rod lens system
- 21a21a
- Ende The End
- 21b21b
- Ende The End
- 2222
- Kamera camera
- 2323
- Kabel electric wire
- 2525
- Linse lens
- 2626
- Signalleitung signal line
- 3030
- Hohlraum cavity
- 3131
- Körper body
- 4040
- Bildauswerteinrichtung image analyzing device
- 4141
- Rechnereinrichtung Computer device
- a1 a 1
- Objektweite object distance
- a'1 a ' 1
- Bildweite image distance
- a2 a 2
- Objektweite object distance
- a'2 a ' 2
- Bildweite image distance
- Δa.DELTA.a
- Endoskopverschiebung endoscope shift
- BB
- Bild image
- HH
- Hauptebene main level
- KK
- Konstruktionsstrahl construction beam
- LL
- Landmarke landmark
- L1L1
- Landmarke landmark
- L2L2
- Landmarke landmark
- L3L3
- Landmarke landmark
- L4L4
- Landmarke landmark
- OO
- optische Achse optical axis
- yy
- Objektgröße object size
- y'1 y ' 1
- Bildgröße image size
- y'2 y ' 2
- Bildgröße image size
- VV
- Verbindungslinie connecting line
Claims (10)
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017103198A1 (en) | 2017-02-16 | 2018-08-16 | avateramedical GmBH | Device for determining and retrieving a reference point during a surgical procedure |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3512602A1 (en) * | 1985-04-06 | 1986-10-09 | Richard Wolf Gmbh, 7134 Knittlingen | ENDOSCOPE FOR DETERMINING OBJECT SIZES IN CAVITIES |
US5669871A (en) * | 1994-02-21 | 1997-09-23 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscope measurement apparatus for calculating approximate expression of line projected onto object to measure depth of recess or the like |
US6009189A (en) * | 1996-08-16 | 1999-12-28 | Schaack; David F. | Apparatus and method for making accurate three-dimensional size measurements of inaccessible objects |
US20090043161A1 (en) * | 2006-11-14 | 2009-02-12 | Olympus Corporation | Measuring endoscope apparatus, program and recording medium |
US20100048993A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Fujifilm Corporation | Apparatus and method for measuring displacement amount of endoscope image, electronic endoscope, and image processing device for endoscope |
EP2163183A1 (en) * | 2007-06-05 | 2010-03-17 | Olympus Corporation | Image processing device, image processing program and image processing method |
-
2012
- 2012-07-02 DE DE201210211396 patent/DE102012211396A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3512602A1 (en) * | 1985-04-06 | 1986-10-09 | Richard Wolf Gmbh, 7134 Knittlingen | ENDOSCOPE FOR DETERMINING OBJECT SIZES IN CAVITIES |
US5669871A (en) * | 1994-02-21 | 1997-09-23 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscope measurement apparatus for calculating approximate expression of line projected onto object to measure depth of recess or the like |
US6009189A (en) * | 1996-08-16 | 1999-12-28 | Schaack; David F. | Apparatus and method for making accurate three-dimensional size measurements of inaccessible objects |
US20090043161A1 (en) * | 2006-11-14 | 2009-02-12 | Olympus Corporation | Measuring endoscope apparatus, program and recording medium |
EP2163183A1 (en) * | 2007-06-05 | 2010-03-17 | Olympus Corporation | Image processing device, image processing program and image processing method |
US20100048993A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Fujifilm Corporation | Apparatus and method for measuring displacement amount of endoscope image, electronic endoscope, and image processing device for endoscope |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017103198A1 (en) | 2017-02-16 | 2018-08-16 | avateramedical GmBH | Device for determining and retrieving a reference point during a surgical procedure |
US10881268B2 (en) | 2017-02-16 | 2021-01-05 | avateramedical GmBH | Device to set and retrieve a reference point during a surgical procedure |
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