JP2014000120A - Endoscope and endoscope system including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve positioning accuracy in super-resolving processing when acquiring multiple low-resolution images with deviated imaging positions required for super-resolving processing with the use of blurring.SOLUTION: An endoscope includes: an insertion unit 11 to be inserted to the inside of an observation object; an illumination window 16 arranged in the insertion unit and illuminating a subject S inside the observation object; an imaging unit 14 arranged in the insertion unit and imaging a subject; and a marking unit 17 arranged in the insertion unit and allowing a marker material M to adhere onto a subject. Especially, the marking unit injects a marker material to a subject by tension of an operation fluid. The marker material contains a fluorescent material and emits light by light to be emitted from the illumination window.

Description

本発明は、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムに関し、特に、撮像で得られた画像に対して超解像処理を行う場合に適した内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムに関するものである。   The present invention relates to an endoscope that images the inside of an observation target that cannot be directly observed from the outside and an endoscope system including the endoscope, and particularly suitable for performing super-resolution processing on an image obtained by imaging. The present invention relates to an endoscope and an endoscope system including the endoscope.

内視鏡には、人の身体などの観察対象の内部に挿入される挿入部の先端部に撮像素子を配置して、この撮像素子による撮像で得られた画像をモニターに表示させるようにした、いわゆる電子内視鏡が広く普及している。この種の内視鏡においても、挿入部をできるだけ細く形成することが望まれるが、これには、撮像素子の寸法が制約を受けることから、解像度の高い撮像素子を採用することができないため、人体の内臓などの体内組織を精細な画像で観察したい要望を十分に満足することができないという難点があった。   In the endoscope, an image sensor is arranged at the distal end of an insertion part that is inserted into an observation target such as a human body, and an image obtained by imaging with the image sensor is displayed on a monitor. So-called electronic endoscopes are widely used. Even in this type of endoscope, it is desirable to form the insertion portion as thin as possible. However, since the size of the image sensor is restricted, an image sensor with high resolution cannot be employed. There has been a problem that it is not possible to sufficiently satisfy the desire to observe internal tissues such as internal organs of the human body with fine images.

このような要望に対して、撮像により得られた複数の低解像度画像から高解像度画像を生成する、いわゆるフレーム間超解像の技術を利用して、内視鏡で撮像された画像の解像度を高めることが行われている(特許文献2)。また、超解像処理には、撮像位置がずれた複数の画像が必要になるため、撮像素子と対物レンズとをアクチュエータで相対的に振動させる画素ずらし機構を用いて、撮像位置がずれた複数の画像を取得する技術も知られている(特許文献1)。   In response to such a demand, the resolution of an image captured by an endoscope is reduced by using a so-called inter-frame super-resolution technique that generates a high-resolution image from a plurality of low-resolution images obtained by imaging. It is performed (patent document 2). In addition, since super-resolution processing requires a plurality of images whose imaging positions are shifted, a plurality of pixels whose imaging positions are shifted using a pixel shifting mechanism that relatively vibrates the imaging element and the objective lens with an actuator. A technique for acquiring the image is also known (Patent Document 1).

特開平6−178214号公報JP-A-6-178214 特表2010−512173号公報Special table 2010-512173 gazette

さて、前記のフレーム間超解像の技術では、複数の低解像度画像の位置合わせのために、低解像度画像相互の位置ずれ量を把握する必要があるが、前記特許文献1に記載のように画素ずらし機構を用いた場合には、例えば画素ずらし機構に用いる積層型圧電素子の伸縮量のヒステリシス特性を考慮した上で印加する電圧を制御することで、画像相互の位置ずれ量を管理できるため、これに基づいてサブピクセル精度の位置合わせを行うことができる利点が得られる。ただし、画素ずらし機構を用いる構成では、撮像素子とともに画素ずらし機構を挿入部に設ける必要があるため、挿入部が太くなるという問題があった。   In the inter-frame super-resolution technique, it is necessary to grasp the amount of misalignment between low-resolution images in order to align a plurality of low-resolution images. When the pixel shifting mechanism is used, for example, by controlling the applied voltage in consideration of the hysteresis characteristic of the expansion / contraction amount of the stacked piezoelectric element used in the pixel shifting mechanism, the positional shift amount between images can be managed. Based on this, it is possible to obtain an advantage that alignment with sub-pixel accuracy can be performed. However, in the configuration using the pixel shifting mechanism, it is necessary to provide the pixel shifting mechanism in the insertion portion together with the image sensor, and there is a problem that the insertion portion becomes thick.

一方、内視鏡では手ぶれ、すなわち内視鏡を持つ手が振れることで挿入部がゆれ動くことが避けられないが、この手ぶれにより撮像位置がずれることから、この手ぶれを利用すれば、画素ずらし機構を設けずとも、撮像位置がずれた複数の画像を取得することができる。   On the other hand, in the case of an endoscope, it is inevitable that the insertion part shakes due to camera shake, that is, the hand holding the endoscope shakes, but the imaging position is shifted by this camera shake, so if this camera shake is used, pixel shifting will occur. Without providing a mechanism, it is possible to acquire a plurality of images whose imaging positions are shifted.

しかしながら、このように手ぶれを利用して撮像位置がずれた複数の画像を取得する場合には、前記の画素ずらし機構による場合とは異なり、画像相互の位置ずれ量がわからない。そこで、画像自体から位置ずれ量を取得する必要があり、これには、画像から特徴点を抽出して、その特徴点の対応関係から位置ずれ量を取得する、いわゆる特徴点マッチングの手法を用いればよい。一般的なフレーム間超解像処理では、撮像した複数のフレームに対して所定の基準画像と他の参照画像を定め、基準画像に対する参照画像の位置ずれ量を、例えばSURF(Speeded Up Robust Features)やSIFT(Scale-invariant feature transform)といった特徴点マッチング手法を用いて求め、位置合わせ後の複数の画像を畳み込んで画像の再構成を行なう。しかし、被写体が臓器などの体内組織である場合、被写体には特徴的なテクスチャが殆ど存在せず、また色や形状が大きく変化するところが少ないため、特徴点を抽出することが難しく、位置合わせを精度良く行うことができないことにより、フレーム間超解像処理による高解像度化の効果が小さい、という問題があった。   However, in the case of acquiring a plurality of images whose imaging positions are shifted by using camera shake in this way, unlike the case of using the pixel shifting mechanism, the amount of positional shift between images is not known. Therefore, it is necessary to acquire the amount of misalignment from the image itself. For this purpose, a so-called feature point matching method is used in which feature points are extracted from the image and the amount of misalignment is obtained from the correspondence between the feature points. That's fine. In general inter-frame super-resolution processing, a predetermined standard image and other reference images are defined for a plurality of captured frames, and the positional deviation amount of the reference image with respect to the standard image is set, for example, SURF (Speeded Up Robust Features). And a feature point matching method such as SIFT (Scale-invariant feature transform), and the image is reconstructed by convolving a plurality of images after alignment. However, when the subject is an internal tissue such as an organ, the subject has almost no characteristic texture, and there are few places where the color and shape change greatly. There is a problem in that the effect of increasing the resolution by the inter-frame super-resolution processing is small because it cannot be performed with high accuracy.

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、手ぶれを利用して超解像処理に必要な撮像位置がずれた複数の低解像度画像を取得する場合に、超解像処理における位置合わせの精度を高めることができるように構成された内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムを提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and the main object of the present invention is to use a plurality of low-level images that are shifted in imaging positions necessary for super-resolution processing using camera shake. An object of the present invention is to provide an endoscope and an endoscope system including the endoscope that are configured to improve the accuracy of alignment in super-resolution processing when a resolution image is acquired.

