JP6644899B2 - Measurement support device, endoscope system, and processor of endoscope system - Google Patents
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- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
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- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
Description
本発明は計測支援装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムのプロセッサに係り、特に計測補助光を用いて被検体の大きさを計測する計測支援装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムのプロセッサに関する。 The present invention relates to a measurement support device, an endoscope system, and a processor of the endoscope system, and particularly to a measurement support device, an endoscope system, and an endoscope that measure the size of a subject using measurement auxiliary light. Regarding the processor of the system .
内視鏡等の計測装置の分野では、被検体までの距離を計測することや、被検体の長さや大きさを算出することが行われている。例えば特許文献1では、ステレオカメラで被写体距離を計測し、被写体距離と内視鏡の視野角とに基づいて被写体の大きさの目安となる目印の大きさを計算し、被写体の画像とともに目印を表示することが記載されており、この目印により被写体の大きさを知ることができる。
In the field of measuring devices such as endoscopes, measuring a distance to a subject and calculating the length and size of the subject are performed. For example, in
また特許文献2には、計測補助光を用いて被写体距離を求める技術が記載されている。特許文献2では、光ファイバーからレーザビームを照射して照射面を観察する。そして、光ファイバーから照射面までの距離によってレーザビームの照射点が視野の中心に近づいたり離れたりすることを利用し、ズレ量をあらかじめ校正しておくことで、ズレ量から被写体距離を知ることができる。 Patent Literature 2 discloses a technique for obtaining a subject distance using measurement auxiliary light. In Patent Literature 2, a laser beam is irradiated from an optical fiber to observe an irradiation surface. By using the fact that the irradiation point of the laser beam moves closer to or away from the center of the field of view depending on the distance from the optical fiber to the irradiation surface, it is possible to know the subject distance from the deviation amount by calibrating the deviation amount in advance. it can.
しかしながら上述の特許文献1では、ステレオカメラにより距離を計測するため2台のカメラが必要であり、内視鏡先端部が大きくなってしまうため、被検体への負担が大きかった。さらに、距離計測を行いその結果に基づいて目印の大きさを算出するため、処理が複雑であった。
However, in
また特許文献2に記載の技術は距離計測を行うためのものであり、処理が複雑な上に被写体の長さや大きさを直接的に求めることはできなかった。さらに、レーザビームが撮像光学系の光軸と平行に照射されるので、観察距離が短い場合(被写体が内視鏡の先端と近接したところに存在する場合)はレーザビームが撮像光学系の視野から外れてしまい、測定できなくなるという問題があった。さらに、被写体距離の変化に対するスポットの位置変化の感度が低く、計測精度が低いという問題があった。 Further, the technique described in Patent Document 2 is for performing distance measurement, the processing is complicated, and the length and size of the subject cannot be directly obtained. Further, since the laser beam is irradiated in parallel with the optical axis of the imaging optical system, when the observation distance is short (when the subject is close to the tip of the endoscope), the laser beam is applied to the visual field of the imaging optical system. And the measurement becomes impossible. Further, there is a problem that the sensitivity of the change of the position of the spot with respect to the change of the subject distance is low and the measurement accuracy is low.
このように、従来の技術は被写体の大きさ(長さ)を容易かつ高精度に計測できるものではなかった。 As described above, the conventional technology cannot easily and accurately measure the size (length) of a subject.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測できる計測支援装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムのプロセッサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a measurement support device, an endoscope system, and a processor of an endoscope system that can easily and accurately measure the size of a subject. I do.
