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

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 Download PDF

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Abstract

The device (10) has a image recording device (20) which is connected with a image analyzing device (40) for recording position of the image pickup unit. The cavity (30) points the image along the optical axis of the imaging device. The displaced position of the image pickup unit is captured based on the presence of distinctive landmark relative to the optical axis. The distance between the image pickup unit, striking landmark and distinctive landmark is calculated based on the performed movement of the image recording device.

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:

Figure DE102012211396A1_0002
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:
Figure DE102012211396A1_0002
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

1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Endoskopieeinrichtung, anhand derer auch das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert wird, 1 An exemplary embodiment of an endoscopy device according to the invention, by means of which the method according to the invention is also explained by way of example,

2 beispielhaft ein erstes aufgenommenes Bild vor der Bestimmung markanter Landmarken, 2 an example of a first picture taken before the determination of landmarks,

3 in dem ersten Bild gemäß 2 erfasste Landmarken, 3 in the first picture according to 2 recorded landmarks,

4 beispielhaft ein zweites aufgenommenes Bild vor der Bestimmung markanter Landmarken, 4 by way of example a second picture taken before the determination of landmarks,

5 in dem zweiten Bild gemäß 4 erfasste Landmarken, 5 in the second picture according to 4 recorded landmarks,

6 die Abstandsermittlung beispielhaft für den Fall, dass der Abstand einer Landmarke zur optischen Achse für die Abstandsermittlung ausgewertet wird, 6 the distance determination as an example in the case that the distance of a landmark is evaluated to the optical axis for the distance determination,

7 die Abstandsermittlung beispielhaft basierend auf Landmarkenabständen untereinander, 7 the distance determination by way of example based on landmark distances among each other,

8 eine Plausibilitätsprüfung anhand der Verbindungslinien von Landmarken und 8th a plausibility check based on the connecting lines of landmarks and

9 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Endoskopieeinrichtung. 9 A second embodiment of an endoscopy device.

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 1 sieht man ein Ausführungsbeispiel für eine Endoskopieeinrichtung 10. Diese umfasst eine Bildaufnahmeeinrichtung 20 zum Aufnehmen eines Bildes innerhalb eines Hohlraums 30, beispielsweise innerhalb eines menschlichen oder tierischen Körpers 31. Zur Bildaufnahmeeinrichtung 20 gehört u. a. ein optisches System, beispielsweise in Form eines Stablinsensystems (Stablinsenanordnung) 21, das mit einem Ende 21a in den Hohlraum 30 eingeführt ist und sich mit seinem anderen Ende 21b außerhalb des Hohlraums 30 befindet. Mit dem Stablinsensystem 21 steht eine Kamera 22 in Verbindung, die das über das Stablinsensystem 21 übertragene Bild vom Inneren des Hohlraumes 30 aufnimmt. Das Stablinsensystem 21 ist in einem Endoskopschaft 11 der Endoskopieeinrichtung 10 geführt, das über einen Trokar 12 in den Körper 31 bzw. den Hohlraum 30 eingeführt ist.In the 1 one sees an embodiment for an endoscopy device 10 , This includes an image pickup device 20 for capturing an image within a cavity 30 For example, within a human or animal body 31 , To the image recording device 20 includes, inter alia, an optical system, for example in the form of a rod lens system (rod lens arrangement) 21 that with one end 21a in the cavity 30 is introduced and deals with its other end 21b outside the cavity 30 located. With the rod lens system 21 there is a camera 22 related to that via the rod lens system 21 rendered image from the inside of the cavity 30 receives. The rod lens system 21 is in an endoscope 11 the endoscopy device 10 That's about a trocar 12 in the body 31 or the cavity 30 is introduced.

