JP2013508039A - マーカーを使用する画像システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
複数のマーカー;
視界において光を検出し、それに反応する出力を提供するための、検出器アレイを有する少なくとも1つのカメラを含む、可視光を検出するためのカメラシステム;
出力を分析するように配されたプロセッサー;を含む、画像システムが提供され、
ここで、各マーカーは、プロセッサーによって分析される検出器アレイによって検出可能であるパターンを含み;
ここで、パターンは、プロセッサーがマーカー上の三次元の特定位置を検出することができるように配された第1の構成要素を含み;及び
各マーカーのパターンは、プロセッサーが各マーカーと他のマーカーを識別することができるようなコード化を提供するように配された、システムの他のマーカーとは異なる第2の構成要素を含む。
複数のマーカー;
視界において光を検出し、それに反応する出力を提供するための、検出器アレイを有する少なくとも1つのカメラを含む、可視光を検出するためのカメラシステム;
出力を分析するように配されたプロセッサー;を含む、画像システムが提供され、
ここで、各マーカーは、プロセッサーによって分析される検出器アレイによって検出可能であるパターンを含み; 及び
ここで、パターンは、プロセッサーがマーカー上の三次元の特定位置を検出することができるように配された第1の構成要素を含み;及び
ここで、パターンは、プロセッサーが特定位置のまわりのパターンの回転の角度を検出することができるように配された、特定位置のまわりに配された第2の構成要素を含む。
複数のマーカー;
視界において光を検出し、それに反応する出力を提供するための、検出器アレイを有する少なくとも1つのカメラを含む、可視光を検出するためのカメラシステム;
出力を分析するように配されたプロセッサー;を含む、画像システムが提供され、
ここで、各マーカーは、プロセッサーによって分析される検出器アレイによって検出可能であるパターンを含み; 及び
プロセッサーは、ユーザーによる、画像におけるマーカーの選択された1つの閉塞(occlusion)の領域を検出し、閉塞を、プロセス制御のための入力として使用するために配される。
1. 簡単な解決法は、チェッカーボードマーカーのまわりの一連の異なるサイズの曲線分を使用することである(Example Marker Complex Patternsの絵を参照)。線分の長さ及び数に基づいて、マーカーはコード化される。円形マーカーの回転情報を得るために、線分を含む環上の1点は、マーカーの起点となるようにラベル付けされる。マーカーの回転情報を向上させるために、マーカーは、起点として指定されている伸長された側面の最も細い点とともに伸長され得る(Example Marker Complex Patterns - isometric View 又は Ellipsoidal)。
2. 視覚的にマーカーをコード化する別の技術は、小さな目立たない2Dバーコードでマーカーを囲むことある。バーコードは、マーカーIDを包含し、マーカーの形状は回転情報を提供するだろう。
3. マーカーはまた、マーカーにおいて小突起又はくぼみ、または他の領域に対して隆起した又はくぼんだマーカーの領域を使用することによって、3Dでコード化され得る。これらの3Dの特徴は、これらの隆起した又はくぼんだ特徴によって提供されているマーカーIDを有する同じマーカーパターンを使用することに柔軟性を与える。
4. 提供されるコード化技術は、黒色及び白色のマーカーのためのみであった。マーカーはまた、色彩情報を使用して、コード化され得る(Example Marker Complex Patterns - Colorsを参照)。色彩情報は、マーカーコード化に別の次元を加える。
- 複数の一般的なマーカーの使用に関係する問題に対処する光学追跡システムのために視覚的なコード化されたマーカーを提供すること。
- 複数の一般的なマーカーを使用する追跡システムに関係する問題を解決する、視覚的なコード化されたマーカー。これは、追跡システムが視界における各マーカーを容易に識別することを可能にし、1つのマーカーと別のマーカーを区別する際の問題を解決する。
- 各マーカーが、ここでは独特であるため、各マーカーには、ここで、それに関係する十分な情報があり、追跡システムは、各マーカーの並進運動位置及び回転位置を測定することができる。
- システムが、各マーカーを独自に識別することができるため、追跡される対象ごとに、1つのマーカーだけが必要とされる。これは、対象の全体的な設置面積が減少され得ることを意味し、対象のエルゴノミックス設計は、改善され得、最も重要なことに、精度が単一のマーカーを検出する誤差のみに依存するため、対象の位置を検出する全体的な精度は改善される。