上述した目的を達成するため、本発明の第1の態様に係る計測支援装置は、光源から出射された光を発散による広がりを持った計測補助光として出射するヘッドと、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、取得した被写体の画像に基づいて、撮像素子におけるスポットのエッジ上の点であるエッジ特定点の位置を計測する計測部と、被写体の撮像素子上の寸法と被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を、エッジ特定点の撮像素子上の位置に関連づけて記憶する記憶部と、計測したエッジ特定点の位置に基づいて記憶部から関係を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成部と、スポットが形成された被写体の画像及び生成したマーカを表示装置に表示させる表示制御部であって、被写体の画像においてエッジ特定点の近傍にマーカを表示させる表示制御部と、を備え、ヘッドは、少なくとも一部のエッジが撮像光学系の光軸と0度でない傾き角を成し、少なくとも一部のエッジが撮像光学系の画角を横切る計測補助光を出射する。 In order to achieve the above-described object, a measurement support device according to a first aspect of the present invention includes a head that emits light emitted from a light source as measurement auxiliary light having a spread due to divergence, and a spot formed by the measurement auxiliary light. An imaging unit that acquires an image of a formed subject via an imaging optical system and an imaging device, and measures a position of an edge specific point that is a point on a spot edge in the imaging device based on the acquired image of the subject. A measurement unit, a storage unit that stores information indicating the relationship between the size of the subject on the image sensor and the actual size of the subject in association with the position of the edge specific point on the image sensor, and a storage unit that stores the measured position of the edge specific point. A marker generation unit that obtains information indicating the relationship from the storage unit based on the obtained information, and generates a marker indicating the actual size based on the obtained information; A display control unit for displaying the marker on the display device, the display control unit for displaying the marker near the edge specific point in the image of the subject, the head, at least a part of the edge of the imaging optical system A measurement auxiliary light which has a non-zero inclination angle with the optical axis and at least some of the edges cross the angle of view of the imaging optical system is emitted.
第1の態様では、被写体の実寸サイズを示すマーカが被写体の画像とともに表示されるので、ユーザは被写体(被測定体)とマーカとを比較することにより被写体の大きさを容易に計測することができる。また、スポットの位置を計測し、計測結果に基づいて記憶部に記憶された情報を取得してマーカを生成及び表示するので、上述した特許文献1,2のように距離測定の必要がなく、装置構成が簡単で計測が容易である。
In the first aspect, since the marker indicating the actual size of the subject is displayed together with the image of the subject, the user can easily measure the size of the subject by comparing the subject (measured object) with the marker. it can. In addition, since the position of the spot is measured, the information stored in the storage unit is acquired based on the measurement result, and the marker is generated and displayed, there is no need for distance measurement as in
また、計測補助光は少なくとも一部のエッジが撮像光学系の光軸と0度でない傾き角を成し、その少なくとも一部のエッジが撮像光学系の画角を横切るので、傾き角を適切に設定することにより観察距離が短い場合でも計測補助により形成されるスポットのエッジ特定点が撮像光学系の視野に入るようにすることができ、マーカを用いた計測が可能となる。さらに、観察距離の変化に対するスポットの位置変化の感度が高いため計測精度が高い。このようにエッジ特定点の位置に基づいてマーカを生成・表示することで、計測補助光を真っ直ぐ出射した場合(計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行な場合)でも、斜めに出射した場合(計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行でない)と同様の効果を得ることができる。 In addition, at least a part of the measurement auxiliary light forms an inclination angle other than 0 degree with the optical axis of the imaging optical system, and at least a part of the edge crosses the angle of view of the imaging optical system. By setting, even when the observation distance is short, the edge specific point of the spot formed by the measurement assistance can be set in the field of view of the imaging optical system, and measurement using a marker becomes possible. Furthermore, since the sensitivity of the change in the position of the spot to the change in the observation distance is high, the measurement accuracy is high. By generating and displaying the marker based on the position of the edge specific point in this manner, even when the measurement auxiliary light is emitted straight (when the optical axis of the measurement auxiliary light is parallel to the optical axis of the imaging optical system), the marker is generated obliquely. (The optical axis of the measurement auxiliary light is not parallel to the optical axis of the imaging optical system).