Mit der Kamera 22 der Bildaufnahmeeinrichtung 20 steht über ein Kabel 23 eine Bildauswerteinrichtung 40 in Verbindung. Die Bildauswerteinrichtung 40 umfasst vorzugsweise eine Rechnereinrichtung 41, die dazu programmiert ist, ein bei einer ersten Position der Bildaufnahmeeinrichtung 20 aufgenommenes erstes Bild und ein bei einer zweiten, gegenüber der ersten Position entlang der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung 20 verschobenen Position aufgenommenes zweites Bild auf das Vorhandensein mindestens einer markanten Landmarke in beiden Bildern hin auszuwerten.With the camera 22 the image pickup device 20 is over a cable 23 an image evaluation device 40 in connection. The image evaluation device 40 preferably comprises a computer device 41 programmed to be at a first position of the image pickup device 20 recorded first image and at a second, opposite the first position along the optical axis of the image pickup device 20 shifted position recorded second image on the presence of at least one distinctive landmark in both images out.

Die 2 zeigt beispielhaft ein erstes aufgenommenes Bild vor der Bestimmung der markanten Landmarken. In der 3 sind die von der Bildauswerteinrichtung 40 erfassten Landmarken mit den Bezugszeichen L1, L2, L3 und L4 markiert.The 2 shows by way of example a first recorded image before the determination of the landmarks. In the 3 are those of the image evaluation device 40 registered landmarks marked with the reference numerals L1, L2, L3 and L4.

Die 4 zeigt beispielhaft das zweite aufgenommene Bild vor der Bestimmung der markanten Landmarken. In der 5 sind die von der Bildauswerteinrichtung 40 erfassten Landmarken ebenfalls mit den Bezugszeichen L1, L2 und L3 markiert, da sie mit den Landmarken L1, L2 und L3 in 3 identisch sind. Die Landmarke L4 ist aufgrund des verkleinerten Bildausschnitts in 5 nicht sichtbar.The 4 shows by way of example the second recorded image before the determination of the landmarks. In the 5 are those of the image evaluation device 40 registered landmarks also with the Reference numerals L1, L2 and L3 are marked as they coincide with the landmarks L1, L2 and L3 in FIG 3 are identical. The landmark L4 is due to the reduced image section in 5 not visible.

Die Bildauswerteinrichtung 40 ermittelt anschließend eine Verschiebung der markanten Landmarken relativ zur optischen Achse oder relativ zu den anderen markanten Landmarken in den zumindest zwei Bildern quantitativ und berechnet unter Berücksichtigung der erfolgten Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung 20 den Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung 20 und den markanten Landmarken oder den Abstand zwischen den markanten Landmarken.The image evaluation device 40 then determines a shift of the landmarks relative to the optical axis or relative to the other prominent landmarks in the at least two images quantitatively and calculated taking into account the displacement of the image pickup device 20 the distance between the image pickup device 20 and the distinctive landmarks or the distance between the distinctive landmarks.

Im Folgenden wird die Abstandsermittlung beispielhaft näher im Detail erläutert. Die 6 zeigt hierzu beispielhaft den Fall, dass der Abstand der Landmarken zur optischen Achse O für die Abstandsermittlung herangezogen wird. Die 7 stellt beispielhaft den Fall der Abstandsmessung basierend auf den Landmarkenabständen untereinander dar. Der Abstand der Landmarken zur optischen Achse O bzw. zweier Landmarken zueinander wird in den 6 und 7 jeweils als Objektgröße y bezeichnet.In the following, the determination of the distance is explained in greater detail by way of example. The 6 shows the example of the case that the distance of the landmarks to the optical axis O is used for the distance determination. The 7 exemplifies the case of the distance measurement based on the landmark distances among themselves. The distance of the landmarks to the optical axis O or two landmarks to each other is in the 6 and 7 each referred to as object size y.

Die obere Darstellung in den 6 und 7 zeigt jeweils die Abbildung y'1 der Objektgröße y vor der Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung 20 und die untere Darstellung die Abbildung y'2 der Objektgröße y nach der Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung 20. Die Konstruktionsstrahlen zur Bestimmung des Bildes B sind mit dem Bezugszeichen K gekennzeichnet. Eine zur Bildaufnahmeeinrichtung 20 gehörende Linse trägt das Bezugszeichen 25, und die Hauptebene der Linse 25 ist mit dem Bezugszeichen H gekennzeichnet.The upper illustration in the 6 and 7 shows in each case the image y ' 1 of the object size y before the displacement of the image pickup device 20 and the lower diagram shows the image y ' 2 of the object size y after the displacement of the image recording device 20 , The construction beams for determining the image B are identified by the reference symbol K. One for the image recording device 20 belonging lens bears the reference numeral 25 , and the main plane of the lens 25 is marked with the reference H.

