JP4975417B2 - Endoscope apparatus and endoscope image distortion correction method - Google Patents

Endoscope apparatus and endoscope image distortion correction method Download PDF

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Description

本発明は、光学系を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置に係り、内視鏡の画像の歪みを補正して計測を行う内視鏡装置および内視鏡画像歪み補正方法に関する。   The present invention relates to an endoscope apparatus in which an optical system can be changed by an optical adapter, and relates to an endoscope apparatus and an endoscope image distortion correction method that perform measurement by correcting distortion of an endoscope image.

内視鏡の画像の歪みは、内視鏡と光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みによって生じる。従来の内視鏡装置として、この画像の歪みを、内視鏡装置の歪み補正手段により、歪み補正パラメータを含む光学データに基づいて補正する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。光学データは、光学アダプタの生産工程において、画像処理装置により、光学アダプタと基準スコープとを組み合わせて作成される。この光学アダプタと光学データとは、ユーザスコープとともに組み合わせて使用される。なお、歪み補正した画像は計測に利用され、歪み補正が正確なほど計測の精度が向上する。
特開2004−049638号公報
The distortion of the endoscope image is caused by the distortion of the optical system that combines the endoscope and the optical adapter. As a conventional endoscope apparatus, a technique has been proposed in which distortion of this image is corrected based on optical data including a distortion correction parameter by distortion correction means of the endoscope apparatus (see, for example, Patent Document 1). . The optical data is created by combining the optical adapter and the reference scope by the image processing apparatus in the production process of the optical adapter. This optical adapter and optical data are used in combination with a user scope. The distortion-corrected image is used for measurement, and the more accurate the distortion correction, the more accurate the measurement.
JP 2004-049638 A

基準スコープとユーザスコープとには、光学的な特性(例えば、倍率など)の違いがある。光学データは、基準スコープと光学アダプタとの組み合わせで作成されるので、ユーザスコープの特性を反映していない。従って、この特性の違いによって生じる歪みを補正できなかった。   There is a difference in optical characteristics (for example, magnification) between the reference scope and the user scope. Since the optical data is created by the combination of the reference scope and the optical adapter, it does not reflect the characteristics of the user scope. Therefore, the distortion caused by the difference in characteristics cannot be corrected.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みを正確に補正することができる内視鏡装置および内視鏡画像歪み補正方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the purpose of the present invention is an endoscope that can accurately correct image distortion caused by a difference in optical characteristics between a reference scope and a user scope. A mirror apparatus and an endoscope image distortion correction method are provided.

上述した課題を解決するために、本発明は、光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置において、基準スコープまたはユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系により入力した画像を撮像する撮像手段と、前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する歪み補正手段とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the present invention provides an endoscope apparatus in which a part of an optical system can be changed by an optical adapter, and an image input by an optical system in which a reference scope or a user scope and an optical adapter are combined. Imaging means for imaging, optical data for correcting distortion of an optical system combining the reference scope and the optical adapter, a distortion parameter of the reference scope indicating optical characteristics of the reference scope, and the user scope Distortion correction means for correcting distortion of an image captured by the imaging means when the user scope and the optical adapter are combined based on a distortion parameter of the user scope indicating optical characteristics. Features.

本発明は、上記の発明において、前記補正手段によって歪みを補正された画像を元に被写体の形状を計測する計測手段をさらに具備することを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above-described invention, the image processing apparatus further includes a measurement unit that measures the shape of the subject based on the image whose distortion is corrected by the correction unit.

本発明は、上記の発明において、前記光学アダプタは、前記撮像手段によって異なる視点から撮像するための光学素子を備え、前記計測手段は、前記光学素子を介して前記撮像手段によって異なる視点から撮像された画像を三角測量によって3次元計測することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the optical adapter includes an optical element for imaging from a different viewpoint by the imaging unit, and the measuring unit is imaged from a different viewpoint by the imaging unit via the optical element. It is characterized in that the measured image is three-dimensionally measured by triangulation.

本発明は、上記の発明において、光学素子は、複数の光路系を有することを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the optical element has a plurality of optical path systems.

本発明は、上記の発明において、前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの倍率を含むことを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the distortion parameter of the reference scope and the distortion parameter of the user scope include magnifications of the respective scopes.

本発明は、上記の発明において、前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの歪み中心を含むことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, the distortion parameter of the reference scope and the distortion parameter of the user scope include a distortion center of each scope.

また、上述した課題を解決するために、本発明は、光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置によって撮像された画像の歪みを補正する内視鏡画像歪み補正方法であって、基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データを読み込む第1のステップと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータを読み込む第2のステップと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータを読み込む第3のステップと、前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する第4のステップとを含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention is an endoscope image distortion correction method for correcting distortion of an image captured by an endoscope apparatus in which a part of an optical system can be changed by an optical adapter. A first step of reading optical data for correcting distortion of an optical system combining the reference scope and the optical adapter, and a second step of reading distortion parameters of the reference scope indicating optical characteristics of the reference scope. A third step of reading a distortion parameter of the user scope indicating optical characteristics of the user scope, optical data for correcting distortion of an optical system combining the reference scope and the optical adapter, and the reference A distortion parameter of the reference scope indicating the optical characteristics of the scope, and a user score indicating the optical characteristics of the user scope. Based on the distortion parameters of the flop, characterized in that it comprises a fourth step of correcting the distortion of an image captured by the imaging unit when the combination of said user scope and the optical adapter.

本発明は、上記の発明において、前記第4のステップは、前記第2のステップあるいは前記第3のステップにおいて、パラメータの読み込みに失敗した場合に、前記光学データのみに基づいて、撮像された画像の歪みを補正する処理を含むことを特徴とする。   According to the present invention, in the above invention, when the fourth step fails to read parameters in the second step or the third step, the captured image is based only on the optical data. And a process of correcting the distortion.