本発明の内視鏡は、観察対象の内部に挿入される挿入部と、この挿入部に設けられて前記観察対象の内部の被写体を照明する照明部と、前記挿入部に設けられて前記被写体を撮像する撮像部と、前記挿入部に設けられて前記被写体にマーカ材を付着させるマーキング部と、を備えた構成とする。   The endoscope according to the present invention includes an insertion unit that is inserted into an observation target, an illumination unit that is provided in the insertion unit and illuminates a subject inside the observation target, and the subject that is provided in the insertion unit. And a marking unit that is provided in the insertion unit and attaches a marker material to the subject.

また、本発明の内視鏡システムは、前記のように構成された内視鏡と、前記撮像部による撮像で取得した複数の低解像度画像から高解像度画像を生成する超解像処理を行う画像処理装置とを、備え、前記画像処理装置は、前記超解像処理において複数の前記低解像度画像の位置合わせを行う際に、前記低解像度画像内の前記マーカ材に対応する位置で特徴点を抽出する構成とする。   In addition, the endoscope system of the present invention is an image that performs super-resolution processing for generating a high-resolution image from the endoscope configured as described above and a plurality of low-resolution images acquired by imaging by the imaging unit. A processing device, and when the image processing device performs alignment of the plurality of low resolution images in the super-resolution processing, the feature point is located at a position corresponding to the marker material in the low resolution image. It is set as the structure to extract.

本発明によれば、被写体にマーカ材を付着させることで、撮像部により被写体とともにマーカ材が撮像される。これにより、超解像処理において撮像部での撮像により取得した複数の低解像度画像の位置合わせを行う際に、低解像度画像内のマーカ材に対応する位置で特徴点が確実に抽出されるため、位置合わせの精度を高めることができる。   According to the present invention, the marker material is imaged together with the subject by the imaging unit by attaching the marker material to the subject. Thereby, when performing alignment of a plurality of low resolution images acquired by imaging at the imaging unit in the super-resolution processing, feature points are reliably extracted at positions corresponding to the marker material in the low resolution image. , Positioning accuracy can be increased.

本実施形態に係る内視鏡システムを示す全体構成図Overall configuration diagram showing an endoscope system according to the present embodiment 内視鏡1の挿入部11の先端部12を示す断面図Sectional drawing which shows the front-end | tip part 12 of the insertion part 11 of the endoscope 1 圧力発生部22の概略構成を示す模式図Schematic diagram showing the schematic configuration of the pressure generator 22 マーキング部17の断面図Sectional view of marking part 17 マーキング部17の要部を拡大して示す断面図Sectional drawing which expands and shows the principal part of the marking part 17 圧力発生部22で発生させる作動流体の圧力pの状況(圧力プロファイル)を示す説明図Explanatory drawing which shows the condition (pressure profile) of the pressure p of the working fluid generated with the pressure generation part 22 被写体Sにマーカ材Mを付着させるマーキングの状況を示す側面図The side view which shows the condition of the marking which attaches the marker material M to the to-be-photographed object S 超解像処理部32を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the super-resolution processing unit 32 超解像処理部32の再構成処理部43で行われる再構成処理の概要を説明する説明図Explanatory drawing explaining the outline | summary of the reconstruction process performed in the reconstruction process part 43 of the super-resolution process part 32 被写体Sにマーカ材Mを付着させるマーキングの状況を示す斜視図The perspective view which shows the condition of the marking which attaches the marker material M to the to-be-photographed object S 内視鏡1による撮像で得られる低解像度画像(撮像画像)を示す説明図Explanatory drawing which shows the low-resolution image (captured image) obtained by the imaging by the endoscope 1

前記課題を解決するためになされた第1の発明は、観察対象の内部に挿入される挿入部と、この挿入部に設けられて前記観察対象の内部の被写体を照明する照明部と、前記挿入部に設けられて前記被写体を撮像する撮像部と、前記挿入部に設けられて前記被写体にマーカ材を付着させるマーキング部と、を備えた構成とする。   A first invention made to solve the above-described problems is an insertion unit that is inserted into an observation target, an illumination unit that is provided in the insertion unit and illuminates a subject inside the observation target, and the insertion An imaging unit that is provided in a part and images the subject, and a marking part that is provided in the insertion unit and attaches a marker material to the subject.

これによると、被写体にマーカ材を付着させることで、撮像部により被写体とともにマーカ材が撮像される。これにより、超解像処理において撮像部での撮像により取得した複数の低解像度画像の位置合わせを行う際に、低解像度画像内のマーカ材に対応する位置で特徴点が確実に抽出されるため、位置合わせの精度を高めることができる。   According to this, by attaching the marker material to the subject, the marker material is imaged together with the subject by the imaging unit. Thereby, when performing alignment of a plurality of low resolution images acquired by imaging at the imaging unit in the super-resolution processing, feature points are reliably extracted at positions corresponding to the marker material in the low resolution image. , Positioning accuracy can be increased.

また、第2の発明は、前記マーキング部は、作動流体の圧力で前記被写体に向けてマーカ材を射出する構成とする。   In the second aspect of the present invention, the marking portion emits a marker material toward the subject with the pressure of the working fluid.

これによると、マーキング部を被写体に接触させることなく、マーカ材を被写体に付着させることができるため、被写体にマーカ材を付着させる操作が容易になり、さらに被写体がマーキング部との接触で損傷することを避けることができる。   According to this, since the marker material can be attached to the subject without bringing the marking portion into contact with the subject, the operation of attaching the marker material to the subject is facilitated, and the subject is damaged by contact with the marking portion. You can avoid that.

また、第3の発明は、前記マーカ材は、蛍光材料を含み、前記照明部から出射される光により発光する構成とする。   According to a third aspect of the invention, the marker material includes a fluorescent material and emits light by light emitted from the illumination unit.

これによると、撮像画像に写ったマーカ材の像が周辺より明度が高くなり、この明度が高い領域の位置で特徴点が抽出される。このため、マーカ材に対応する位置で特徴点をより一層確実に抽出することができるようになり、位置合わせの精度をより一層高めることができる。   According to this, the brightness of the marker material image shown in the captured image is higher than that of the periphery, and the feature points are extracted at the position of the region where the brightness is high. For this reason, it becomes possible to extract a feature point more reliably at a position corresponding to the marker material, and it is possible to further improve the accuracy of alignment.

また、第4の発明は、前記マーカ材は、液体であり、前記マーキング部は、メニスカス状に前記マーカ材の液塊を形成するメニスカス形成部を有する構成とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the marker material is a liquid, and the marking portion includes a meniscus forming portion that forms a liquid mass of the marker material in a meniscus shape.

これによると、均一な大きさのマーカ材の液塊を形成することができる。この場合、メニスカス形成部を等間隔をおいて複数配置すると、マーカ材の液塊を一定のタイミングで連続して射出することができる。   According to this, a liquid mass of the marker material having a uniform size can be formed. In this case, if a plurality of meniscus forming portions are arranged at equal intervals, the liquid mass of the marker material can be continuously ejected at a constant timing.

また、第5の発明は、前記マーキング部は、前記挿入部に進退自在に設けられた構成とする。   Moreover, 5th invention is set as the structure by which the said marking part was provided in the said insertion part so that advancement / retraction was possible.

これによると、マーキング部を前進させることで、挿入部自体を動かすことなく、マーキング部を被写体に近づけることができるため、被写体上の所要の位置にマーカ材を精度良く付着させることができる。また、マーキング部を後退させることで、マーキング部で観察対象を傷つけたりマーキング部を破損したりすることなく、観察対象に対する挿入部の挿入や取り出しの作業を円滑に行うことができる。   According to this, by moving the marking portion forward, the marking portion can be brought close to the subject without moving the insertion portion itself, so that the marker material can be accurately attached to a required position on the subject. Further, by retracting the marking portion, the insertion portion can be smoothly inserted into and removed from the observation target without damaging the observation target with the marking portion or damaging the marking portion.