なお、第1の態様においてエッジ上の任意の点を「エッジ特定点」とすることができる。例えば、撮像光学系の中心に近い位置、被写体の中心に近い点、エッジ上でコントラストが高い点等をエッジ特定点とすることができる。 In the first embodiment, any point on the edge can be set as an “edge specific point”. For example, a position near the center of the imaging optical system, a point near the center of the subject, a point with a high contrast on the edge, and the like can be set as the edge specific point.
このように、第1の態様に係る計測支援装置では被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。なお、第1の態様において「実寸サイズ」の具体的な値は被写体の種類及び計測の目的等の条件に応じて設定することができる。 As described above, the measurement support apparatus according to the first aspect can easily and accurately measure the size of the subject. In the first embodiment, the specific value of the “actual size” can be set according to conditions such as the type of the subject and the purpose of measurement.
第1の態様において、「被写体の撮像素子上の寸法と被写体の実寸サイズとの関係を示す情報」は、例えば実寸サイズに対応したパターンが規則的に記録された計測用図形を撮影することで取得することができる。また、第1の態様においてスポットの「近傍」にマーカを表示するが、マーカの中心をスポットの中心に合わせて表示してもよいし、スポットから離れた位置にマーカを表示してもよい。第1の態様において、レーザ光、LED光等を計測補助光として用いることができる。 In the first aspect, the “information indicating the relationship between the size of the subject on the image sensor and the actual size of the subject” is obtained by, for example, photographing a measurement figure in which a pattern corresponding to the actual size is regularly recorded. Can be obtained. In the first embodiment, the marker is displayed “near” the spot, but the center of the marker may be displayed in accordance with the center of the spot, or the marker may be displayed at a position distant from the spot. In the first embodiment, laser light, LED light, and the like can be used as measurement auxiliary light.
第2の態様に係る計測支援装置は第1の態様において、計測補助光は、少なくとも一部のエッジが撮像光学系の光軸と交差する。撮像光学系の構成によっては歪曲収差が大きくなり、その場合画像の周辺部ではなく画像中心部での計測を行うことが好ましいが、第2の態様によれば、エッジ特定点を適切に(例えば、エッジが撮像光学系の光軸と交差する点に)設定することにより、画像中心に近い位置で高精度に計測を行うことができる。 In the measurement support device according to the second aspect, in the first aspect, at least a part of the edge of the measurement auxiliary light intersects the optical axis of the imaging optical system. Depending on the configuration of the imaging optical system, distortion increases. In this case, it is preferable to perform measurement at the center of the image rather than at the periphery of the image. However, according to the second aspect, the edge specific point is appropriately determined (for example, , At the point where the edge intersects the optical axis of the imaging optical system), measurement can be performed with high accuracy at a position near the center of the image.
第3の態様に係る計測支援装置は第1または第2の態様において、エッジ特定点は撮像素子上のスポットのエッジのうち撮像光学系の光軸に最も近い点である。撮像光学系の構成によっては歪曲収差が大きくなり、その場合画像の周辺部ではなく画像中心部での計測を行うことが好ましいが、第3の態様によれば、上述の点をエッジ特定点することで画像中心に近い位置で高精度な計測を行うことが可能になる。 In the measurement support device according to the third aspect, in the first or second aspect, the edge specific point is a point closest to the optical axis of the imaging optical system among the edges of the spot on the imaging element. Depending on the configuration of the imaging optical system, distortion increases. In this case, it is preferable to perform measurement at the center of the image rather than at the periphery of the image. According to the third aspect, the above-described point is specified as an edge specifying point. This makes it possible to perform highly accurate measurement at a position near the center of the image.
第4の態様に係る計測支援装置は第1から第3の態様のいずれか1つにおいて、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸と平行である。第4の態様によれば、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸と平行なので、ヘッドを真っ直ぐ(撮像光学系の光軸と平行に)配置することができ、計測支援装置の先端部分を小型化(細径化)することができる。 In the measurement support device according to the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the optical axis of the measurement auxiliary light is parallel to the optical axis of the imaging optical system. According to the fourth aspect, since the optical axis of the measurement auxiliary light is parallel to the optical axis of the imaging optical system, the head can be arranged straight (parallel to the optical axis of the imaging optical system), The portion can be made smaller (smaller diameter).