この発明によれば、歪み補正手段により、基準スコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、ユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた際に撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   According to the present invention, the optical data for correcting the distortion of the optical system combining the reference scope and the optical adapter by the distortion correction means, the distortion parameter of the reference scope indicating the optical characteristics of the reference scope, and the user scope Based on the distortion parameter of the user scope indicating the optical characteristics of the user scope, the distortion of the image captured by the imaging means when the user scope and the optical adapter are combined is corrected. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、計測手段により、補正手段によって歪みを補正された画像を元に被写体の形状を計測する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   Further, according to the present invention, the shape of the subject is measured by the measuring unit based on the image whose distortion is corrected by the correcting unit. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、計測手段により、光学アダプタの光学素子を介して撮像手段によって異なる視点から撮像された画像を三角測量によって3次元計測する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   In addition, according to the present invention, the measurement unit performs three-dimensional measurement by triangulation of images captured from different viewpoints by the imaging unit via the optical element of the optical adapter. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、光学素子を複数の光路系を有する素子とする。したがって、光学素子としてプリズムなどの一般的な光学素子を用いることができ、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   According to the invention, the optical element is an element having a plurality of optical path systems. Therefore, a general optical element such as a prism can be used as the optical element, and image distortion caused by a difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope can be more accurately performed. There is an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、基準スコープの歪みパラメータとユーザスコープの歪みパラメータとに、それぞれのスコープの倍率を含める。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   According to the present invention, the magnification of each scope is included in the distortion parameter of the reference scope and the distortion parameter of the user scope. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、基準スコープの歪みパラメータとユーザスコープの歪みパラメータとに、それぞれのスコープの歪み中心を含める。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   According to the present invention, the distortion center of each scope is included in the distortion parameter of the reference scope and the distortion parameter of the user scope. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、歪み補正手段により、光学アダプタの光学系の歪みを補正するための光学データと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、ユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた際に撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   Further, according to the present invention, based on the optical data for correcting the distortion of the optical system of the optical adapter by the distortion correction means, and the distortion parameter of the user scope indicating the optical characteristics of the user scope, The distortion of the image picked up by the image pickup means when combined with the optical adapter is corrected. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、第1のステップで、基準スコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データを読み込み、第2のステップで、基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータを読み込み、第3のステップで、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータを読み込み、第4のステップで、基準スコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、ユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた際に撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する。したがって、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   Further, according to the present invention, in the first step, optical data for correcting distortion of an optical system combining the reference scope and the optical adapter is read, and in the second step, the optical characteristics of the reference scope are determined. The distortion parameter of the reference scope shown is read, the distortion parameter of the user scope indicating the optical characteristics of the user scope is read in the third step, and the distortion of the optical system in which the reference scope and the optical adapter are combined in the fourth step. The user scope and optical adapter are combined based on optical data to compensate for, reference scope distortion parameters indicating the optical characteristics of the reference scope, and user scope distortion parameters indicating the optical characteristics of the user scope. In this case, the distortion of the image picked up by the image pickup means is corrected. Therefore, it is possible to more accurately perform image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope, and it is possible to obtain an advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

また、本発明によれば、第2のステップあるいは第3のステップにおいてパラメータの読み込みに失敗した場合、第4のステップで、光学データのみに基づいて、撮像された画像の歪みを補正する。したがって、データが消失してしまったり、更新する必要がある場合であっても、簡単で短時間に、基準スコープとユーザスコープとの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みをより正確に行うことができ、また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができるという利点が得られる。   Further, according to the present invention, when parameter reading fails in the second step or the third step, distortion of the captured image is corrected based on only the optical data in the fourth step. Therefore, even when data is lost or needs to be updated, image distortion caused by the difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope can be performed more accurately and quickly. This also has the advantage that the accuracy of stereo measurement can be improved.

以下、本発明の一実施形態による内視鏡装置を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

A.第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態による内視鏡装置1のハードウェア構成を示す斜視図である。内視鏡装置1は、ステレオ計測用光学アダプタ(以下、ステレオ光学アダプタという)2と、該ステレオ光学アダプタ2を先端部に着脱可能な内視鏡挿入部(以下、スコープという)3と、該スコープ3を収納するコントロールユニット4と、内視鏡装置1のシステム全体の各種動作制御を実行するのに必要な操作を行うためのリモートコントローラ5と、内視鏡画像や操作制御内容(例えば処理メニュー)等の表示を行う表示装置である液晶モニタ(以下、LCDという)6とで主に構成されている。
A. First Embodiment FIG. 1 is a perspective view showing a hardware configuration of an endoscope apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. The endoscope apparatus 1 includes a stereo measurement optical adapter (hereinafter referred to as a stereo optical adapter) 2, an endoscope insertion portion (hereinafter referred to as a scope) 3 in which the stereo optical adapter 2 can be attached to and detached from a distal end portion, A control unit 4 that houses the scope 3, a remote controller 5 for performing various operations control for the entire system of the endoscope apparatus 1, an endoscopic image and operation control contents (for example, processing) It is mainly composed of a liquid crystal monitor (hereinafter referred to as LCD) 6 which is a display device for displaying a menu.

次に、図2は、本第1実施形態による内視鏡装置1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、スコープ3の基端部は、内視鏡ユニット7に接続されている。この内視鏡ユニット7は、コントロールユニット4内に収納されるものである。なお、内視鏡ユニット7内には、撮影時に必要な照明光を得るための光源およびスコープ3の図示しない湾曲部を電気的に湾曲駆動する電動湾曲装置等が内蔵されている。この電動湾曲装置は、湾曲駆動用の制御パラメータおよびスコープ光学系に固有の歪みを補正するためのパラメータ(以下、双方をパラメータという)を記録するためのEEPROM8を含んでいる。   Next, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the proximal end portion of the scope 3 is connected to the endoscope unit 7. The endoscope unit 7 is accommodated in the control unit 4. The endoscope unit 7 incorporates a light source for obtaining illumination light necessary for photographing and an electric bending device for electrically bending driving a bending portion (not shown) of the scope 3. This electric bending apparatus includes an EEPROM 8 for recording a control parameter for bending driving and a parameter for correcting distortion inherent in the scope optical system (hereinafter, both are referred to as parameters).

上記スコープ3に内蔵された撮像素子から出力される撮像信号は、画像処理部であるカメラコントロールユニット(以下、CCUという)9に入力される。このCCU9は、入力された撮像信号を、例えば、NTSC信号等の映像信号に変換し、上記コントロールユニット4内の主要回路群へ供給する。   An imaging signal output from an imaging element built in the scope 3 is input to a camera control unit (hereinafter referred to as CCU) 9 that is an image processing unit. The CCU 9 converts the input imaging signal into a video signal such as an NTSC signal, for example, and supplies it to the main circuit group in the control unit 4.

コントロールユニット4内に搭載された主要回路群は、主要プログラムに基づいて各種機能を実行する制御部と計測処理を行う演算処理部とを兼ねるCPU10と、ROM11と、RAM12と、PCカードインターフェイス(以下、PCカードI/Fという)13と、USBインターフェイス(以下、USB I/Fという)14と、RS−232Cインターフェイス(以下、RS−232C I/Fという)15と、映像信号処理回路16とから構成されている。   The main circuit group mounted in the control unit 4 includes a CPU 10, a ROM 11, a RAM 12, and a PC card interface (hereinafter, referred to as a control unit that performs various functions based on a main program and an arithmetic processing unit that performs measurement processing). PC card I / F) 13, USB interface (hereinafter referred to as USB I / F) 14, RS-232C interface (hereinafter referred to as RS-232C I / F) 15, and video signal processing circuit 16. It is configured.