In der ersten Position vor der Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung (nachfolgend kurz Position 1 genannt) gilt für beide 6 und 7:

Figure DE102012211396A1_0003
In the first position before the displacement of the image pickup device (hereafter referred to as position 1) applies to both 6 and 7 :
Figure DE102012211396A1_0003

Dabei bezeichnet a1 die Objektweite (Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung 20 und dem Objekt), a'1 die Bildweite, y die Objektgröße und y'1 die Bildgröße.In this case, a 1 denotes the object distance (distance between the image recording device 20 and the object), a ' 1 the image size, y the object size and y' 1 the image size.

Entsprechend gilt nach einem Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung 20 für die zweite Position (nachfolgend kurz Position 2 genannt):

Figure DE102012211396A1_0004
Accordingly, after a shift of the image pickup device 20 for the second position (hereafter referred to as position 2):
Figure DE102012211396A1_0004

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 Δa = a1 – a2 (3) The endoscope displacement Δa is Δa = a 1 - a 2 (3)

Für eine Fixfokus-Optik gilt a'1 = a'2 (4) For a fixed focus optics applies a ' 1 = a' 2 (4)

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 y'1a1 = y'2(a1 – Δa) (5) Formulas (1) and (2) can be switched to a ' 1 or a' 2 and then equated using (4). Substituting context (3) for a 2 yields y ' 1 a 1 = y' 2 (a 1 -Δa) (5)

Umformen von (5) liefert die Objektweite in Position 1:

Figure DE102012211396A1_0005
Transforming (5) returns the object distance in position 1:
Figure DE102012211396A1_0005

Entsprechend gilt für die Objektweite in Position 2:

Figure DE102012211396A1_0006
The same applies to the object distance in position 2:
Figure DE102012211396A1_0006

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 10, den Trokar 12 oder ein zusätzliches Bauteil erleichtert werden.If a manual shift takes place by a predetermined distance, this can be achieved by mechanical stops or optical markings on the endoscopy device 10 , the trocar 12 or an additional component can be facilitated.

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 40 benutzt werden, wobei sämtliche Arten von Wegmesssystemen nutzbar sind, beispielsweise resistive, induktive, optische oder magnetische inkrementelle Verfahren.To measure a freely selectable displacement, a length scale readable by the surgeon in combination with manual value input or a suitable displacement measuring system with direct coupling to the image evaluation device 40 can be used, all types of path measuring systems are available, for example, resistive, inductive, optical or magnetic incremental method.

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 12, des Endoskops 10 oder als eigenständige Baugruppe ausgeführt sein.The path measuring system and possibly the drive can be part of the trocar 12 , the endoscope 10 or be executed as an independent module.

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 8. Man sieht in der 8 links drei Landmarken L sowie die Verbindungslinien V, die die Landmarken L verbinden. In der Mitte der 8 erkennt man dieselben Landmarken L wie links im Falle einer Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung ohne eine Verkippung, und in der 8 rechts sieht man dieselben Landmarken L im Falle einer Verkippung um die optische Achse.The correct assignment of the landmarks in both images can also be checked by an algorithm in which the connecting lines of the individual landmarks with the optical axis or the landmarks are analyzed with each other; this is exemplified by the 8th , You see in the 8th left three landmarks L and the connecting lines V that connect the landmarks L. In the middle of 8th one recognizes the same landmarks L as on the left in the case of a displacement of the image recording device without tilting, and in the 8th on the right you can see the same landmarks L in case of a tilt around the optical axis.

Bei rein axialer Verschiebung der Endoskopieeinrichtung 10 skalieren alle Abstände mit dem gleichen Faktor und die Ausrichtung der Verbindungslinien V bleibt in beiden Bildern erhalten (vgl. 8, Darstellungen links und Mitte).With purely axial displacement of the endoscopy device 10 all distances scale with the same factor and the alignment of the connecting lines V remains in both pictures (cf. 8th , Illustrations left and center).