第5の態様に係る計測支援装置は第1から第4の態様のいずれか1つにおいて、ヘッドは計測補助光を複数の位置から出射し、マーカ生成部は複数の位置から出射される計測補助光のそれぞれに対応してマーカを生成する。第5の態様では複数の位置から出射される計測補助光のそれぞれに対応してマーカを生成するので、複数のマーカにより被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。 In the measurement support device according to a fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the head emits the measurement auxiliary light from a plurality of positions, and the marker generation unit outputs the measurement auxiliary light from the plurality of positions. A marker is generated for each of the lights. In the fifth aspect, since the markers are generated corresponding to the measurement auxiliary lights emitted from the plurality of positions, the size of the subject can be easily and accurately measured by the plurality of markers.
上述した目的を達成するため、本発明の第6の態様に係る内視鏡システムは、第1から第5の態様のいずれか1つに記載の計測支援装置を備える。第6の態様に係る内視鏡システムでは、第1から第5の態様のいずれか1つに係る計測支援装置を備えるので、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。 In order to achieve the above object, an endoscope system according to a sixth aspect of the present invention includes the measurement support device according to any one of the first to fifth aspects. Since the endoscope system according to the sixth aspect includes the measurement support device according to any one of the first to fifth aspects, the size of the subject can be easily and accurately measured.
第7の態様に係る内視鏡システムは第6の態様において、被検体内に挿入される挿入部であって、先端硬質部と、先端硬質部の基端側に接続された湾曲部と、湾曲部の基端側に接続された軟性部とを有する挿入部と、挿入部の基端側に接続された操作部と、を有する内視鏡を備え、計測補助光の出射部と、スポットの光学像を撮像素子に結像させる撮像レンズと、が先端硬質部の先端側端面に設けられる。第7の態様は、内視鏡の先端硬質部の構成の一態様を規定するものである。 An endoscope system according to a seventh aspect is the endoscope system according to the sixth aspect, wherein the insertion portion is inserted into the subject, and includes a distal end hard portion, a curved portion connected to a base end side of the distal end hard portion, An endoscope having an insertion portion having a flexible portion connected to the proximal end side of the bending portion and an operation portion connected to the proximal end side of the insertion portion, an emission portion for measurement auxiliary light, and a spot And an imaging lens for forming the optical image on the imaging element are provided on the distal end side end surface of the distal end hard portion. The seventh aspect defines one aspect of the configuration of the distal end hard portion of the endoscope.
第8の態様に係る内視鏡システムは第6または第7の態様において、照明光を照射する照明光源と、照明光の照度を制御する制御部と、を有し、制御部は、撮像光学系によりスポットの画像を取得する計測モードでは、照明光を被写体に照射して被写体を観察する通常観察モードよりも照明光の照度を下げる。スポットを撮像する際の照明光の照度が高すぎると、得られた画像においてスポットとそれ以外の部分とのコントラストが小さくなってスポット認識できず、その結果エッジ特定点の検出が困難になってマーカが表示できなくなる場合があるが、第8の態様では、制御部は、撮像部によりスポットの画像を取得する計測モードでは、照明光を被検体に照射して被検体を観察する通常観察モードよりも照明光の照度を下げるので、スポットの鮮明な画像を撮像することができ、これにより高精度な計測を行うことができる。なお第8の態様において、計測モードにおいて照明光の照度をどの程度下げるかは被検体の種類や大きさ、明るさ等に応じて設定してよく、必要に応じ照明光を消灯してもよい。 An endoscope system according to an eighth aspect is the endoscope system according to the sixth or seventh aspect, further comprising: an illumination light source that emits illumination light; and a control unit that controls the illuminance of the illumination light. In the measurement mode in which a spot image is acquired by the system, the illuminance of the illumination light is lower than in the normal observation mode in which the illumination light is applied to the subject to observe the subject. If the illuminance of the illuminating light at the time of imaging the spot is too high, the contrast between the spot and the other parts in the obtained image becomes small and the spot cannot be recognized, and as a result, it becomes difficult to detect the edge specific point. In some cases, the marker cannot be displayed. In the eighth mode, in the measurement mode in which the image of the spot is acquired by the imaging unit, the control unit performs the normal observation mode in which the object is observed by irradiating the object with illumination light. Since the illuminance of the illuminating light is lower than that, a clear image of the spot can be taken, and thereby highly accurate measurement can be performed. In the eighth aspect, how much the illuminance of the illumination light is reduced in the measurement mode may be set according to the type, size, brightness, and the like of the subject, and the illumination light may be turned off as necessary. .