また、第6の発明は、前記のように構成された内視鏡と、前記撮像部による撮像で取得した複数の低解像度画像から高解像度画像を生成する超解像処理を行う画像処理装置とを、備え、前記画像処理装置は、前記超解像処理において複数の前記低解像度画像の位置合わせを行う際に、前記低解像度画像内の前記マーカ材に対応する位置で特徴点を抽出する構成とする。   The sixth invention includes an endoscope configured as described above, an image processing apparatus that performs super-resolution processing for generating a high-resolution image from a plurality of low-resolution images acquired by imaging by the imaging unit, and And the image processing device extracts a feature point at a position corresponding to the marker material in the low resolution image when aligning the plurality of low resolution images in the super-resolution processing. And

これによると、低解像度画像内のマーカ材に対応する位置で特徴点が確実に抽出されるため、位置合わせの精度を高めることができる。   According to this, since the feature point is reliably extracted at the position corresponding to the marker material in the low-resolution image, the alignment accuracy can be improved.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る内視鏡システムを示す全体構成図である。この内視鏡システムは、人の身体(観察対象)の内部に挿入されて身体の内部の臓器などの被写体S(内臓の外表面や消化管の内壁面)を撮像する内視鏡1と、内視鏡1を制御するコントローラ(制御装置)2と、内視鏡1により撮像された画像に対して超解像処理を行う画像処理ユニット(画像処理装置)3と、画像処理ユニット3で生成した画像を表示するモニター(表示装置)4と、を備えている。   FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an endoscope system according to the present embodiment. The endoscope system includes an endoscope 1 that is inserted into a human body (observation target) and images a subject S (an outer surface of an internal organ or an inner wall of a digestive tract) such as an internal organ of the body; Generated by a controller (control device) 2 that controls the endoscope 1, an image processing unit (image processing device) 3 that performs super-resolution processing on an image captured by the endoscope 1, and the image processing unit 3 And a monitor (display device) 4 for displaying the processed image.

内視鏡1は、身体の内部に挿入される挿入部11を備えている。本実施形態では、主に挿入部11が硬く棒状に構成された、いわゆる硬性内視鏡について説明するが、本発明は挿入部分に柔軟な素材を用いた軟性内視鏡に応用してもよい。硬性内視鏡の代表例である腹腔鏡を用いた内視鏡手術では、例えば腹部の一部に微小な穴をあけ、そこから挿入部11を挿入して体腔内部を観察しながら、治療や手術を行う。この挿入部11の先端部12には、撮像窓13を介して身体の内部の被写体(臓器など)Sを撮像する撮像部14が設けられている。また、挿入部11の先端部12には、被写体Sを照明するために光ファイバー15により導かれた光を出射する照明窓(照明部)16が設けられている。   The endoscope 1 includes an insertion portion 11 that is inserted into the body. In the present embodiment, a so-called rigid endoscope in which the insertion portion 11 is mainly configured in a hard rod shape will be described, but the present invention may be applied to a flexible endoscope using a flexible material for the insertion portion. . In endoscopic surgery using a laparoscope, which is a typical example of a rigid endoscope, for example, a minute hole is made in a part of the abdomen, and the insertion part 11 is inserted from there to observe the inside of the body cavity. Perform surgery. An imaging unit 14 that images a subject (such as an organ) S inside the body through an imaging window 13 is provided at the distal end 12 of the insertion unit 11. In addition, an illumination window (illumination unit) 16 that emits light guided by the optical fiber 15 to illuminate the subject S is provided at the distal end portion 12 of the insertion unit 11.

さらに、この内視鏡1の挿入部11の先端部12には、マーカ材Mを被写体Sに付着させるマーキング部17が設けられている。特に本実施形態では、マーカ材Mが液体をなしており、マーキング部17では、マーカ材Mの液塊を所要の大きさに形成して、作動流体(空気)の圧力で被写体Sに向けてマーカ材Mを射出するようになっている。また、マーカ材Mは蛍光材料を含んでおり、被写体Sを照明するために照明窓16から出射される光によりマーカ材Mが発光するようになっている。   Furthermore, a marking portion 17 for attaching the marker material M to the subject S is provided at the distal end portion 12 of the insertion portion 11 of the endoscope 1. In particular, in the present embodiment, the marker material M forms a liquid, and the marking unit 17 forms a liquid mass of the marker material M in a required size and is directed toward the subject S with the pressure of the working fluid (air). The marker material M is ejected. The marker material M includes a fluorescent material, and the marker material M emits light by light emitted from the illumination window 16 in order to illuminate the subject S.

コントローラ2は、内視鏡1の挿入部11に設けられた照明窓16に光ファイバー15を介して照明用の光を送る光源部21と、内視鏡1の挿入部11に設けられたマーキング部17でマーカ材Mを射出するための作動流体の圧力を発生する圧力発生部22と、マーカ材Mを貯留するマーカ材貯留部23と、各種の動作を指示する操作スイッチ24と、撮像部14を動作させて撮像部14からの画像データを受信する撮像制御部25と、各部を総括的に制御する主制御部26と、を備えている。   The controller 2 includes a light source unit 21 that sends illumination light to the illumination window 16 provided in the insertion unit 11 of the endoscope 1 via the optical fiber 15, and a marking unit provided in the insertion unit 11 of the endoscope 1. 17, a pressure generating unit 22 that generates a pressure of a working fluid for injecting the marker material M, a marker material storing unit 23 that stores the marker material M, an operation switch 24 that instructs various operations, and an imaging unit 14. Are operated, and an image capturing control unit 25 that receives image data from the image capturing unit 14 and a main control unit 26 that collectively controls each unit are provided.

なお、主制御部26は撮像制御部25と光源部21を同期して動作させる。本実施形態では撮像部14に設けられた撮像センサ52(図2参照)は例えば30fps(Frames Per Second)でグローバルシャッタ動作を行うが(シャッタ周期は33.3ms)、電荷蓄積期間(シャッタ開放時間)は約1ms程度に設定されている。主制御部26は、このタイミングと同期して光源部21に発光指示を出力し、結果的に光源部21は電荷蓄積期間に対応する期間だけ発光する。これによって光源部21に搭載された光源(例えば白色LED)の高輝度発光を実現すると共に、ブラーの少ない低解像度画像を取得し、超解像効果の抑制要因を排除している。   The main control unit 26 operates the imaging control unit 25 and the light source unit 21 in synchronization. In this embodiment, the imaging sensor 52 (see FIG. 2) provided in the imaging unit 14 performs a global shutter operation at, for example, 30 fps (Frames Per Second) (the shutter cycle is 33.3 ms), but the charge accumulation period (shutter opening time) ) Is set to about 1 ms. The main control unit 26 outputs a light emission instruction to the light source unit 21 in synchronization with this timing, and as a result, the light source unit 21 emits light only during a period corresponding to the charge accumulation period. This realizes high-luminance light emission of a light source (for example, white LED) mounted on the light source unit 21, acquires a low-resolution image with less blur, and eliminates a factor that suppresses the super-resolution effect.

内視鏡1には、マーキング部17でのマーカ材Mの射出を指示するトリガスイッチ18が設けられており、トリガスイッチ18が出力するトリガ信号がコントローラ2の主制御部26に入力され、トリガスイッチ18の操作に応じて圧力発生部22が動作してマーキング部17からマーカ材Mが射出される。また、コントローラ2に設けられた操作スイッチ24では、光源部21の点灯、撮像部14での撮像、画像処理ユニット3での画像処理の実行、および動画および静止画の切替えなどの指示が行われる。   The endoscope 1 is provided with a trigger switch 18 for instructing the injection of the marker material M at the marking unit 17, and a trigger signal output from the trigger switch 18 is input to the main control unit 26 of the controller 2 to trigger In response to the operation of the switch 18, the pressure generating unit 22 operates and the marker material M is ejected from the marking unit 17. Further, the operation switch 24 provided in the controller 2 gives instructions such as lighting of the light source unit 21, imaging by the imaging unit 14, execution of image processing by the image processing unit 3, and switching between moving images and still images. .