RS−232C I/F13は、CCU9、内視鏡ユニット7およびリモートコントローラ5にそれぞれ接続されている。リモートコントローラ5は、CCU9、内視鏡ユニット7の制御および動作指示を行うためのものである。一方、RS−232C I/F15は、上記リモートコントローラ5による操作に基づいてCCU9、内視鏡ユニット7を動作制御するのに必要な通信を行うためのものである。   The RS-232C I / F 13 is connected to the CCU 9, the endoscope unit 7 and the remote controller 5, respectively. The remote controller 5 is for performing control and operation instructions of the CCU 9 and the endoscope unit 7. On the other hand, the RS-232C I / F 15 is for performing communication necessary for controlling the operation of the CCU 9 and the endoscope unit 7 based on the operation by the remote controller 5.

USB I/F14は、コントロールユニット4とパーソナルコンピュータ(以下、PCという)17とを電気的に接続するためのインターフェイスである。このUSB I/F14を介してコントロールユニット4とPC17とを接続した場合には、PC17側でもコントロールユニット4における内視鏡画像の表示指示や計測時における画像処理などの各種の指示制御を行うことが可能であり、さらにコントロールユニット4とPC17間で各種の処理に必要な制御情報やデータ等の入出力を行うことが可能である。   The USB I / F 14 is an interface for electrically connecting the control unit 4 and a personal computer (hereinafter referred to as a PC) 17. When the control unit 4 and the PC 17 are connected via the USB I / F 14, various instruction controls such as an instruction to display an endoscopic image on the control unit 4 and image processing at the time of measurement are also performed on the PC 17 side. In addition, control information and data necessary for various processes can be input / output between the control unit 4 and the PC 17.

上記PCカードI/F13は、PCMCIAメモリカード18やコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリカード19等の外部記憶媒体が着脱自在に接続されるようになっている。つまり、外部記憶媒体が装着された場合、コントロールユニット12は、CPU10による制御によって、外部記憶媒体に記憶された制御処理情報や画像情報等のデータを再生し、PCカードI/F13を介して取り込むか、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータを、PCカードI/F13を介してメモリカードに供給して記録することができるようになっている。   The PC card I / F 13 is detachably connected to an external storage medium such as a PCMCIA memory card 18 or a Compact Flash (registered trademark) memory card 19. That is, when an external storage medium is loaded, the control unit 12 reproduces data such as control processing information and image information stored in the external storage medium under the control of the CPU 10 and takes in via the PC card I / F 13. Alternatively, data such as control processing information and image information can be supplied and recorded on the memory card via the PC card I / F 13.

映像信号処理回路16は、CCU9から供給された内視鏡画像とグラフィックによる操作メニューとを合成した合成画像を表示するように、CCU9からの映像信号とCPU10の制御により生成される操作メニューに基づく表示信号とを合成処理し、さらにLCD6の画面上に表示するのに必要な処理を施してLCD6に供給する。これにより、LCD6には、内視鏡画像と操作メニューとの合成画像が表示される。なお、映像信号処理回路16では、単に内視鏡画像、あるいは操作メニュー等の画像を単独で表示するための処理を行うことも可能である。   The video signal processing circuit 16 is based on the video signal from the CCU 9 and the operation menu generated by the control of the CPU 10 so as to display a composite image obtained by synthesizing the endoscopic image supplied from the CCU 9 and the graphic operation menu. The display signal is combined with the display signal, and further, processing necessary for display on the screen of the LCD 6 is performed and supplied to the LCD 6. Thereby, a composite image of the endoscope image and the operation menu is displayed on the LCD 6. Note that the video signal processing circuit 16 can simply perform processing for displaying an endoscopic image or an image such as an operation menu alone.

CPU10は、ROM11に格納されているプログラムを実行し、目的に応じた処理を行うように各種の回路部を制御してシステム全体の動作制御を行う。   The CPU 10 executes a program stored in the ROM 11 and controls various circuit units so as to perform processing according to the purpose, thereby controlling the operation of the entire system.

なお、リモートコントローラ5には、図示しないジョイスティック、レバースイッチ、フリーズスイッチ、ストアースイッチおよび計測実行スイッチ等が少なくとも上面に併設されている。   The remote controller 5 is provided with a joystick, a lever switch, a freeze switch, a store switch, a measurement execution switch, and the like (not shown) at least on the upper surface.

なお、図1および図2に示す内視鏡装置1は、本第1実施形態を含め、以下で説明する他の実施形態の全てで同様のハードウェア構成を持つものとする。   It is assumed that the endoscope apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 has the same hardware configuration in all of the other embodiments described below including the first embodiment.

次に、図3は、本第1実施形態による、ステレオ光学アダプタ2およびスコープ3の光学系の略構成を示す概念図である。図において、ステレオ光学アダプタ2は、ステレオ計測を行うために必要な視差のある2枚の画像を入力するためのものであり、左右一対の2つの対物光学系2aとアダプタ側像伝光学系2bとで主に構成されている。また、スコープ3は、観察したい箇所に挿入して画像の撮像を行うためのものであり、内視鏡側像伝送光学系3aと撮像素子3bとで主に構成されている。なお、図3に示すスコープ3の光学系は、本第1実施形態を含め、以下で説明する他の実施形態の全てで同様の構成を持つものとする。   Next, FIG. 3 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of the optical system of the stereo optical adapter 2 and the scope 3 according to the first embodiment. In the figure, a stereo optical adapter 2 is for inputting two images with parallax necessary for performing stereo measurement, and includes a pair of left and right objective optical systems 2a and an adapter side image transmission optical system 2b. And is mainly composed. Further, the scope 3 is for inserting an image at a location where observation is desired, and is mainly composed of an endoscope side image transmission optical system 3a and an imaging element 3b. It is assumed that the optical system of the scope 3 shown in FIG. 3 has the same configuration in all other embodiments described below including the first embodiment.

次に、図4は、本第1実施形態による、ステレオ計測による3次元座標の算出方法を説明するための概念図である。スコープ3の左側および右側の光学系において入力された画像上の計測点の座標を、それぞれ(X,Y)、(X,Y)とし、計測点の3次元座標を(X,Y,Z)とする。左側と右側の光学中心の距離をD、焦点距離をFとすると、三角測量の方法により、X、Y、Zは、次式(1)のようになる。 Next, FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a method of calculating three-dimensional coordinates by stereo measurement according to the first embodiment. The coordinates of the measurement points on the image input in the left and right optical systems of the scope 3 are respectively (X L , Y L ) and (X R , Y R ), and the three-dimensional coordinates of the measurement points are (X, Y, Z). When the distance between the left and right optical centers is D and the focal length is F, X, Y, and Z are expressed by the following equation (1) by the triangulation method.