第9の態様に係る内視鏡システムは第6から第8の態様のいずれか1つにおいて、撮像素子は、2次元配列された複数の受光素子からなる複数の画素と、複数の画素に対し配設された複数のフィルタ色のカラーフィルタと、を備えるカラー撮像素子であり、計測部は、複数のフィルタ色のうち計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいてエッジ特定点の位置を計測する。第9の態様によれば、複数のフィルタ色のうち計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいてエッジ特定点の位置を計測するので、スポットが鮮明な画像によりエッジ特定点の位置を高精度に計測することができ、これにより被写体の大きさを高精度に計測することができる。 An endoscope system according to a ninth aspect is the endoscope system according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the imaging element is provided for a plurality of pixels including a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally and a plurality of pixels. A color filter of a plurality of filter colors provided, and a color filter of the filter color having the highest sensitivity to the wavelength of the measurement auxiliary light among the plurality of filter colors. The position of the edge specific point is measured based on the image generated by the image signal of the pixel. According to the ninth aspect, an edge specific point is determined based on an image generated by an image signal of a pixel provided with a color filter of a filter color having the highest sensitivity to the wavelength of the measurement auxiliary light among a plurality of filter colors. Since the position is measured, the position of the edge specific point can be measured with high accuracy by using a clear image of the spot, whereby the size of the subject can be measured with high accuracy.
上述した目的を達成するため、本発明の第10の態様に係るプロセッサは、第6から第9の態様のいずれか1つに係る内視鏡システムのプロセッサであって、光源を駆動する光源駆動部と、計測部と、記憶部と、マーカ生成部と、表示制御部と、を備える。第10の態様によれば、第1の態様と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。なお第10の態様では、計測補助光の光源は例えばスコープ(内視鏡の手元操作部)内に配置されてスコープの電気回路基板部に実装され、プロセッサ(光源駆動部)からの電気信号に応じて点灯、消灯、及び光強度が制御される。 To achieve the above object, a processor according to a tenth aspect of the present invention is a processor of the endoscope system according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the light source drive drives a light source. Unit, a measurement unit, a storage unit, a marker generation unit, and a display control unit. According to the tenth aspect, similarly to the first aspect, the size of the subject can be easily and accurately measured. In the tenth aspect, the light source of the measurement auxiliary light is disposed in, for example, a scope (hand-operating unit of an endoscope) and mounted on an electric circuit board of the scope, and receives an electric signal from a processor (light source driving unit). Lighting, turning off, and light intensity are controlled accordingly.
第11の態様に係るプロセッサは第10の態様において、計測部は撮像素子上でのスポットの形状を認識し、認識の結果に基づいてエッジ特定点を計測する。第11の態様によればエッジ特定点を正確に検出することができ、これにより適切な大きさのマーカを表示して被写体の大きさを高精度に計測することができる。 The processor according to an eleventh aspect is the processor according to the tenth aspect, wherein the measurement unit recognizes a spot shape on the image sensor, and measures an edge specific point based on the recognition result. According to the eleventh aspect, it is possible to accurately detect the edge specific point, thereby displaying a marker of an appropriate size and measuring the size of the subject with high accuracy.