内視鏡1に設けられたマーキング部17と、コントローラ2に設けられた圧力発生部22およびマーカ材貯留部23とは接続パイプ27を介して接続されている。この接続パイプ27には、圧力発生部22から作動流体をマーキング部17に供給する作動流体供給路28と、マーカ材貯留部23からマーカ材Mをマーキング部17に供給するマーカ材供給路29とが設けられている。   The marking unit 17 provided in the endoscope 1, the pressure generation unit 22 and the marker material storage unit 23 provided in the controller 2 are connected via a connection pipe 27. The connection pipe 27 includes a working fluid supply path 28 that supplies the working fluid from the pressure generating unit 22 to the marking unit 17, and a marker material supply path 29 that supplies the marker material M from the marker material storage unit 23 to the marking unit 17. Is provided.

接続パイプ27は、挿入部11の基部側に設けられた引き出し部19から外部に引き出されてコントローラ2に接続されている。この引き出し部19に設けられた接続パイプ27の挿通孔は、鉗子を差し込むための鉗子孔と兼用するものであってもよく、また、鉗子孔とは別に接続パイプ27専用のものであってもよい。   The connection pipe 27 is pulled out from a pull-out portion 19 provided on the base side of the insertion portion 11 and connected to the controller 2. The insertion hole of the connection pipe 27 provided in the lead-out portion 19 may be used also as a forceps hole for inserting forceps, or may be dedicated to the connection pipe 27 separately from the forceps hole. Good.

また、本実施形態では、マーキング部17が、挿入部11の長手方向に進退自在に挿入部11に設けられており、挿入部11の引き出し部19から引き出された接続パイプ27の部分を手で摘んで押し引きすることで、マーキング部17を進退させることができるようになっている。   Further, in the present embodiment, the marking portion 17 is provided in the insertion portion 11 so as to be movable back and forth in the longitudinal direction of the insertion portion 11, and the portion of the connection pipe 27 drawn out from the drawer portion 19 of the insertion portion 11 is manually formed. The marking part 17 can be advanced and retracted by picking and pulling.

画像処理ユニット3は、PCなどで構成され、内視鏡1の挿入部11に設けられた撮像部14で取得した撮像画像を記憶する記憶部31と、撮像画像から高解像度画像を生成する超解像処理部32と、モニター4を制御する表示制御部33と、各部を総括的に制御する主制御部34と、を備えている。この画像処理ユニット3には、キーボード等で構成された入力部35が接続されており、ここでは、撮像部14の駆動制御(フレームレート、露光時間、ホワイトバランスなど)や、超解像処理部32での超解像処理に関するパラメータの設定などが行われる。コントローラ2の主制御部25と画像処理ユニット24の主制御部34は図示しない信号線(シリアル通信)によって双方向に情報伝達が可能であり、画像処理ユニット24の主制御部34は、コントローラ2を介して、既に撮像部14(撮像センサ52、図2参照)に設定されている制御用パラメータの値を参照することができ、撮像部14の特定の駆動制御に関する制御用パラメータに該当するビットのみを書き換えて、再度撮像部14に設定することができる。   The image processing unit 3 is configured by a PC or the like, and includes a storage unit 31 that stores a captured image acquired by the imaging unit 14 provided in the insertion unit 11 of the endoscope 1, and an ultra-high resolution image that is generated from the captured image. A resolution processing unit 32, a display control unit 33 that controls the monitor 4, and a main control unit 34 that collectively controls each unit are provided. The image processing unit 3 is connected to an input unit 35 constituted by a keyboard or the like. Here, drive control (frame rate, exposure time, white balance, etc.) of the imaging unit 14 and a super-resolution processing unit. For example, parameters related to super-resolution processing at 32 are set. The main control unit 25 of the controller 2 and the main control unit 34 of the image processing unit 24 can bidirectionally transmit information via a signal line (serial communication) (not shown). The bit of the control parameter related to the specific drive control of the imaging unit 14 can be referred to through the control unit, and the value of the control parameter already set in the imaging unit 14 (imaging sensor 52, see FIG. 2) can be referred to. Can be rewritten and set in the imaging unit 14 again.

図2は、内視鏡1の挿入部11の先端部12を示す断面図である。挿入部11の先端部12では、円筒状のケーシング51の内部に、撮像部14と、照明用の光ファイバー15と、マーキング部17と、が収容されている。光ファイバー15により導かれた照明光はカバーガラスによる照明窓16を介して出射される。撮像部14は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)で構成される撮像センサ52と、複数のレンズからなる光学系53と、を有しており、照明光により照明された被写体Sからの反射光がカバーガラスによる撮像窓13を介して光学系53に入射する。マーキング部17は挿入部11の長手方向に伸びたガイド孔55内に挿通されて進退自在となっている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the distal end portion 12 of the insertion portion 11 of the endoscope 1. At the distal end portion 12 of the insertion portion 11, an imaging portion 14, an illumination optical fiber 15, and a marking portion 17 are accommodated in a cylindrical casing 51. The illumination light guided by the optical fiber 15 is emitted through an illumination window 16 made of a cover glass. The imaging unit 14 includes an imaging sensor 52 composed of CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and an optical system 53 including a plurality of lenses, and the reflected light from the subject S illuminated by the illumination light is reflected. The light enters the optical system 53 through the imaging window 13 made of a cover glass. The marking portion 17 is inserted into a guide hole 55 extending in the longitudinal direction of the insertion portion 11 so as to freely advance and retract.

図3は、圧力発生部22の概略構成を示す模式図である。圧力発生部22は、ダイアフラムポンプで構成され、作動流体供給路28が接続されたダイアフラム61と、ダイアフラム61を駆動するボイスコイルモータ62と、ダイアフラム61に接続された逆止弁63とを有している。この圧力発生部22では、ボイスコイルモータ62の出力軸の往復運動で、作動流体が逆止弁63を経てダイアフラム61内に吸入される吸入工程と、ダイアフラム61内の作動流体を吐出する吐出工程とが繰り返され、吐出工程において作動流体供給路28を介して内視鏡1のマーキング部17に作動流体が送られる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the pressure generator 22. The pressure generating unit 22 includes a diaphragm pump, and includes a diaphragm 61 to which the working fluid supply path 28 is connected, a voice coil motor 62 that drives the diaphragm 61, and a check valve 63 that is connected to the diaphragm 61. ing. In the pressure generator 22, a suction process in which the working fluid is sucked into the diaphragm 61 through the check valve 63 by a reciprocating motion of the output shaft of the voice coil motor 62, and a discharge process in which the working fluid in the diaphragm 61 is discharged. And the working fluid is sent to the marking portion 17 of the endoscope 1 through the working fluid supply path 28 in the discharge process.

本実施形態では、作動流体に空気が用いられており、逆止弁63の入口側を雰囲気中に開放して、ダイアフラム61に外気を直接取り入れるようにしてもよいが、清浄な空気を貯留するタンクを設けて、このタンク内の空気をダイアフラム61に取り入れるようにしてもよい。   In the present embodiment, air is used as the working fluid, and the inlet side of the check valve 63 may be opened to the atmosphere so that outside air is directly taken into the diaphragm 61, but clean air is stored. A tank may be provided, and the air in the tank may be taken into the diaphragm 61.

また、圧力発生部22の2次側圧力(背圧)、すなわち内視鏡1の挿入部11が挿入された体腔内の圧力が大気圧より高い場合には、その圧力差を考慮してマーカ材Mが適切に射出されるように圧力発生部22の圧力を制御する必要がある。そこで、挿入部11におけるマーキング部17の近傍に背圧取得用の開口を設け、この開口を背圧導入路を介して圧力発生部22の逆止弁63に接続するようにするとよい。これにより、圧力発生部22の圧力制御が容易になる。この場合、図1に示したように、マーキング部17とコントローラ2とを結ぶ接続パイプ27に、作動流体供給路28およびマーカ材供給路29の他に背圧導入路が設けられる。   Further, when the secondary pressure (back pressure) of the pressure generating unit 22, that is, the pressure in the body cavity into which the insertion unit 11 of the endoscope 1 is inserted is higher than the atmospheric pressure, the marker is considered in consideration of the pressure difference. It is necessary to control the pressure of the pressure generating unit 22 so that the material M is appropriately injected. Therefore, an opening for obtaining back pressure may be provided in the vicinity of the marking portion 17 in the insertion portion 11 and this opening may be connected to the check valve 63 of the pressure generating portion 22 through the back pressure introduction path. Thereby, the pressure control of the pressure generation part 22 becomes easy. In this case, as shown in FIG. 1, the connection pipe 27 connecting the marking unit 17 and the controller 2 is provided with a back pressure introduction path in addition to the working fluid supply path 28 and the marker material supply path 29.

