JP6218991B2 - 内視鏡の状態推定装置の作動方法および内視鏡システム - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡の位置や姿勢等の状態の推定精度が低下しにくい内視鏡の状態推定装置の作動方法および内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明の第三の態様は、内視鏡と、前記内視鏡を制御するためのシステム本体と、を備える内視鏡システムであって、前記システム本体は、前記内視鏡が撮像する第一画像から第一特徴点を抽出し、前記第一画像の取得後に前記内視鏡が撮像する第二画像から第二特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記第一特徴点と前記第二特徴点との対応付けをして対応点の座標を抽出する対応点抽出部と、前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を前記対応点の座標を用いて推定する第一状態推定部と、前記内視鏡の位置、姿勢、移動速度、及び加速度のうちの少なくとも1つを検知するために前記内視鏡に取り付けられたセンサを用いて前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する第二状態推定部と、前記第一状態推定部における推定精度および前記第二状態推定部における第二推定精度を算出し、前記推定精度および前記第二推定精度に基づいて前記第一状態推定部における推定結果と前記第二状態推定部における推定結果とのうち信頼性を有するいずれか一方を採用し、前記第二画像の取得時における前記内視鏡の位置及び姿勢を推定する第三状態推定部と、を有する、内視鏡システムである。
本発明の第四の態様は、内視鏡と、前記内視鏡を制御するためのシステム本体と、を備える内視鏡システムであって、前記システム本体は、内視鏡が撮像する第一画像から第一特徴点を抽出し、前記第一画像の取得後に前記内視鏡が撮像する第二画像から第二特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記第一特徴点と前記第二特徴点との対応付けをして対応点の座標を抽出する対応点抽出部と、前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を前記対応点の座標を用いて推定する第一状態推定部と、前記第一状態推定部における推定精度を算出して前記第一状態推定部における推定の信頼性の有無を判定する第一判定部と、前記内視鏡の位置、姿勢、移動速度、及び加速度のうちの少なくとも1つを検知するために前記内視鏡に取り付けられたセンサを用いて前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する第二状態推定部と、前記第二状態推定部における推定精度を算出して前記第二状態推定部における推定の信頼性の有無を判定する第二判定部と、前記第一判定部における判定結果と前記第二判定部における判定結果とに基づいて、前記第一状態推定部における推定結果と前記第二状態推定部における推定結果とのうち信頼性を有するいずれか一方を採用して前記第二画像の取得時における前記内視鏡の位置及び姿勢を推定する第三状態推定部と、を有する、内視鏡システムである。
また、上記態様の内視鏡システムは、前記第一状態推定部が、直前に第三状態推定部により推定された前記内視鏡の位置及び姿勢並びに前記対応点の座標を用いて前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定してもよい。
また、上記態様の内視鏡システムは、前記第三状態推定部に接続されており、前記第三状態推定部により推定された前記内視鏡の位置及び姿勢に基づいて前記内視鏡の搖動中心の有無を判定して体内への内視鏡の刺入点の位置を推定する刺入点推定部をさらに有してもよい。
本発明の第1実施形態について説明する。
本実施形態の内視鏡2の状態推定装置の作動方法は、内視鏡2を備えた処置システム1において内視鏡2の状態(内視鏡2の位置、姿勢、移動速度、及び加速度等)を推定するための方法である。
図1に示すように、処置システム1は、内視鏡2と、センシングトロッカ10と、システム本体20とを備えている。
観測部24は、記憶部25と、特徴点抽出部26と、対応点抽出部27とを備えている。
マップ構築部33が構築した体内の地図は、例えば画像化されて、画像処理装置22を介してモニタ34へ出力可能であってもよい。
また、センシングトロッカ10は、加速度センサ,ジャイロセンサ,地磁気センサ等のセンサやその他公知のセンサを備えていてもよい。