Bei einer zusätzlichen Verkippung der Endoskopieeinrichtung 10 um ihre Längsachse werden sämtliche Verbindungslinien V um den gleichen Winkel gedreht, so dass die Winkel zwischen den Verbindungslinien V konstant bleiben (vgl. 8, Darstellungen links und rechts). Ein leichter Schwenk der Endoskopieeinrichtung 10 führt zu einer Verschiebung sämtlicher Punkte im Bild in die gleiche Richtung und, sofern diese die gleiche Objektweite besitzen, um den gleichen Betrag, so dass auch hier die Winkel zwischen den Verbindungslinien untereinander erhalten bleiben.With an additional tilt of the endoscopy device 10 around their longitudinal axis, all connecting lines V are rotated by the same angle, so that the angles between the connecting lines V remain constant (cf. 8th , Illustrations left and right). A slight swivel of the endoscopy device 10 results in a shift of all points in the image in the same direction and, if these have the same object width, by the same amount, so that here too the angles between the connecting lines are maintained with each other.

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 y' = y·a'/a berechnet werden. Hierdurch ist es möglich, die Größe von Strukturen zu vermessen oder Abstände zwischen Objekten zu bestimmen. Diese Informationen können in das Endoskopbild eingeblendet oder einer weiteren Informationsverarbeitung zugeführt werden. Die Auswahl der zu vermessenden Objekte kann manuell oder automatisch durch Bildverarbeitungsalgorithmen erfolgen.Furthermore, with a known object distance from the image size, the object size according to the formula y '= y · a' / a be calculated. This makes it possible to measure the size of structures or to determine distances between objects. This information can be superimposed on the endoscope image or fed to further information processing. The selection of the objects to be measured can be done manually or automatically by image processing algorithms.

Anstelle des Stablinsensystems 21 können auch andere Arten von optischen Systemen eingesetzt werden, beispielsweise Lichtleitfasern oder Lichtleitfaserbündel. Ein Stablinsensystem, wie das Stablinsensystem 21 gemäß 1 wird vorzugsweise bei starren Endoskopieeinrichtungen eingesetzt; im Falle von flexiblen Endoskopieeinrichtungen wird vorzugsweise ein Lichtleitfaserbündel als optisches System eingesetzt.Instead of the rod lens system 21 It is also possible to use other types of optical systems, for example optical fibers or optical fiber bundles. A rod lens system, like the rod lens system 21 according to 1 is preferably used in rigid endoscopy devices; In the case of flexible endoscopy devices, an optical fiber bundle is preferably used as the optical system.

Die 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Endoskopieeinrichtung 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung 20, die durch eine Kamera 22 gebildet wird, am Ende des Endoskopschafts 11 angebracht und befindet sich somit innerhalb des Hohlraums 30. Die Kamera 22 steht über eine beispielsweise elektrische oder optische Signalleitung 26 mit der Bildauswerteinrichtung 40 in Verbindung. Im Übrigen gelten die Erläuterungen im Zusammenhang mit den 18 hier entsprechend.The 9 shows a second embodiment of an endoscopy device 10 , In this embodiment, the image pickup device is 20 through a camera 22 is formed at the end of the endoscope shaft 11 attached and thus located within the cavity 30 , The camera 22 is about an example electrical or optical signal line 26 with the image evaluation device 40 in connection. Otherwise, the explanations in connection with the 1 - 8th here accordingly.

Die Endoskopieeinrichtung 10 sowie das entsprechende Endoskopieverfahren wurden oben am Beispiel der medizinischen Endoskopie beschrieben; die Erläuterungen gelten für den Einsatz im Bereich der technischen Endoskopie, in denen verschiebbare Kameras zum Einsatz kommen, entsprechend.The endoscopy device 10 and the corresponding endoscopy method have been described above using the example of medical endoscopy; the explanations apply to the use in the field of technical endoscopy, in which slidable cameras are used, accordingly.