- 視覚的にコード化されるマーカーは、追跡システムがそれを識別することを可能にする、固有のパターン及び/又は形状を含む。
- 追跡道具(異なる方向でプローブをうまく追跡しそうなシステム)の360度の回転範囲。
- 異なる照明条件でそれらの識別を可能にする、光学マーカーの照明(能動又は受動)。
- 単一の幾何学的形状よりもむしろ複合パターンと一致する基準による、手術のための追跡マーカーの識別のロバスト性。このようなマーカーはまた、流体の存在下で、マーカーのより強力な局在性を可能にする。
- 追跡のより良いワークフロー及びより高い精度を促進するための、異なる特有の構成及び位置を各々が有する、複数の基準器。これは、頭部固定デバイスの異なる方向付けを可能にする、マーカーの異なる角度を有する各基準器を含み得る。
- 複数のカメラは、各カメラからの検出を平均化することで精度を増加させ、有効視野を増加させるために光学的に使用され得る。
- 患者の運動(例えば呼吸器運動)を追跡するために使用され得る。
- 複数のカメラ及び複数の基準器は、精度を増加させるために一緒に使用され得る。
- 単一のマーカーは、多くのマーカーの代わりに使用され得る。
- 単一のコード化されたマーカーは、空間位置及び回転位置を提供し得る。利用可能な十分な情報がないため、単一のコード化されていないマーカーは、この位置を提供することができない。
- 単一のコード化されたマーカーは、単一の幾何学的形状よりもむしろ複合パターンと一致する基準により、手術のための追跡マーカーの識別のロバスト性を提供し得る。このようなマーカーはまた、流体の存在下で、マーカーのより強力な局在性を可能にする。
- 色彩情報を活用することができるため、より多くの固有のマーカーを生じさせる。
- エンドエフェクター精度を増加させるために、外科的なロボットシステムにおいて使用され得る。
- システムは異なる照明条件に対して堅固である。
Claims (24)
- 画像システムであって、該画像システムは、
複数のマーカー、
視界において光を検出し、それに反応する出力を提供するための、検出器アレイを有する少なくとも1つのカメラを含む、可視光を検出するためのカメラシステム、
該出力を分析するように配されたプロセッサーを含み、
ここで、各マーカーは、該プロセッサーによって分析される該検出器アレイによって検出可能であるパターンを含み、
ここで、該パターンは、該プロセッサーが該マーカー上の三次元における特定位置を検出することができるように配された第1の構成要素を含み、
ここで、各マーカー上の該パターンは、該プロセッサーが各マーカーと他のマーカーを区別することができるようなコード化を提供するように配された、システムの他のマーカーとは異なる第2の構成要素を含むことを特徴とする、画像システム。 - 前記第2の構成要素は、前記位置のまわりのアレイに配されることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2の構成要素は、前記位置のまわりに集中した異なる幅の一連のバー又は線分を定義することを特徴とする、請求項1又は2に記載のシステム。
- 前記コード化は、前記線分の長さ及び数に基づくことを特徴とする、請求項3に記載のシステム。
- 前記線分は、2Dバーコードを定義することを特徴とする、請求項4に記載のシステム。
- 前記マーカーは、前記視界における対象の前記位置を定義するように配され、該対象は、該対象上の単一の特定位置を定義するように配された単一のマーカーを含むことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記パターンは、前記プロセッサーが前記位置のまわりの前記パターンの回転の角度を検出することができるように配された、前記特定位置のまわりのアレイに配された構成要素を含むことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記パターンは、前記位置のまわりの前記回転を決定するための軸を定義する、側面上のより大きな次元を定義するように、前記位置の1つの側面にオフセットされることを特徴とする、請求項7に記載のシステム。
- 前記マーカーは、前記検出器アレイ及び前記プロセッサーが、前記マーカーの並進運動及び回転の位置を識別し決定することができるように配されることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記特定位置は、対照の領域の交差点によって定義されることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記特定位置は、点であることを特徴とする、請求項10に記載のシステム。