なお、圧力発生部22は、作動流体の吐出圧および吐出量を精密に制御することが可能な容積型のポンプで構成することが望ましく、ダイアフラムポンプの他、ロータリーポンプやシリンジポンプなども可能である。また、ダイアフラムポンプとして円形の金属振動板上に圧電体素子を積層形成したアクチュエータを採用してもよいし、ボイスコイルモータ62の代わりに積層型圧電体素子を用いてもよい。   The pressure generating unit 22 is preferably composed of a positive displacement pump capable of precisely controlling the discharge pressure and discharge amount of the working fluid. In addition to the diaphragm pump, a rotary pump or a syringe pump is also possible. is there. In addition, an actuator in which piezoelectric elements are stacked on a circular metal diaphragm may be employed as the diaphragm pump, or a stacked piezoelectric element may be used instead of the voice coil motor 62.

図4は、マーキング部17の断面図であり、マーカ材Mの液塊の遷移状態を示す。図5は、マーキング部17の要部を拡大して示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the marking portion 17 and shows the transition state of the liquid mass of the marker material M. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the marking portion 17.

図4に示すように、マーキング部17は、管状をなし、マーカ材Mの液塊をメニスカス状に形成するメニスカス形成部71が等間隔をおいて複数配置されている。このメニスカス形成部71には内向きに突出した環状凸部72が形成され、内径が他の部分より小さくなっている。   As shown in FIG. 4, the marking portion 17 has a tubular shape, and a plurality of meniscus forming portions 71 that form a liquid mass of the marker material M in a meniscus shape are arranged at equal intervals. The meniscus forming portion 71 is formed with an annular convex portion 72 that protrudes inward, and has an inner diameter smaller than that of other portions.

ここで、マーカ材Mが水性の場合には、図5に示すように、メニスカス形成部71においてマーカ材Mの液塊を形成する表面部分73に撥油(親水)処理が施され、それ以外の表面部分74と、マーカ材Mの液塊を体腔中に放出させる先端部分とには撥水(親油)処理が施される。一方、マーカ材Mが油性の場合には、撥油(親水)処理と撥水(親油)処理とが逆になる。これにより、所要の大きさの液塊を安定して形成することができる。   Here, when the marker material M is water-based, as shown in FIG. 5, an oil repellent (hydrophilic) process is performed on the surface portion 73 that forms the liquid mass of the marker material M in the meniscus forming portion 71, and the others The surface portion 74 and the tip portion for releasing the liquid mass of the marker material M into the body cavity are subjected to a water repellent (lipophilic) treatment. On the other hand, when the marker material M is oily, the oil repellent (hydrophilic) treatment and the water repellent (lipophilic) treatment are reversed. Thereby, the liquid lump of a required magnitude | size can be formed stably.

このように構成されたマーキング部17では、マーカ材Mが供給されることで、図4(A)に示すように、メニスカス形成部71でマーカ材Mの液塊がメニスカス状に形成される。そして、作動流体の圧力を上げると、図4(B)に示すように、マーカ材Mの液塊が押し出され、さらに図4(C)に示すように、マーカ材Mの液塊がメニスカス形成部71から離れて飛翔する。ここで、先端のメニスカス形成部71から離れたマーカ材Mの液塊は体腔内を飛翔して被写体Sに付着し、その他のメニスカス形成部71から離れたマーカ材Mの液塊は隣のメニスカス形成部71に到達して、図4(A)に示す状態に復帰し、各メニスカス形成部71でマーカ材Mの液塊がメニスカス状に形成される。   In the marking unit 17 configured as described above, when the marker material M is supplied, a liquid mass of the marker material M is formed in a meniscus shape in the meniscus forming unit 71 as shown in FIG. When the pressure of the working fluid is increased, the liquid mass of the marker material M is pushed out as shown in FIG. 4B, and the liquid mass of the marker material M forms meniscus as shown in FIG. 4C. Fly away from the unit 71. Here, the liquid mass of the marker material M separated from the meniscus forming portion 71 at the tip flies within the body cavity and adheres to the subject S, and the liquid mass of the marker material M separated from the other meniscus forming portions 71 is adjacent to the meniscus. It reaches the forming portion 71 and returns to the state shown in FIG. 4A, and the liquid mass of the marker material M is formed in a meniscus shape at each meniscus forming portion 71.

このようにメニスカス形成部71から離れたマーカ材Mの液塊を隣のメニスカス形成部71に到達させて、図4(A)から図4(C)の状態を安定して繰り返すようにするには、メニスカス形成部71の配置間隔L1、環状凸部72の長さL2、および環状凸部72の内径rの関係を適切に設定する必要があり、また、圧力発生部22で発生させる作動流体の圧力を適切に設定する必要がある。   In this way, the liquid mass of the marker material M separated from the meniscus forming portion 71 is made to reach the adjacent meniscus forming portion 71 so that the states of FIGS. 4A to 4C are stably repeated. Is necessary to appropriately set the relationship between the arrangement interval L1 of the meniscus forming portion 71, the length L2 of the annular convex portion 72, and the inner diameter r of the annular convex portion 72, and the working fluid generated by the pressure generating portion 22 The pressure needs to be set appropriately.

図6は、圧力発生部22で発生させる作動流体の圧力pの状況(圧力プロファイル)を示す説明図である。圧力発生部22では、基本的にはパルス状に圧力を発生させればよいが、図6に示す例では、図4に示したマーカ材Mの液塊の状態に応じて圧力pを変化させるようにしている。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the state (pressure profile) of the pressure p of the working fluid generated by the pressure generator 22. The pressure generator 22 may basically generate pressure in a pulsed manner, but in the example shown in FIG. 6, the pressure p is changed according to the state of the liquid mass of the marker material M shown in FIG. I am doing so.

具体的には、まず、圧力pを、背圧に等しい圧力p0から立ち上げる。これにより、マーカ材Mの液塊がメニスカス形成部71から離れて飛翔する(図4(B),(C)参照)。このとき、圧力pを、最大圧力p1の近傍の所定の圧力p2まで上げ、圧力pが圧力p2に到達すると、圧力pを最大圧力p1まで徐々に上げる。これにより、隣のメニスカス形成部71の近傍で飛翔する液塊を減速させることができる。ついで、背圧より低い所定の圧力p3まで圧力pを下げた後に圧力pを圧力p0に復帰させる。これにより、隣のメニスカス形成部71に到達した液塊をそのメニスカス形成部71で確実に捕捉することができる(図4(A)参照)。   Specifically, first, the pressure p is raised from a pressure p0 equal to the back pressure. Thereby, the liquid mass of the marker material M flies away from the meniscus forming portion 71 (see FIGS. 4B and 4C). At this time, the pressure p is increased to a predetermined pressure p2 in the vicinity of the maximum pressure p1, and when the pressure p reaches the pressure p2, the pressure p is gradually increased to the maximum pressure p1. Thereby, the liquid mass which flies in the vicinity of the adjacent meniscus formation part 71 can be decelerated. Next, after reducing the pressure p to a predetermined pressure p3 lower than the back pressure, the pressure p is returned to the pressure p0. Thereby, the liquid mass which reached the adjacent meniscus formation part 71 can be reliably capture | acquired by the meniscus formation part 71 (refer FIG. 4 (A)).