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)

Endoskopieeinrichtung (10) mit einer Bildaufnahmeeinrichtung (20) zum Aufnehmen eines Bildes innerhalb eines Hohlraums (30), dadurch gekennzeichnet, dass mit der Bildaufnahmeeinrichtung (20) eine Bildauswerteinrichtung (40) in Verbindung steht, die geeignet ist, ein bei einer ersten Position der Bildaufnahmeeinrichtung (20) aufgenommenes, den Hohlraum (30) zeigendes erstes Bild und ein bei einer zweiten, gegenüber der ersten Position entlang der optischen Achse (O) der Bildaufnahmeeinrichtung (20) verschobenen Position der Bildaufnahmeeinrichtung (20) aufgenommenes zweites Bild auf das Vorhandensein mindestens einer markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) in beiden Bildern hin auszuwerten und eine Verschiebung der markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) relativ zur optischen Achse (O) oder relativ zu einer anderen markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) in den zumindest zwei Bildern quantitativ zu erfassen und unter Berücksichtigung der erfolgten Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung (20) den Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung (20) und der markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) oder den Abstand zwischen der einen und der anderen markanten Landmarke zu berechnen.Endoscopy device ( 10 ) with an image recording device ( 20 ) for taking an image within a cavity ( 30 ), characterized in that with the image recording device ( 20 ) an image evaluation device ( 40 ), which is suitable for a first position of the image recording device ( 20 ), the cavity ( 30 ) and a at a second, opposite the first position along the optical axis (O) of the image pickup device ( 20 ) shifted position of the image pickup device ( 20 ) to evaluate the presence of at least one distinctive landmark (L, L1, L2, L3) in both images and a shift of the landmark (L, L1, L2, L3) relative to the optical axis (O) or relative to of another prominent landmark (L, L1, L2, L3) in the at least two images and, taking into account the displacement of the image recording device ( 20 ) the distance between the image recording device ( 20 ) and the distinctive landmark (L, L1, L2, L3) or the distance between one landmark and the other distinctive landmark. Endoskopieeinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswerteinrichtung (40) geeignet ist, ein Blutgefäß oder eine Organgrenze in einem menschlichen oder tierischen Körperhohlraum (30) als markante Landmarke (L, L1, L2, L3) zur Abstandsmessung heranzuziehen.Endoscopy device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the image evaluation device ( 40 ), a blood vessel or an organ border in a human or animal body cavity ( 30 ) as a prominent landmark (L, L1, L2, L3) for distance measurement. Endoskopieeinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswerteinrichtung (40) eine Rechnereinrichtung (41) umfasst, die derart programmiert ist, dass sie im Rahmen eines Mustererkennungsverfahrens markante Landmarken (L, L1, L2, L3, L4) in Bildern erkennen und eine in einem Bild erkannte markante Landmarke (L, L1, L2, L3, L4) in einem anderen Bild wiedererkennen kann.Endoscopy device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the image evaluation device ( 40 ) a computer device ( 41 ) programmed to recognize landmarks (L, L1, L2, L3, L4) in images as part of a pattern recognition process, and a prominent landmark (L, L1, L2, L3, L4) detected in an image Recognize another picture. Endoskopieeinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (41) derart programmiert ist, dass sie den Abstand zwischen der markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) und der Bildaufnahmeeinrichtung (20) ermitteln kann gemäß:
Figure DE102012211396A1_0007
wobei a2 den Abstand zwischen der markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) und der Bildaufnahmeeinrichtung (20) nach der Verschiebung, Δa die Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung (20) entlang der optischen Achse (O), y'1 die Bildgröße vor der Verschiebung und y'2 die Bildgröße nach der Verschiebung bezeichnen.
Endoscopy device ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the computer device ( 41 ) is programmed such that it determines the distance between the prominent landmark (L, L1, L2, L3) and the image recording device ( 20 ) can determine according to:
Figure DE102012211396A1_0007
where a 2 is the distance between the prominent landmark (L, L1, L2, L3) and the image recording device ( 20 ) after the displacement, Δa the displacement of the image recording device ( 20 ) along the optical axis (O), y ' 1 denote the image size before the displacement and y' 2 the image size after the displacement.
Endoskopieeinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswerteinrichtung (40) in beiden 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 (L) zur Abstands- und/oder Größenbestimmung heranzieht. Endoscopy device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the image evaluation device ( 40 ) investigated in each case between at least three landmarks marked (L) connecting lines (V) on 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 (L) for distance and / or sizing. Endoskopieeinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endoskopieeinrichtung (10) eine Verschiebeeinrichtung aufweist, die ein Verschieben der Bildaufnahmeeinrichtung (20) entlang der optischen Achse (O) ermöglicht.Endoscopy device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the endoscopy device ( 10 ) has a displacement device, which is a displacement of the image recording device ( 20 ) along the optical axis (O). Endoskopieeinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung einen hydraulischen, pneumatischen, elektromagnetischen oder piezoelektrischen Linearantrieb oder einen rotatorischen Antrieb mit Spindel umfasst.Endoscopy device ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the displacement device comprises a hydraulic, pneumatic, electromagnetic or piezoelectric linear drive or a rotary drive with spindle. Endoskopieeinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endoskopieeinrichtung (10) zumindest eine Markierung, zumindest einen mechanischen Endanschlag, zumindest einen Endschalter oder zumindest ein Wegmesssystem aufweist, mit dem oder der sich eine Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung (20) entlang der optischen Achse (O) messen oder auf ein vorgegebenes Maß begrenzen lässt.Endoscopy device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the endoscopy device ( 10 ) at least one marking, at least one mechanical end stop, at least one limit switch or at least one displacement measuring system, with or a displacement of the image pickup device ( 20 ) along the optical axis (O) or limit it to a predetermined amount. Endoskopieeinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswerteinrichtung (40) geeignet ist, mit den gemessenen Abständen und/oder Objektgrößen ein dreidimensionales Modell des Inneren des Hohlraums (30) oder eines im Inneren des Hohlraums (30) befindlichen Objekts zu erstellen.Endoscopy device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the image evaluation device ( 40 ) is suitable, with the measured distances and / or object sizes, a three-dimensional model of the interior of the cavity ( 30 ) or one inside the cavity ( 30 ). Endoskopieverfahren, bei dem mit einer Bildaufnahmeeinrichtung (20) ein Bild eines Hohlraums (30) aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – ein bei einer ersten Position der Bildaufnahmeeinrichtung (20) aufgenommenes, den Hohlraum (30) zeigendes erstes Bild und ein bei einer gegenüber der ersten Position entlang der optischen Achse (O) der Bildaufnahmeeinrichtung (20) verschobenen zweiten Position der Bildaufnahmeeinrichtung (20) aufgenommenes zweites Bild auf das Vorhandensein mindestens einer markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) in beiden Bildern hin ausgewertet wird, – eine Verschiebung der markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) relativ zur optischen Achse (O) oder relativ zu einer anderen Landmarke (L, L1, L2, L3) in den zumindest zwei Bildern quantitativ erfasst wird und – unter Berücksichtigung der erfolgten Verschiebung der Bildaufnahmeeinrichtung (20) der Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung (20) und der markanten Landmarke (L, L1, L2, L3) oder der Abstand zwischen der einen und der anderen Landmarke (L, L1, L2, L3) berechnet wird.Endoscopy method in which with an image recording device ( 20 ) an image of a cavity ( 30 ), characterized in that - a at a first position of the image pickup device ( 20 ), the cavity ( 30 ) and at a position opposite to the first position along the optical axis (O) of the image recording device (FIG. 20 ) shifted second position of the image pickup device ( 20 ) is evaluated on the presence of at least one distinctive landmark (L, L1, L2, L3) in both images, - a shift of the landmark (L, L1, L2, L3) relative to the optical axis (O) or relative to another landmark (L, L1, L2, L3) is quantitatively detected in the at least two images and - taking into account the displacement of the image recording device ( 20 ) the distance between the image recording device ( 20 ) and the landmark (L, L1, L2, L3) or the distance between the one and the other landmarks (L, L1, L2, L3).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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