上記実施形態の変形例について図4を用いて説明する。
本変形例では、マッピング装置23が状態予測部35を備えている点で上記の第1実施形態と異なっている。
状態予測部35は、第一状態推定部28に接続されており、第一状態推定部28による推定結果を受け付けて内視鏡2の位置及び姿勢の予測を行う。この場合、内視鏡2の位置及び姿勢を予め予測しておくことで、観測部24が抽出した対応点の座標の情報のみを利用する場合と比較して計算量を削減できる。
本発明の第2実施形態について図5及び図6を用いて説明する。なお、以下の各実施形態において、第1実施形態と同様あるいは対応する構成要素には、第1実施形態と同一の符号が付され、重複する説明は省略される。また、以下の各実施形態における内視鏡の状態推定装置の作動方法のステップについても同様に、第1実施形態における処理と同様の処理には第1実施形態と同一の符号が付されている。
また、第一判定部29及び第二判定部31は、上記第1実施形態と同様に第三状態推定部32に接続され、さらに上記の更新部36にも接続されている。
本発明の第3実施形態について図7及び図8を用いて説明する。
本実施形態では、上記の第1実施形態の変形例と比較して、第三状態推定部32と状態予測部35とに接続された刺入点推定部37をさらに備えている点が異なっている。
本発明の第4実施形態について図9を用いて説明する。
本実施形態の処置システム1Aは、上記各実施形態に開示されたマッピング装置23とは構成が異なるマッピング装置23Aを備えている。また、マッピング装置23Aは、上記の各実施形態に開示されたマッピング装置23とは異なる方法で内視鏡2の状態を推定する。
さらに本実施形態では、第一状態推定部28による推定結果が内視鏡の状態情報としてマップ構築部33へ出力される。
2 内視鏡
3 挿入部
4 撮像部
5 軸部
6 把持部
10 センシングトロッカ
11 筒状部
12 姿勢検知センサ
13 挿入量検知センサ
20 システム本体
21 光源装置
22 画像処理装置
23,23A マッピング装置
24 観測部
25 記憶部
26 特徴点抽出部
27 対応点抽出部
28 第一状態推定部
29 第一判定部
30 第二状態推定部
31 第二判定部
32 第三状態推定部
33 マップ構築部
34 モニタ
35 状態予測部
36 更新部
37 刺入点推定部
Claims (8)
- 内視鏡が撮像する第一画像から第一特徴点を抽出する第一抽出ステップと、
前記第一画像の取得後に前記内視鏡が撮像する第二画像から第二特徴点を抽出する第二抽出ステップと、
前記第一特徴点と前記第二特徴点との対応付けをして対応点の座標を抽出する第三抽出ステップと、
前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を前記対応点の座標を用いて推定する第一推定ステップと、
前記内視鏡の位置、姿勢、移動速度、及び加速度のうちの少なくとも1つを検知するために前記内視鏡に取り付けられたセンサを用いて前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する第二推定ステップと、
前記第一推定ステップにおける推定精度および前記第二推定ステップにおける第二推定精度を算出し、前記推定精度および前記第二推定精度に基づいて前記第一推定ステップにおける推定結果と前記第二推定ステップにおける推定結果とのうち信頼性を有するいずれか一方を採用し、前記第二画像の取得時における前記内視鏡の位置及び姿勢を推定する第三推定ステップと、
を含む内視鏡の状態推定装置の作動方法。 - 内視鏡が撮像する第一画像から第一特徴点を抽出する第一抽出ステップと、
前記第一画像の取得後に前記内視鏡が撮像する第二画像から第二特徴点を抽出する第二抽出ステップと、
前記第一特徴点と前記第二特徴点との対応付けをして対応点の座標を抽出する第三抽出ステップと、
前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を前記対応点の座標を用いて推定する第一推定ステップと、
前記第一推定ステップにおける推定精度を算出して前記第一推定ステップにおける推定の信頼性の有無を判定する第一判定ステップと、
前記内視鏡の位置、姿勢、移動速度、及び加速度のうちの少なくとも1つを検知するために前記内視鏡に取り付けられたセンサを用いて前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する第二推定ステップと、
前記第二推定ステップにおける推定精度を算出して前記第二推定ステップにおける推定の信頼性の有無を判定する第二判定ステップと、