Figure 0004975417
Figure 0004975417

但し、上記数式(1)において、t=D/(X−X)である。通常の計測においては、ユーザが左側の画像上の計測点の座標(X,Y)を入力すると、この点に対応する右画像上の座標(X,Y)を自動的に既存のテンプレートマッチング法によって求めることにより、入力された計測点の3次元座標を算出する。ステレオ計測を行うためには、上記光学中心の距離D、焦点距離Fなどのパラメータのほか、ステレオ光学アダプタおよびスコープ光学系の歪みを補正するための光学データや、スコープの歪みパラメータを測定する必要がある。 However, in the above mathematical formula (1), t = D / (X L −X R ). In normal measurement, when the user inputs the coordinates (X L , Y L ) of the measurement point on the left image, the coordinates (X R , Y R ) on the right image corresponding to this point are automatically existing. The three-dimensional coordinates of the input measurement point are calculated by obtaining the template matching method. In order to perform stereo measurement, in addition to the parameters such as the optical center distance D and the focal length F, it is necessary to measure optical data for correcting distortion of the stereo optical adapter and the scope optical system, and scope distortion parameters. There is.

次に、図5は、本第1実施形態による、ステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。光学データの測定は、生産工程において、ステレオ光学アダプタ2を生産測定治具21である基準内視鏡22に搭載された基準スコープ23に取り付け、格子状のチャート24を撮像し、撮像した画像データに基づいてPC25によって行われる。ここで、光学データの詳細を以下(a)〜(d)に示す。   Next, FIG. 5 is a block diagram for explaining a method of measuring optical data of the stereo optical adapter according to the first embodiment. The optical data is measured by attaching the stereo optical adapter 2 to a reference scope 23 mounted on a reference endoscope 22 that is a production measuring jig 21 in the production process, imaging a grid-like chart 24, and taking the image data. Is performed by the PC 25 based on the above. Here, details of the optical data are shown in the following (a) to (d).

(a)2つの対物光学系の幾何学的歪み補正係数
(b)2つの対物光学系の焦点距離F
(c)2つの対物光学系の光軸間の距離D
(d)2つの画像のマスタに対する位置情報
(A) Geometric distortion correction coefficient of two objective optical systems (b) Focal length F of the two objective optical systems
(C) The distance D between the optical axes of the two objective optical systems
(D) Position information of the two images with respect to the master

次に、図6は、(e)基準スコープ23の歪みパラメータと、(f)ユーザが実際に使用する内視鏡(以下、ユーザ内視鏡という)26に搭載されたユーザスコープ27の歪みパラメータとの測定方法を説明するためのブロック図である。図6に示す構成は、ユーザスコープ27の歪みパラメータを測定するための冶具である。ユーザスコープ27にステレオ光学アダプタ2を取り付けない状態で、所定の距離から格子状のチャート28を撮像する。PC25は、その画像データを取り込み、画像処理によってユーザスコープ27の歪みパラメータ(f)を求める。なお、測定する歪みパラメータは、歪み中心と倍率とを含んでいる。測定されたユーザスコープ27の歪みパラメータは、ユーザ内視鏡26に搭載されたEEPROM28に記録する。なお、特に図示していないが、上記(e)基準スコープ23の歪みパラメータを測定する方法についても、前述したユーザスコープ27の場合と同様である。   Next, FIG. 6 shows (e) distortion parameters of the reference scope 23 and (f) distortion parameters of the user scope 27 mounted on an endoscope 26 (hereinafter referred to as user endoscope) actually used by the user. It is a block diagram for demonstrating the measuring method. The configuration shown in FIG. 6 is a jig for measuring the distortion parameter of the user scope 27. In a state where the stereo optical adapter 2 is not attached to the user scope 27, the grid chart 28 is imaged from a predetermined distance. The PC 25 captures the image data and obtains the distortion parameter (f) of the user scope 27 by image processing. Note that the distortion parameter to be measured includes the distortion center and the magnification. The measured distortion parameters of the user scope 27 are recorded in the EEPROM 28 mounted on the user endoscope 26. Although not specifically shown, the method (e) of measuring the distortion parameter of the reference scope 23 is the same as that of the user scope 27 described above.

説明を図5に戻すと、上記(a)〜(d)の光学データと(e)基準スコープ23の歪みパラメータとを、メモリカードに光学データカード29として記録する。この結果、上記光学データカード29とステレオ光学アダプタ2とは、1対1で対応することになる。   Returning to FIG. 5, the optical data (a) to (d) and (e) the distortion parameter of the reference scope 23 are recorded as the optical data card 29 in the memory card. As a result, the optical data card 29 and the stereo optical adapter 2 have a one-to-one correspondence.

上記光学データを測定した後、ステレオ光学アダプタ2をユーザスコープ27に取り付けることにより、ユーザ内視鏡26において、次に示す(1)〜(9)の処理によりステレオ計測を行うことができる。   After measuring the optical data, by attaching the stereo optical adapter 2 to the user scope 27, the user endoscope 26 can perform stereo measurement by the following processes (1) to (9).

(1)上記光学データカード29から上記(a)〜(d)の光学データおよび(e)基準スコープ23の歪みパラメータを読み込む。
(2)ユーザ内視鏡26によって白色の被写体を撮像する。
(3)上記(a)〜(d)の光学データおよび上記(2)において撮像した画像データを用いて、ステレオ光学アダプタ2とユーザスコープ27との組み合わせによる画像位置のずれを求める。
(4)上記(e)基準スコープ23の歪みパラメータおよびEEPROM28から読み出したユーザスコープ27の歪みパラメータを用いて、基準スコープ23の歪みパラメータとの違いを求める。
(1) Read the optical data (a) to (d) and (e) the distortion parameter of the reference scope 23 from the optical data card 29.
(2) A white subject is imaged by the user endoscope 26.
(3) Using the optical data of (a) to (d) and the image data captured in (2), the displacement of the image position due to the combination of the stereo optical adapter 2 and the user scope 27 is obtained.
(4) Using (e) the distortion parameter of the reference scope 23 and the distortion parameter of the user scope 27 read from the EEPROM 28, the difference from the distortion parameter of the reference scope 23 is obtained.