このようにマーキング部17にメニスカス形成部71を設けることで、均一な大きさのマーカ材Mの液塊を形成することができる。特に、メニスカス形成部71を等間隔をおいて複数配置することで、マーカ材Mの液塊を一定のタイミングで連続して射出することができる。これにより、被写体Sにマーカ材Mを付着させるマーキングが失敗した場合や次の撮像のためのマーキングを速やかに行うことができる。   By providing the meniscus forming portion 71 in the marking portion 17 in this way, a liquid mass of the marker material M having a uniform size can be formed. In particular, by arranging a plurality of meniscus forming portions 71 at equal intervals, the liquid mass of the marker material M can be continuously ejected at a constant timing. Thereby, the marking for attaching the marker material M to the subject S can be performed promptly or when the marking for the next imaging is performed.

図7は、被写体Sにマーカ材Mを付着させるマーキングの状況を示す側面図である。前記のように、挿入部11の先端部12に設けられたマーキング部17は、作動流体の圧力で被写体Sに向けてマーカ材Mを射出するようになっている。このため、マーキング部17を被写体Sに接触させることなく、マーカ材Mを被写体Sに付着させることができるため、被写体Sにマーカ材Mを付着させる操作が容易になり、さらに被写体Sがマーキング部17との接触で損傷することを避けることができる。   FIG. 7 is a side view illustrating a marking state in which the marker material M is attached to the subject S. FIG. As described above, the marking portion 17 provided at the distal end portion 12 of the insertion portion 11 ejects the marker material M toward the subject S with the pressure of the working fluid. For this reason, since the marker material M can be attached to the subject S without bringing the marking portion 17 into contact with the subject S, the operation of attaching the marker material M to the subject S is facilitated. It is possible to avoid damage due to contact with 17.

また、マーキング部17は、前記のように、挿入部11に進退自在に設けられており、マーキング部17を前進させることで、挿入部11自体を動かすことなく、マーキング部17を被写体Sに近づけることができるため、被写体S上の所要の位置にマーカ材Mを精度良く付着させることができる。また、マーキング部17を後退させることで、マーキング部17で人体を傷つけたりマーキング部17を破損したりすることなく、人体に対する挿入部11の挿入や取り出しの作業を円滑に行うことができる。   Further, as described above, the marking unit 17 is provided so as to be able to move forward and backward in the insertion unit 11. By moving the marking unit 17 forward, the marking unit 17 is brought closer to the subject S without moving the insertion unit 11 itself. Therefore, the marker material M can be attached to a required position on the subject S with high accuracy. Further, by retracting the marking portion 17, the insertion portion 11 can be smoothly inserted into and removed from the human body without damaging the human body with the marking portion 17 or damaging the marking portion 17.

図8は、超解像処理部32を示す機能ブロック図である。図9は、超解像処理部32の再構成処理部43で行われる再構成処理の概要を説明する説明図である。   FIG. 8 is a functional block diagram showing the super-resolution processing unit 32. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an overview of the reconstruction processing performed by the reconstruction processing unit 43 of the super-resolution processing unit 32.

図8に示すように、超解像処理部32は、低解像度画像取得部41と、位置合わせ部42と、再構成処理部43と、高解像度画像生成部44とを備えている。なお、この超解像処理部32は、プログラムをCPUで実行することで実現されるものである。   As shown in FIG. 8, the super-resolution processing unit 32 includes a low-resolution image acquisition unit 41, an alignment unit 42, a reconstruction processing unit 43, and a high-resolution image generation unit 44. The super-resolution processing unit 32 is realized by executing a program by a CPU.

操作スイッチ24(図1参照)で静止画撮影が指示されると、コントローラ2の主制御部26は画像処理ユニット3の主制御部34を介して、超解像処理部32に対して超解像処理を実行するように指示を与える。低解像度画像取得部41は、超解像処理に必要となる複数(16〜32枚程度)の低解像度画像(撮像画像)を記憶部31から取得する。この複数の低解像度画像は、内視鏡1に設けられた撮像部14で複数回の撮影を行なって生成したもの(フレーム画像)である。   When the operation switch 24 (see FIG. 1) instructs the still image shooting, the main control unit 26 of the controller 2 performs super-resolution on the super-resolution processing unit 32 via the main control unit 34 of the image processing unit 3. Give instructions to perform image processing. The low resolution image acquisition unit 41 acquires a plurality (about 16 to 32) of low resolution images (captured images) necessary for the super-resolution processing from the storage unit 31. The plurality of low-resolution images are images (frame images) generated by performing imaging a plurality of times with the imaging unit 14 provided in the endoscope 1.

位置合わせ部42は、複数の低解像度画像のうちの1つを基準画像に選択して、その基準画像に対して基準画像以外の低解像度画像が位置合わせされるように、基準画像以外の各低解像度画像の座標変換を行うための変換行列を求める。この位置合わせでは、特徴点マッチングが行われ、具体的には、基準画像および基準画像以外の低解像度画像について特徴点を抽出して、各画像間の特徴点の対応関係に基づいて、基準画像以外の低解像度画像ごとに射影変換行列を求める。   The alignment unit 42 selects one of a plurality of low resolution images as a reference image, and aligns the low resolution images other than the reference image with respect to the reference image. A transformation matrix for coordinate transformation of a low resolution image is obtained. In this alignment, feature point matching is performed. Specifically, feature points are extracted for a reference image and a low-resolution image other than the reference image, and based on the correspondence between the feature points between the images, the reference image is extracted. A projection transformation matrix is obtained for each low-resolution image other than.

この特徴点マッチングでは、特徴点を4点以上抽出することが望まれ、したがって4点以上の特徴点が抽出されるようにマーカ材Mを被写体Sに付着させるようにするとよいが、通常の特徴点マッチングでは、例えば勾配法やSIFT等として知られる公知のアルゴリズムを用いて特徴点を抽出することができる場合も多く、特徴点を4点以上抽出することは絶対的な要件ではない。   In this feature point matching, it is desirable to extract four or more feature points. Therefore, the marker material M may be attached to the subject S so that four or more feature points are extracted. In point matching, for example, it is often possible to extract feature points using a known algorithm known as a gradient method or SIFT, and it is not an absolute requirement to extract four or more feature points.

再構成処理部43では、図9に示すように、まず、基準画像を超解像の拡大率で拡大し、基準画像の画素が離散的に配置されたマッピング画像を生成する。そして、位置合わせ部42で取得した変換行列を用いて、基準画像以外の低解像度画像を基準画像の座標系に変換し、その変換された座標に基づいて、基準画像以外の低解像度画像の画素をマッピング画像にプロットしていく。これにより再構成画像が得られる。   As shown in FIG. 9, the reconstruction processing unit 43 first enlarges the reference image at a super-resolution enlargement ratio, and generates a mapping image in which pixels of the reference image are discretely arranged. Then, using the conversion matrix acquired by the alignment unit 42, the low-resolution image other than the reference image is converted into the coordinate system of the reference image, and the pixels of the low-resolution image other than the reference image are converted based on the converted coordinates. Is plotted on the mapping image. Thereby, a reconstructed image is obtained.

ここで、一般的には、すべての低解像度画像の画素をマッピング画像にプロットしても、マッピング画像のすべての画素に低解像度画像の画素がプロットされるわけではなく、再構成画像には、低解像度画像の画素がプロットされていない画素が存在する。   Here, in general, plotting all low-resolution image pixels on the mapping image does not plot low-resolution image pixels on all mapping image pixels. There are pixels where the pixels of the low resolution image are not plotted.

なお、図9では、図示の便宜上、低解像度画像を4画素×4画素のサイズとし、また、超解像の拡大率を縦横各4倍としたが、実際の低解像度画像のサイズおよび超解像の拡大率は、これに限定されるものではない。   In FIG. 9, for convenience of illustration, the low-resolution image has a size of 4 pixels × 4 pixels and the super-resolution enlargement ratio is four times in the vertical and horizontal directions. The magnification of the image is not limited to this.