- 前記第2の構成要素は、前記マーカー上の異なる色の領域によって提供される色彩情報の使用を含むことを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第2の構成要素は、前記マーカー上のリリーフの隆起した及び/又はくぼんだ領域によって提供される、三次元情報の使用を含むことを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記マーカーは、受動的であることを特徴とする、請求項1乃至13のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記マーカーは、能動的照明を含むことを特徴とする、請求項1乃至14のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記対象は、CT、PET、X線、ORテーブル、超音波機器、静止ワンド、携帯型の対象、ブーム、MRI、Cアーム及びライトなどの、手術道具又は非外科的な機器であることを特徴とする、請求項1乃至15のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記対象は、外科的ロボットシステムにおいて使用されることを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記マーカーの選択された1つに触れ、又はそれを指さすユーザーによって選択され得る、一連のマーカーが提供され、前記プロセッサーが、前記一連のマーカーの各々を、プロセス制御のための入力として識別する情報を使用するように配されることを特徴とする、請求項1乃至17のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記プロセッサーは、前記画像における前記マーカーの閉塞の領域を決定することによって、どのマーカーが選択されているかを検出するように配されることを特徴とする、請求項18に記載のシステム。
- 前記マーカー上の前記閉塞の領域は、前記ユーザーによって移動され、前記プロセッサーは、移動を検出し、プロセス制御のための入力として前記移動を使用するように配されることを特徴とする、請求項19に記載のシステム。
- 画像システムであって、該画像システムは、
複数のマーカー;
視界において光を検出し、それに反応する出力を提供するための、検出器アレイを有する少なくとも1つのカメラを含む、可視光を検出するためのカメラシステム、
該出力を分析するように配されたプロセッサーを含み、
ここで、各マーカーは、該プロセッサーによって分析される該検出器アレイによって検出可能であるパターンを含み、
ここで、該パターンは、該プロセッサーが該マーカー上の三次元における特定位置を検出することができるように配された第1の構成要素を含み、及び
ここで、該パターンは、該プロセッサーが該特定位置のまわりの前記パターンの回転の角度を検出することができるように配された、該特定位置のまわりに配された第2の構成要素を含むことを特徴とする、画像システム。 - 画像システムであって、該画像システムは、
複数のマーカー;
視界において光を検出し、それに反応する出力を提供するための、検出器アレイを有する少なくとも1つのカメラを含む、可視光を検出するためのカメラシステム、
該出力を分析するように配されたプロセッサーを含み、
ここで、各マーカーは、該プロセッサーによって分析される該検出器アレイによって検出可能であるパターンを含み、 及び
ここで、該プロセッサーは、ユーザーによる、該画像における該マーカーの選択された1つの閉塞の領域を検出し、該閉塞を、プロセス制御のための出力として使用するために配されることを特徴とする、画像システム。 - 前記マーカー上の前記閉塞の領域は、前記ユーザーによって移動され、前記プロセッサーは、移動を検出し、プロセス制御のための入力として前記移動を使用するように配されることを特徴とする、請求項22に記載のシステム。
- 前記マーカーの選択された1つに触れ、又はそれを指さすユーザーによって選択され得る、一連のマーカーが提供され、前記プロセッサーが、前記一連のマーカーの各々を、プロセス制御のための入力として識別する情報を使用するように配されることを特徴とする、請求項22に記載のシステム。
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