(5)上記(3)、(4)のデータを用いて、上記光学データを修正するとともに、ステレオ光学アダプタ2とユーザスコープ27との歪み補正を行う変換テーブルを作成する。この光学データと変換テーブルとは、図示しないメモリカードに環境データカードとして記録される。
(6)ユーザ内視鏡26によって計測用被写体30を撮像する。
(7)上記(5)で作成した変換テーブルに基づいて、上記(6)において撮像した画像を座標変換する。
(8)上記(7)において座標変換された画像に基づいて、前述した方法により任意の点の3次元座標を求める。
(9)上記(8)において求めた3次元座標に基づいてステレオ計測を行う。
(5) Using the data of (3) and (4), the optical data is corrected and a conversion table for correcting distortion between the stereo optical adapter 2 and the user scope 27 is created. The optical data and the conversion table are recorded as an environmental data card on a memory card (not shown).
(6) The measurement subject 30 is imaged by the user endoscope 26.
(7) Based on the conversion table created in the above (5), the image captured in the above (6) is subjected to coordinate conversion.
(8) Based on the image subjected to the coordinate conversion in (7), the three-dimensional coordinates of an arbitrary point are obtained by the method described above.
(9) Perform stereo measurement based on the three-dimensional coordinates obtained in (8) above.

なお、2回目以降のステレオ計測では、上記(5)において作成した環境データカードを読み込めばよいので、上記(1)〜(5)の処理は省略される。   In the second and subsequent stereo measurements, the environmental data card created in the above (5) may be read, so the processes (1) to (5) are omitted.

ここで、本第1実施形態における歪み補正方法について述べる。この歪み補正方法は、図3における対物光学系2aの歪みを補正するための第1歪み補正と、アダプタ側像伝送光学系2bと内視鏡側像伝送光学系3aとの組み合わせである合成像伝送光学系の歪みを補正するたの第2歪み補正とからなる。これらの歪み補正は座標変換によって行う。第1歪み補正と第2歪み補正との座標変換は、以下に示す数式(2)〜(13)のようになる。
<第2歪み補正>
Here, the distortion correction method in the first embodiment will be described. This distortion correction method is a combination of the first distortion correction for correcting distortion of the objective optical system 2a in FIG. 3, and the adapter side image transmission optical system 2b and the endoscope side image transmission optical system 3a. It consists of the second distortion correction for correcting the distortion of the transmission optical system. These distortion corrections are performed by coordinate transformation. Coordinate conversion between the first distortion correction and the second distortion correction is expressed by the following mathematical formulas (2) to (13).
<Second distortion correction>

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<第1歪み右補正> <First distortion right correction>

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<第1歪み左補正> <First distortion left correction>

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但し、数式(2)〜(13)において、
x,y:補正前座標
’,y’:補正後右画面座標
’,y’:補正後左画面座標
2x,c2y :第2歪み中心座標
Rx,cRy:第1歪み右中心座標
Lx,cLy:第1歪み左中心座標
2x,k2y,a2ij,b2ij:第2歪み補正係数
Rx,kRy,aRij,bRij:第1歪み右補正係数
Lx,kLy,aLij,bLij:第1歪み左補正係数
である。
However, in the formulas (2) to (13),
x, y: coordinates before correction x R ', y R ': right screen coordinates after correction x L ', y L ': left screen coordinates after correction c 2x , c 2y : second distortion center coordinates c Rx , c Ry : the first strain right center coordinates c Lx, c Ly: first distortion left center coordinates k 2x, k 2y, a 2ij , b 2ij: second distortion correction coefficient k Rx, k Ry, a Rij , b Rij: first distortion Right correction coefficients k Lx , k Ly , a Lij , b Lij : First distortion left correction coefficients.

なお、上記k2x等のkを除く係数a2ij、b2ij、aRij、aLij、bLij、c2x、c2y、cRx、cRy、cLx、cLyは、格子画像の直線性より求める。また、k2x、k2y等は、2画像の倍率を合わせる係数で焦点距離f、fの関数となる。 Note that the k-factor excluding k of 2x such a 2ij, b 2ij, a Rij , a Lij, b Lij, c 2x, c 2y, c Rx, c Ry, c Lx, c Ly is the linearity of the grating image Ask more. Further, k 2x , k 2y, etc. are functions for adjusting the magnifications of the two images and are functions of the focal lengths f R and f L.

これらのパラメータは、基準スコープ23とステレオ光学アダプタ2とを組み合わせて作成される光学データに含まれる。基準スコープ23とユーザスコープ27との違いを補正するためには、合成像伝送光学系の倍率に対応する係数k、kにm/mを乗じ(但し、mは基準スコープ23の倍率、mはユーザスコープ27の倍率)、合成像伝送光学系の歪み中心に対応する座標c、cをcmx、cmy、cux、cuy(但し、cmx、cmyは基準スコープ23の内視鏡側像伝送光学系の歪み中心、cux、cuyはユーザスコープ27の内視鏡側像伝送光学系の歪み中心)に基づいて修正する。この結果、歪み補正がより正確に行えるようになり、ステレオ計測の精度を向上させることができる。 These parameters are included in the optical data created by combining the reference scope 23 and the stereo optical adapter 2. In order to correct the difference between the reference scope 23 and the user scope 27, multiplied by m m / m u coefficient k x, k y corresponding to the magnification of the synthetic image transmitting optical system (where, m m is the reference scope 23 the magnification, m u magnification of user scope 27), coordinates c x corresponding to the distortion center of the composite image transmitting optical system, a c y c mx, c my, c ux, c uy ( however, c mx, c my Is corrected based on the distortion center of the endoscope side image transmission optical system of the reference scope 23, and c ux and c ui are the distortion center of the endoscope side image transmission optical system of the user scope 27). As a result, distortion correction can be performed more accurately, and the accuracy of stereo measurement can be improved.

A’:第1実施形態の変形例
次に、本発明の第1実施形態の変形例を説明する。本変形例における歪み補正方法は、図3における対物光学系2aの歪みを補正するための第1歪み補正と、アダプタ側像伝送光学系2bの歪みを補正するための第2歪み補正と、内視鏡側像伝送光学系3aの歪みを補正するための第3歪み補正とからなる。
A ′: Modification of First Embodiment Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described. The distortion correction method in the present modification includes a first distortion correction for correcting distortion of the objective optical system 2a in FIG. 3, a second distortion correction for correcting distortion of the adapter-side image transmission optical system 2b, This includes third distortion correction for correcting distortion of the endoscope side image transmission optical system 3a.

第1歪み補正の座標変換は数式(6)〜(13)と同じである。第3歪み補正の座標変換は、以下に示す数式(14)〜(17)のようになる。   The coordinate transformation for the first distortion correction is the same as in equations (6) to (13). The coordinate transformation for the third distortion correction is as shown in the following formulas (14) to (17).

Figure 0004975417
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第3歪み補正の座標変換は数式(2)〜(3)と、以下に示す数式(18)〜(19)のようになる。   The coordinate transformation for the third distortion correction is as shown in equations (2) to (3) and equations (18) to (19) shown below.