図8に示した高解像度画像生成部44では、再構成処理部43で取得した再構成画像から高解像度画像を生成する。ここではまず、再構成処理部43で取得した再構成画像において低解像度画像の画素がプロットされていない画素を補間により穴埋めする処理が行われ、さらに、画像のぼけ量(PSF:Point Spread Function)を推定して、逆変換によりぼけの復元処理も施して、高解像度画像として出力する。   The high resolution image generation unit 44 illustrated in FIG. 8 generates a high resolution image from the reconstructed image acquired by the reconstruction processing unit 43. Here, first, processing is performed to fill in pixels in which the pixels of the low-resolution image are not plotted in the reconstructed image acquired by the reconstruction processing unit 43 by interpolation, and further, the amount of image blur (PSF: Point Spread Function) , And a blur restoration process is also performed by inverse transformation to output as a high resolution image.

さて、図7に示したように、内視鏡1の挿入部11の先端部12に設けられた撮像部14では、所定の画角による撮像範囲内の被写体Sが撮像され、撮像範囲内の被写体S上にマーカ材Mを付着させることで、マーカ材Mが被写体Sとともに撮像されて、被写体S上にマーカ材Mが写った撮像画像が得られる。   Now, as shown in FIG. 7, the imaging unit 14 provided at the distal end portion 12 of the insertion unit 11 of the endoscope 1 captures the subject S within the imaging range with a predetermined angle of view, and within the imaging range. By attaching the marker material M on the subject S, the marker material M is imaged together with the subject S, and a captured image in which the marker material M is reflected on the subject S is obtained.

ここで、被写体Sを撮像する際に内視鏡1に手ぶれが発生する、すなわち内視鏡1を持つ手が振れることで挿入部11がゆれ動くと、挿入部11の先端部12が移動するのに応じて撮像範囲も移動するが、マーカ材Mは被写体Sに付着しているため、被写体Sとマーカ材Mとの位置関係は変化しない。   Here, when the subject 1 is shaken when the subject S is imaged, that is, when the insertion portion 11 is shaken by shaking the hand holding the endoscope 1, the distal end portion 12 of the insertion portion 11 moves. However, since the marker material M is attached to the subject S, the positional relationship between the subject S and the marker material M does not change.

図10は、被写体Sにマーカ材Mを付着させるマーキングの状況を示す斜視図である。被写体Sにマーカ材Mを付着させるマーキングでは、超解像処理での位置合わせにおいて画像の回転成分を検出するために、撮像範囲内にマーキングを複数箇所行う、より望ましくは観察部位を中心にしてその周囲の複数箇所(例えば4箇所)にマーキングを行うようにするとよい。これにより、正確に射影変換パラメータを求めて、位置合わせの精度を高めることができる。   FIG. 10 is a perspective view illustrating a marking state in which the marker material M is attached to the subject S. FIG. In the marking for attaching the marker material M to the subject S, in order to detect the rotational component of the image in the alignment in the super-resolution processing, a plurality of markings are performed within the imaging range, and more preferably the observation site is the center. Marking may be performed at a plurality of locations (for example, four locations) around the periphery. As a result, it is possible to accurately obtain the projective transformation parameter and increase the accuracy of alignment.

図10に示す例では、4点にマーキングを行っている。まず、図10(A)に示すように、マーキング点P1のマーキングを行う。ついで、内視鏡1の挿入部11をその中心軸を中心にして90°回転させて、図10(B)に示すように、マーキング点P2のマーキングを行う。以下、これと同様に、挿入部11を90°ずつ回転させながらマーキング点P3,P4のマーキングを行う。なお、この図10に示した例ではマーキングを4点行うようにしたが、これに限定されるものではない。   In the example shown in FIG. 10, marking is performed on four points. First, as shown in FIG. 10A, the marking point P1 is marked. Next, the insertion portion 11 of the endoscope 1 is rotated by 90 ° about the central axis, and marking is performed at the marking point P2 as shown in FIG. Hereinafter, similarly to this, marking points P3 and P4 are marked while rotating the insertion portion 11 by 90 °. In the example shown in FIG. 10, four markings are performed, but the present invention is not limited to this.

図11は、内視鏡1による撮像で得られる低解像度画像(撮像画像)を示す説明図である。内視鏡1による撮像で得られる低解像度画像には、被写体Sに付着したマーカ材Mの像が被写体Sの像とともに現れる。各低解像度画像は、手ぶれにより撮像範囲がずれているが、被写体Sの像とマーカ材Mの像との位置関係に相違はない。したがって、マーカ材Mマの像の位置を基準にすれば、低解像度画像を精度よく位置合わせすることができる。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing a low-resolution image (captured image) obtained by imaging with the endoscope 1. In the low-resolution image obtained by imaging with the endoscope 1, an image of the marker material M attached to the subject S appears together with the image of the subject S. Although the imaging range of each low-resolution image is shifted due to camera shake, there is no difference in the positional relationship between the image of the subject S and the image of the marker material M. Therefore, if the position of the marker material M image is used as a reference, the low-resolution image can be accurately aligned.

前記のように、超解像処理部32の位置合わせ部42では、特徴点マッチングにより基準画像に対するその他の低解像度画像の位置合わせが行われ、この位置合わせでは、低解像度画像から特徴点を抽出する処理が行われるが、マーカ材Mの像は周辺の被写体Sの像と大きく異なるため、マーカ材Mの像の位置で特徴点が確実に抽出される。このため、位置合わせの処理を精度よく行うことができる。   As described above, the alignment unit 42 of the super-resolution processing unit 32 performs alignment of other low-resolution images with respect to the reference image by feature point matching. In this alignment, feature points are extracted from the low-resolution image. However, since the image of the marker material M is significantly different from the image of the surrounding subject S, the feature point is reliably extracted at the position of the image of the marker material M. For this reason, the alignment process can be performed with high accuracy.

特に本実施形態では、マーカ材Mが蛍光材料を含んでいるため、被写体Sを照明する光によりマーカ材Mが発光する。これにより、撮像画像に写ったマーカ材Mの像が周辺より明度が高くなり、この明度が高い領域の位置で特徴点が抽出される。このため、マーカ材Mに対応する位置で特徴点をより一層確実に抽出することができるようになり、位置合わせの精度をより一層高めることができる。   In particular, in the present embodiment, since the marker material M includes a fluorescent material, the marker material M emits light by light that illuminates the subject S. As a result, the brightness of the image of the marker material M shown in the captured image is higher than that of the periphery, and the feature points are extracted at the position of the region where the brightness is high. For this reason, a feature point can be extracted more reliably at a position corresponding to the marker material M, and the alignment accuracy can be further increased.

なお、本実施形態では、マーカ材を液体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、液体および固体のいずれでも可能である。もっとも、マーカ材は人体内に残されるものであるため、液体および固体のいずれにおいても、人体に悪影響を及ぼさない材料(例えば粉砂糖、生理食塩水、食用油ゲルなど)が用いられる。   In this embodiment, the marker material is a liquid, but the present invention is not limited to this, and any of a liquid and a solid can be used. However, since the marker material is left in the human body, a material that does not adversely affect the human body (for example, powdered sugar, physiological saline, edible oil gel, etc.) is used for both liquid and solid.

ここで、マーカ材を固体とした場合も、液体の場合と同様に、マーキング部は、作動流体の圧力でマーカ材を射出する構成とするとよく、この場合、ガイド孔内に複数個のマーカ材が等間隔に配置されるように構成して、作動流体にパルス状に圧力をかけるようにすると、マーカ材を一定のタイミングで連続して射出することができる。   Here, even when the marker material is solid, as in the case of liquid, the marking portion may be configured to inject the marker material with the pressure of the working fluid. In this case, a plurality of marker materials are provided in the guide hole. If the pressure is applied to the working fluid in a pulsed manner, the marker material can be continuously ejected at a constant timing.