前記第一判定ステップにおける判定結果と前記第二判定ステップにおける判定結果とに基づいて、前記第一推定ステップにおける推定結果と前記第二推定ステップにおける推定結果とのうち信頼性を有するいずれか一方を採用して前記第二画像の取得時における前記内視鏡の位置及び姿勢を推定する第三推定ステップと、
を含む内視鏡の状態推定装置の作動方法。 - 前記第一推定ステップにおいて、前記第一推定ステップの直前に行われた前記第三推定ステップにより推定された前記内視鏡の位置及び姿勢並びに前記対応点の座標を用いて前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する
請求項2に記載の内視鏡の状態推定装置の作動方法。 - 前記第三推定ステップにより推定された前記内視鏡の位置及び姿勢に基づいて前記内視鏡の搖動中心の有無を判定して体内への前記内視鏡の刺入点の位置を推定する刺入点位置推定ステップをさらに備える
請求項2に記載の内視鏡の状態推定装置の作動方法。 - 内視鏡と、前記内視鏡を制御するためのシステム本体と、を備える内視鏡システムであって、
前記システム本体は、
前記内視鏡が撮像する第一画像から第一特徴点を抽出し、前記第一画像の取得後に前記内視鏡が撮像する第二画像から第二特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記第一特徴点と前記第二特徴点との対応付けをして対応点の座標を抽出する対応点抽出部と、
前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を前記対応点の座標を用いて推定する第一状態推定部と、
前記内視鏡の位置、姿勢、移動速度、及び加速度のうちの少なくとも1つを検知するために前記内視鏡に取り付けられたセンサを用いて前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する第二状態推定部と、
前記第一状態推定部における推定精度および前記第二状態推定部における第二推定精度を算出し、前記推定精度および前記第二推定精度に基づいて前記第一状態推定部における推定結果と前記第二状態推定部における推定結果とのうち信頼性を有するいずれか一方を採用し、前記第二画像の取得時における前記内視鏡の位置及び姿勢を推定する第三状態推定部と、
を有する、
内視鏡システム。 - 内視鏡と、前記内視鏡を制御するためのシステム本体と、を備える内視鏡システムであって、
前記システム本体は、
前記内視鏡が撮像する第一画像から第一特徴点を抽出し、前記第一画像の取得後に前記内視鏡が撮像する第二画像から第二特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
前記第一特徴点と前記第二特徴点との対応付けをして対応点の座標を抽出する対応点抽出部と、
前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を前記対応点の座標を用いて推定する第一状態推定部と、
前記第一状態推定部における推定精度を算出して前記第一状態推定部における推定の信頼性の有無を判定する第一判定部と、
前記内視鏡の位置、姿勢、移動速度、及び加速度のうちの少なくとも1つを検知するために前記内視鏡に取り付けられたセンサを用いて前記第一画像の取得時から前記第二画像の取得時までの前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する第二状態推定部と、
前記第二状態推定部における推定精度を算出して前記第二状態推定部における推定の信頼性の有無を判定する第二判定部と、
前記第一判定部における判定結果と前記第二判定部における判定結果とに基づいて、前記第一状態推定部における推定結果と前記第二状態推定部における推定結果とのうち信頼性を有するいずれか一方を採用して前記第二画像の取得時における前記内視鏡の位置及び姿勢を推定する第三状態推定部と、
を有する、
内視鏡システム。 - 前記第一状態推定部は、直前に第三状態推定部により推定された前記内視鏡の位置及び姿勢並びに前記対応点の座標を用いて前記内視鏡の位置及び姿勢の変化量を推定する、
請求項6に記載の内視鏡システム。 - 前記第三状態推定部に接続されており、前記第三状態推定部により推定された前記内視鏡の位置及び姿勢に基づいて前記内視鏡の搖動中心の有無を判定して体内への前記内視鏡の刺入点の位置を推定する刺入点推定部をさらに有する、
請求項6に記載の内視鏡システム。
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