Figure 0004975417
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Figure 0004975417
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ただし、数式(14)〜(19)において、
3x,c3y :第3歪み中心座標
3x,k3y,a3ij,b3ij:第3歪み補正係数
である。
However, in the equations (14) to (19),
c 3x , c 3y : third distortion center coordinates k 3x , k 3y , a 3ij , b 3ij : third distortion correction coefficients.

本変形例における歪み補正の具体的な手順は以下のようになる。まず、基準スコープ23の光学系の歪みを補正した上で光学データを測定する。すなわち、図5に示すように、基準内視鏡22に搭載された基準スコープ23にステレオ光学アダプタ2を取り付けて撮像した画像データに対して、数式(14)〜(17)に基づいて基準スコープ23の光学系の歪みを補正し、続いて歪み補正後の画像データに基づいて光学データを測定する。測定された光学データは光学データカード29に記録される。   The specific procedure for distortion correction in this modification is as follows. First, optical data is measured after correcting the distortion of the optical system of the reference scope 23. That is, as shown in FIG. 5, the reference scope based on the equations (14) to (17) is obtained for image data obtained by attaching the stereo optical adapter 2 to the reference scope 23 mounted on the reference endoscope 22. Then, the optical data is measured based on the image data after correcting the distortion. The measured optical data is recorded on the optical data card 29.

数式(14)〜(17)における第3歪み中心座標および第3歪み補正係数は基準スコープ23の歪みパラメータである。基準スコープ23の歪みパラメータは、前述した方法と同様の方法によって予め測定され、光学データカード29に記録されている。基準スコープ23の光学系の歪みが補正された画像データに基づいて測定された光学データは、ステレオ光学アダプタ2のみの歪みを補正するためのパラメータから構成されることになる。第1歪み中心座標(第1歪み右中心座標、第1歪み左中心座標)、第1歪み補正係数(第1歪み右補正係数、第1歪み左補正係数)、第2歪み中心座標、および第2歪み補正係数がこの光学データに含まれる。   The third distortion center coordinates and the third distortion correction coefficient in the mathematical expressions (14) to (17) are distortion parameters of the reference scope 23. The distortion parameters of the reference scope 23 are measured in advance by the same method as described above and recorded on the optical data card 29. The optical data measured based on the image data in which the distortion of the optical system of the reference scope 23 is corrected is composed of parameters for correcting the distortion of only the stereo optical adapter 2. First distortion center coordinates (first distortion right center coordinates, first distortion left center coordinates), first distortion correction coefficients (first distortion right correction coefficients, first distortion left correction coefficients), second distortion center coordinates, Two distortion correction coefficients are included in this optical data.

ステレオ光学アダプタ2をユーザスコープ27に取り付けたユーザ内視鏡26では、以下のようにして歪み補正を行うことができる。前述した方法と同様の方法によってユーザスコープ27の歪みパラメータが予め測定され、EEPROM28に記録される。このユーザスコープ27の歪みパラメータには第3歪み中心座標および第3歪み補正係数が含まれている。EEPROM28からユーザスコープ27の歪みパラメータを読み出し、これと数式(14)〜(17)に基づいて第3歪み補正を行うことができる。   In the user endoscope 26 in which the stereo optical adapter 2 is attached to the user scope 27, distortion correction can be performed as follows. The distortion parameter of the user scope 27 is measured in advance by the same method as described above, and is recorded in the EEPROM 28. The distortion parameters of the user scope 27 include third distortion center coordinates and a third distortion correction coefficient. The distortion parameter of the user scope 27 is read from the EEPROM 28, and the third distortion correction can be performed based on this and the mathematical expressions (14) to (17).

また、光学データカード29から光学データを読み出し、これと数式(2)〜(3)、(6)〜(13)、(18)〜(19)に基づいて第1歪み補正および第2歪み補正を行うことができる。本変形例の歪み補正方法によれば、前述した本第1実施形態の歪み補正方法と比較して、より正確に画像の歪みを補正することができる。   Further, the optical data is read from the optical data card 29, and the first distortion correction and the second distortion correction are performed based on this and the mathematical expressions (2) to (3), (6) to (13), and (18) to (19). It can be performed. According to the distortion correction method of this modification, it is possible to correct the distortion of an image more accurately than the distortion correction method of the first embodiment described above.

B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図7は、本第2実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。本第2実施形態による内視鏡装置は、図8に示すようなステレオ光学アダプタ31を備えており、その他は第1実施形態と同様である。すなわち、本第2実施形態のステレオ光学アダプタ31は、視差のある2枚の画像を入力するために、1つのプリズム形状の対物光学系31aとアダプタ側像伝送光学系31bとで構成されている。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a block diagram for explaining a method of measuring optical data of the stereo optical adapter according to the second embodiment. The endoscope apparatus according to the second embodiment includes a stereo optical adapter 31 as shown in FIG. 8, and the rest is the same as that of the first embodiment. That is, the stereo optical adapter 31 of the second embodiment is configured by one prism-shaped objective optical system 31a and adapter-side image transmission optical system 31b in order to input two images with parallax. .

図9に示すように、プリズム形状の対物光学系31aと像伝送光学系(内視鏡側像伝送光学系3a、アダプタ側像伝送光学系31b)とによって同一の被写体を別の視点から撮像することができる。このような光学系を使用した場合でも、基準スコープ23とユーザスコープ27との違いに基づいて光学データを修正することで、歪み補正がより正確に行えるようになり、ステレオ計測の精度を向上させることができる。   As shown in FIG. 9, the same subject is imaged from different viewpoints by the prism-shaped objective optical system 31a and the image transmission optical system (the endoscope side image transmission optical system 3a and the adapter side image transmission optical system 31b). be able to. Even when such an optical system is used, by correcting the optical data based on the difference between the reference scope 23 and the user scope 27, distortion correction can be performed more accurately, and the accuracy of stereo measurement is improved. be able to.

C.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図10は、本第3実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。本第3実施形態による内視鏡装債は、ユーザスコープ27にユーザスコープ7のIDを記載したバーコード32を設け、ユーザスコープ27の歪みパラメータを歪みパラメータデータベース33から参照してEEPROM28に記録するように構成している。その他は第1実施形態と同様である。
C. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a block diagram for explaining a method of measuring optical data of the stereo optical adapter according to the third embodiment. In the endoscope bond according to the third embodiment, a barcode 32 describing the ID of the user scope 7 is provided in the user scope 27, and the distortion parameters of the user scope 27 are referred to from the distortion parameter database 33 and recorded in the EEPROM 28. It is configured as follows. Others are the same as in the first embodiment.