また、本実施形態では、作動流体を気体としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、気体および液体のいずれでも可能である。   In the present embodiment, the working fluid is a gas, but the present invention is not limited to this, and any of a gas and a liquid can be used.

また、本実施形態では、単一の種類のマーカ材を射出するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、色が異なる複数の種類のマーカ材を射出するように構成してもよい。この場合、複数箇所にマーキングを行う際に、マーキング箇所ごとにマーカ材の色を変えることで、特徴点の抽出が容易になる。   Further, in the present embodiment, a single type of marker material is ejected. However, the present invention is not limited to this, and is configured to eject a plurality of types of marker materials having different colors. May be. In this case, when marking a plurality of locations, the feature points can be easily extracted by changing the color of the marker material for each marking location.

また、本実施形態では、マーキング部を、マーカ材の液塊をメニスカス状に形成して射出するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェットプリンタのヘッドに用いられているMEMSデバイスで構成することも可能である。   In the present embodiment, the marking portion is formed by ejecting a liquid mass of the marker material in a meniscus shape. However, the present invention is not limited to this, and is used, for example, in an inkjet printer head. It is also possible to configure with a MEMS device.

また、本実施形態では、マーキング部からマーカ材を投射して被写体に付着させるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、マーキング部を被写体に接触させてマーカ材を被写体に付着させ、あるいはマーキング部を被写体に近接させた状態で表面張力で膨出したマーカ材を被写体に付着させるようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the marker material is projected from the marking portion and attached to the subject, but the present invention is not limited to this, and the marker portion is brought into contact with the subject and the marker material is attached to the subject. Alternatively, a marker material bulged by surface tension in a state where the marking portion is close to the subject may be attached to the subject.

また、本実施形態では、マーカ材が蛍光材料を含むものとしたが、蛍光材料を含まない構成も可能である。この場合、被写体となる臓器などの体内組織の色と大きく異なる色、例えば体内組織の色に対して補色の関係にある色(例えば赤の補色であるシアン色)にマーカ材を着色すると、特徴点の抽出が容易になる。   In the present embodiment, the marker material includes a fluorescent material, but a configuration not including the fluorescent material is also possible. In this case, if the marker material is colored in a color that is significantly different from the color of the body tissue such as the organ that is the subject, for example, a color that is complementary to the color of the body tissue (for example, cyan that is a complementary color of red), Extraction of points becomes easy.

また、本実施形態では、超解像処理によって複数の低解像度画像から高解像度の静止画を得る場合について説明したが、例えば、撮影した複数のフレーム画像に対して、基準画像を時間軸方向に順に選択して超解像処理を実行すれば、結果的に動画像が得られる。即ち、本発明を動画に応用することが可能である。   In the present embodiment, the case where a high-resolution still image is obtained from a plurality of low-resolution images by super-resolution processing has been described. For example, a reference image is taken in the time axis direction with respect to a plurality of captured frame images. If the super-resolution processing is executed by selecting in order, a moving image is obtained as a result. That is, the present invention can be applied to moving images.

また、本実施形態では、手振れによって位置ずれを起した複数枚の低解像度画像を用いて超解像処理を行なう前提で説明したが、手振れに限らず、例えば内視鏡自体を振動させたり、撮像光学系とイメージセンサの相対的な位置関係をバイモルフ等の簡易な機構で変化させて、強制的に画素ずれを与えて低解像度画像を得るようにしてもよい。いずれの場合も、本発明によるマーカを用いた位置合わせを行えば、従来の画素ずらしのような高精度な位置合わせ機構を用いることなく、高解像度画像を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the description has been made on the premise that super-resolution processing is performed using a plurality of low-resolution images that have been displaced due to camera shake, but the present invention is not limited to camera shake, for example, the endoscope itself can be vibrated, The relative positional relationship between the imaging optical system and the image sensor may be changed by a simple mechanism such as a bimorph so that a low-resolution image is obtained by forcibly giving a pixel shift. In any case, if alignment is performed using the marker according to the present invention, a high-resolution image can be obtained without using a high-precision alignment mechanism such as a conventional pixel shift.

本発明にかかる内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムは、手ぶれを利用して超解像処理に必要な撮像位置がずれた複数の低解像度画像を取得する場合に、超解像処理における位置合わせの精度を高めることができる効果を有し、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムに関し、特に、撮像で得られた画像に対して超解像処理を行う場合に適した内視鏡およびこれを備えた内視鏡システムなどとして有用である。   An endoscope according to the present invention and an endoscope system provided with the endoscope are capable of performing super-resolution processing when acquiring a plurality of low-resolution images whose imaging positions necessary for super-resolution processing are shifted using camera shake. In particular, the present invention relates to an endoscope for imaging an inside of an observation object that cannot be directly observed from the outside, and an endoscope system including the endoscope. The present invention is useful as an endoscope suitable for performing super-resolution processing and an endoscope system equipped with the endoscope.

1 内視鏡
2 コントローラ
3 画像処理ユニット(画像処理装置)
4 モニター
17 マーキング部
11 挿入部
12 先端部
13 撮像窓
14 撮像部
16 照明窓(照明部)
32 超解像処理部
42 位置合わせ部
71 メニスカス形成部
M マーカ材
S 被写体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Endoscope 2 Controller 3 Image processing unit (image processing apparatus)
4 Monitor 17 Marking part 11 Insertion part 12 Tip part 13 Imaging window 14 Imaging part 16 Illumination window (illumination part)
32 Super-resolution processing unit 42 Positioning unit 71 Meniscus forming unit M Marker material S Subject

Claims (6)

観察対象の内部に挿入される挿入部と、
この挿入部に設けられて前記観察対象の内部の被写体を照明する照明部と、
前記挿入部に設けられて前記被写体を撮像する撮像部と、
前記挿入部に設けられて前記被写体にマーカ材を付着させるマーキング部と、を備えたことを特徴とする内視鏡。
An insertion part to be inserted inside the observation object;
An illumination unit that is provided in the insertion unit and illuminates a subject inside the observation target;
An imaging unit provided in the insertion unit for imaging the subject;
An endoscope, comprising: a marking portion provided in the insertion portion to attach a marker material to the subject.
前記マーキング部は、作動流体の圧力で前記被写体に向けてマーカ材を射出することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the marking unit ejects a marker material toward the subject with a pressure of a working fluid. 前記マーカ材は、蛍光材料を含み、前記照明部から出射される光により発光することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the marker material includes a fluorescent material and emits light by light emitted from the illumination unit. 前記マーカ材は、液体であり、
前記マーキング部は、メニスカス状に前記マーカ材の液塊を形成するメニスカス形成部を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の内視鏡。
The marker material is a liquid,
The endoscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the marking portion includes a meniscus forming portion that forms a liquid mass of the marker material in a meniscus shape.
前記マーキング部は、前記挿入部に進退自在に設けられたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の内視鏡。   The endoscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the marking portion is provided in the insertion portion so as to freely advance and retract. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の内視鏡と、前記撮像部による撮像で取得した複数の低解像度画像から高解像度画像を生成する超解像処理を行う画像処理装置とを、備え、
前記画像処理装置は、前記超解像処理において複数の前記低解像度画像の位置合わせを行う際に、前記低解像度画像内の前記マーカ材に対応する位置で特徴点を抽出することを特徴とする内視鏡システム。
An endoscope according to any one of claims 1 to 5, and an image processing apparatus that performs super-resolution processing for generating a high-resolution image from a plurality of low-resolution images acquired by imaging by the imaging unit, Prepared,
The image processing device extracts a feature point at a position corresponding to the marker material in the low-resolution image when aligning a plurality of the low-resolution images in the super-resolution processing. Endoscope system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016142627A (en) * 2015-02-02 2016-08-08 株式会社日本自動車部品総合研究所 Position measuring apparatus
JP2016192986A (en) * 2015-03-31 2016-11-17 富士フイルム株式会社 Endoscope system and operation method of endoscope system

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