EEPROM28に記録されたデータは、電気的なノイズやその他の故障によって消失してしまう場合がある。また、スコープの損傷等でスコープ自体を交換しなければならない場合には、EEPROM28に記録されたデータを更新する必要がある。このような場合にデータを再度記録するためには、・過去に測定した歪みパラメータの台帳を参照して記録する。
・再度歪みパラメータを測定して記録する。
などの方法が考えられるが、過去のデータの参照に時間を費やしたり、再度測定する手間がかかったりするなどの問題がある。
Data recorded in the EEPROM 28 may be lost due to electrical noise or other failures. In addition, when the scope itself must be replaced due to damage of the scope or the like, it is necessary to update the data recorded in the EEPROM 28. In order to record the data again in such a case, the data is recorded with reference to a ledger of distortion parameters measured in the past.
・ Measure and record the distortion parameters again.
However, there are problems such as spending time referring to past data and taking time to measure again.

そこで、本第3実施形態では、以下の方法によりこの問題を解決する。
(1)ユーザスコープ27のIDを記載したバーコード32をユーザスコープ27に取り付ける。
(2)EEPROM28への書き込みが必要な場合には、バーコードのIDに基づいて、歪みパラメータデータベース33から該当するユーザスコープ27の歪みパラメータを読み出す。なお、歪みパラメータデータベース33は、ユーザスコープ27の生産時に測定された歪みパラメータを記録したデータベースである。
(3)EEPROM28に、この歪みパラメータを記録する。
Therefore, in the third embodiment, this problem is solved by the following method.
(1) A barcode 32 describing the ID of the user scope 27 is attached to the user scope 27.
(2) When writing to the EEPROM 28 is necessary, the distortion parameter of the corresponding user scope 27 is read from the distortion parameter database 33 based on the barcode ID. The distortion parameter database 33 is a database that records distortion parameters measured when the user scope 27 is produced.
(3) The distortion parameter is recorded in the EEPROM 28.

これにより、EEPROM28のデータが消失してしまったリ、更新する必要があったりする場合でも、歪みパラメータデータベース33を参照することで、簡単で短時間にデータを記録することができる。なお、バーコード32に代えて、ユーザスコープ27のIDを記録したIDタグを用いても良い。   Thus, even if the data in the EEPROM 28 has been lost or needs to be updated, the data can be recorded easily and in a short time by referring to the distortion parameter database 33. Instead of the barcode 32, an ID tag that records the ID of the user scope 27 may be used.

D.第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図11は、本第4実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。本第4実施形態による内視鏡装置は、図11に示すように、ユーザスコープ27にユーザスコープ27の歪みパラメータを記載した印刷シート34を貼り付け、ユーザスコープ27の歪みパラメータ入力装置35によってEEPROM28に記録するように構成している。その他は第1実施形態と同様である。
D. Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a block diagram for explaining a method of measuring optical data of the stereo optical adapter according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 11, the endoscope apparatus according to the fourth embodiment affixes a print sheet 34 describing the distortion parameters of the user scope 27 to the user scope 27, and the EEPROM 28 by the distortion parameter input device 35 of the user scope 27. It is configured to record. Others are the same as in the first embodiment.

前述したように、EEPROM28に記録されたデータは、電気的なノイズやその他の故障によって消失してしまう場合がある。また、スコープの損傷等でスコ−プ自体を交換しなければならない場合には、EEPROM28に記録されたデータを更新する必要がある。このような場合にデータを再度記録するためには、・過去に測定した歪みパラメータの台帳を参照して記録する。
・再度歪みパラメータを測定して記録する。
などの方法が考えられるが、過去のデータの参照に時間が費やしたり、再度測定する手間がかかったりするなどの問題がある。
As described above, the data recorded in the EEPROM 28 may be lost due to electrical noise or other failures. Further, when the scope itself needs to be replaced due to damage of the scope or the like, it is necessary to update the data recorded in the EEPROM 28. In order to record the data again in such a case, the data is recorded with reference to a ledger of distortion parameters measured in the past.
・ Measure and record the distortion parameters again.
However, there are problems such as taking time to refer to past data and taking time to measure again.

そこで、本第4実施形態では、以下の方法によりこの問題を解決する。
(1)ユーザスコープ27の歪みパラメータを記載した印刷シート34をユーザスコープ27に取り付ける。
(2)EEPROM28の書き込みが必要な場合には、印刷シート34に基づいて、入力装置35により歪みパラメータをEEPROM28に記録する。
Therefore, in the fourth embodiment, this problem is solved by the following method.
(1) A print sheet 34 describing distortion parameters of the user scope 27 is attached to the user scope 27.
(2) When writing in the EEPROM 28 is necessary, the distortion parameter is recorded in the EEPROM 28 by the input device 35 based on the print sheet 34.

これにより、EEPROM28のデータが消失してしまったり、更新する必要がある場合に、以前に測定されたユーザスコープ27の歪みパラメータを記載した印刷シート34を参照することで、簡単で短時間にデータを記録することができる。   As a result, when the data in the EEPROM 28 is lost or needs to be updated, the data can be easily and quickly obtained by referring to the print sheet 34 describing the distortion parameters of the user scope 27 measured previously. Can be recorded.

上述した第1ないし第4実施形態によれば、基準スコープとユーザスコープの光学的な特性の違いによって生じる画像の歪みを、より正確に補正することができる。また、これによりステレオ計測の精度を向上させることができる。   According to the first to fourth embodiments described above, it is possible to more accurately correct image distortion caused by a difference in optical characteristics between the reference scope and the user scope. This also improves the accuracy of stereo measurement.

なお、上述した実施形態においては、上述したCPU10による一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。すなわち、CPU10における、各処理手段、処理部は、CPU等の中央演算処理装置がROMやRAM等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、実現されるものである。   In the above-described embodiment, the series of processes performed by the CPU 10 described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the program is read out and executed by the computer. Is done. That is, each processing means and processing unit in the CPU 10 is realized by a central processing unit such as a CPU reading the above program into a main storage device such as a ROM or a RAM and executing information processing / calculation processing. Is.

ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。   Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

本発明の第1実施形態による内視鏡装置1のハードウェア構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing hardware constitutions of endoscope apparatus 1 by a 1st embodiment of the present invention. 本第1実施形態による内視鏡装置1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the endoscope apparatus 1 by this 1st Embodiment. 本第1実施形態による、ステレオ光学アダプタ2およびスコープ3の光学系の略構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the schematic structure of the optical system of the stereo optical adapter 2 and the scope 3 by this 1st Embodiment. 本第1実施形態による、ステレオ計測による3次元座標の算出方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation method of the three-dimensional coordinate by stereo measurement by this 1st Embodiment. 本第1実施形態による、ステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the measuring method of the optical data of the stereo optical adapter by this 1st Embodiment. 本第1実施形態において、基準スコープ23の歪みパラメータとユーザスコープ27の歪みパラメータとの測定方法を説明するためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining a method of measuring a distortion parameter of a reference scope 23 and a distortion parameter of a user scope 27 in the first embodiment. 本第2実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the measuring method of the optical data of the stereo optical adapter by this 2nd Embodiment. 本第2実施形態による、ステレオ光学アダプタ2およびスコープ3の光学系の略構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the schematic structure of the optical system of the stereo optical adapter 2 and the scope 3 by this 2nd Embodiment. 本第2実施形態による、ステレオ計測による3次元座標の算出方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation method of the three-dimensional coordinate by stereo measurement by this 2nd Embodiment. 本第3実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the measuring method of the optical data of the stereo optical adapter by this 3rd Embodiment. 本第4実施形態によるステレオ光学アダプタの光学データの測定方法を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the measuring method of the optical data of the stereo optical adapter by this 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 内視鏡装置 2 ステレオ光学アダプタ 2a 対物光学系 2b アダプタ側像伝送光学系 3 スコープ 3a 内視鏡側像伝送光学系 3b 撮像素子(撮像手段) 4 コントロールユニット 5 リモートコントローラ 7 内視鏡ユニット 8 EEPROM 9 CCU 10 CPU(歪み補正手段、計測手段) 11 ROM 12 RAM 13 PCカードI/F 14 USB I/F 15 RS−232C I/F 16 映像信号処理回路 17 PC 18 PCMCIAメモリカード 19 コンパクトフラッシュ(登録商標)メモリカード 21 生産測定治具 22 基準内視鏡 23 基準スコープ 24、28 チャート 25 PC 26 ユーザ内視鏡 27 ユーザスコープ 28 EEPROM 29 光学データカード 31 ステレオ光学アダプタ 31a 対物光学系(光学素子) 31b アダプタ側像伝送光学系 32 バーコード 33 歪みパラメータデータベース 34 印刷シート   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Endoscope apparatus 2 Stereo optical adapter 2a Objective optical system 2b Adapter side image transmission optical system 3 Scope 3a Endoscope side image transmission optical system 3b Image sensor (imaging means) 4 Control unit 5 Remote controller 7 Endoscope unit 8 EEPROM 9 CCU 10 CPU (distortion correcting means, measuring means) 11 ROM 12 RAM 13 PC card I / F 14 USB I / F 15 RS-232C I / F 16 Video signal processing circuit 17 PC 18 PCMCIA memory card 19 Compact flash ( Registered Trademark) Memory Card 21 Production Measurement Jig 22 Reference Endoscope 23 Reference Scope 24, 28 Chart 25 PC 26 User Endoscope 27 User Scope 28 EEPROM 29 Optical Data Card 31 Stereo optical adapter 31a Objective optical system (optical element) 31b Adapter side image transmission optical system 32 Bar code 33 Distortion parameter database 34 Print sheet

Claims (8)

光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置において、
基準スコープまたはユーザスコープと光学アダプタとを組み合わせた光学系により入力した画像を撮像する撮像手段と、
前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する歪み補正手段と
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
In an endoscope apparatus in which a part of the optical system can be changed by an optical adapter,
An imaging means for capturing an image input by an optical system in which a reference scope or user scope and an optical adapter are combined;
Optical data for correcting distortion of an optical system combining the reference scope and the optical adapter, a distortion parameter of a reference scope indicating optical characteristics of the reference scope, and a user indicating optical characteristics of the user scope An endoscope, comprising: a distortion correction unit that corrects distortion of an image captured by the imaging unit when the user scope and the optical adapter are combined based on a distortion parameter of a scope. apparatus.
前記補正手段によって歪みを補正された画像を元に被写体の形状を計測する計測手段をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 1, further comprising a measuring unit that measures a shape of a subject based on an image whose distortion is corrected by the correcting unit. 前記光学アダプタは、前記撮像手段によって異なる視点から撮像するための光学素子を備え、
前記計測手段は、前記光学素子を介して前記撮像手段によって異なる視点から撮像された画像を三角測量によって3次元計測することを特徴とする請求項2記載の内視鏡装置。
The optical adapter includes an optical element for imaging from different viewpoints by the imaging means,
The endoscope apparatus according to claim 2, wherein the measuring unit performs three-dimensional measurement by triangulation of images captured from different viewpoints by the imaging unit via the optical element.
前記光学素子は、複数の光路系を有することを特徴とする請求項3記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 3, wherein the optical element has a plurality of optical path systems. 前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの倍率を含むことを特徴とする請求項1記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 1, wherein the distortion parameter of the reference scope and the distortion parameter of the user scope include magnifications of the respective scopes. 前記基準スコープの歪みパラメータと前記ユーザスコープの歪みパラメータとは、それぞれのスコープの歪み中心を含むことを特徴とする請求項4記載の内視鏡装置。   The endoscope apparatus according to claim 4, wherein the distortion parameter of the reference scope and the distortion parameter of the user scope include a distortion center of each scope. 光学系の一部を光学アダプタによって変更可能な内視鏡装置によって撮像された画像の歪みを補正する内視鏡画像歪み補正方法であって、
基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データを読み込む第1のステップと、
前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータを読み込む第2のステップと、
ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータを読み込む第3のステップと、
前記基準スコープと前記光学アダプタとを組み合わせた光学系の歪みを補正するための光学データと、前記基準スコープの光学的特性を示す基準スコープの歪みパラメータと、前記ユーザスコープの光学的特性を示すユーザスコープの歪みパラメータとに基づいて、前記ユーザスコープと前記光学アダプタとを組み合わせた際に前記撮像手段によって撮像された画像の歪みを補正する第4のステップと
を含むことを特徴とする内視鏡画像歪み補正方法。
An endoscope image distortion correction method for correcting distortion of an image captured by an endoscope apparatus in which a part of an optical system can be changed by an optical adapter,
A first step of reading optical data for correcting distortion of an optical system combining a reference scope and the optical adapter;
A second step of reading a distortion parameter of the reference scope indicating optical characteristics of the reference scope;
A third step of reading user scope distortion parameters indicative of optical characteristics of the user scope;
Optical data for correcting distortion of an optical system combining the reference scope and the optical adapter, a distortion parameter of a reference scope indicating optical characteristics of the reference scope, and a user indicating optical characteristics of the user scope And a fourth step of correcting distortion of an image picked up by the image pickup means when combining the user scope and the optical adapter based on a distortion parameter of the scope. Image distortion correction method.
前記第4のステップは、前記第2のステップあるいは前記第3のステップにおいて、パラメータの読み込みに失敗した場合に、前記光学データのみに基づいて、撮像された画像の歪みを補正する処理を含むことを特徴とする請求項記載の内視鏡画像歪み補正方法。 The fourth step includes a process of correcting distortion of the captured image based only on the optical data when the parameter reading in the second step or the third step fails in reading. The endoscopic image distortion correction method according to claim 7 .
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