第12の態様に係るプロセッサは第10または第11の態様において、光源駆動部はレーザ光源を駆動するレーザ駆動部である。 In the processor according to the twelfth aspect, in the tenth or eleventh aspect, the light source driving unit is a laser driving unit that drives a laser light source.
上述した目的を達成するため、本発明の第13の態様に係る計測支援方法は光源から出射された光を発散による広がりを持った計測補助光として出射するヘッドと、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、被写体の撮像素子上の寸法と被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を、撮像素子におけるスポットのエッジ上の点であるエッジ特定点の位置に関連づけて記憶する記憶部と、を備える計測支援装置を用いた計測支援方法であって、ヘッドから、少なくとも一部のエッジが撮像光学系の光軸と0度でない傾き角を成し、少なくとも一部のエッジが撮像光学系の画角を横切る計測補助光を出射する計測補助光出射工程と、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像部を介して取得する撮像工程と、被写体の画像に基づいてエッジ特定点の位置を計測する計測工程と、計測したエッジ特定点の位置に基づいて記憶部から関係を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成部と、スポットが形成された被写体の画像及び生成したマーカを表示装置に表示させる表示制御工程であって、被写体の画像においてスポットの近傍にマーカを表示させる表示制御工程と、を含む。第13の態様によれば、第1の態様と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。 In order to achieve the above-described object, a measurement support method according to a thirteenth aspect of the present invention includes a head that emits light emitted from a light source as measurement auxiliary light having a spread due to divergence, and a spot formed by the measurement auxiliary light. An imaging unit that acquires an image of the subject through the imaging optical system and the imaging device, and information indicating the relationship between the size of the subject on the imaging device and the actual size of the subject by using a point on the edge of a spot in the imaging device. And a storage unit for storing in association with the position of the edge specific point, wherein at least a part of the edge from the head is not 0 ° with respect to the optical axis of the imaging optical system. A measurement auxiliary light emitting step of emitting a measurement auxiliary light having an inclination angle and at least a part of the edges crossing the angle of view of the imaging optical system, and an object having a spot formed by the measurement auxiliary light. An imaging step of acquiring an image via an imaging unit, a measurement step of measuring a position of an edge specific point based on an image of a subject, and obtaining information indicating a relationship from a storage unit based on the measured position of the edge specific point A marker generating unit that generates a marker indicating the actual size based on the acquired information; and a display control step of displaying an image of the subject on which the spot is formed and the generated marker on a display device, A display control step of displaying a marker near the spot. According to the thirteenth aspect, similarly to the first aspect, the size of the subject can be easily and accurately measured.
以上説明したように、本発明の計測支援装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムのプロセッサによれば、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。 As described above, according to the measurement support device, the endoscope system, and the processor of the endoscope system of the present invention, the size of the subject can be easily and accurately measured.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法の実施形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a measurement support device, an endoscope system, a processor of an endoscope system, and a measurement support method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る内視鏡システム10(計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ)を示す外観図であり、図2は内視鏡システム10の要部構成を示すブロック図である。図1,2に示すように、内視鏡システム10は、内視鏡本体110(内視鏡)、内視鏡プロセッサ200(内視鏡システムのプロセッサ)、光源装置300、及びモニタ400から構成される内視鏡装置100を含んでいる。<First embodiment>
FIG. 1 is an external view showing an endoscope system 10 (a measurement support device, an endoscope system, and a processor of the endoscope system) according to the first embodiment, and FIG. It is a block diagram which shows a part structure. As shown in FIGS. 1 and 2, the
<内視鏡本体の構成>
内視鏡本体110は、手元操作部102(操作部)と、この手元操作部102に連設される挿入部104(挿入部)とを備える。術者は手元操作部102を把持して操作し、挿入部104を被検体の体内に挿入して観察を行う。挿入部104は、手元操作部102側から順に、軟性部112(軟性部)、湾曲部114(湾曲部)、先端硬質部116(先端硬質部)で構成されている。先端硬質部116には、撮像光学系130(撮像光学系、撮像部)、照明部123、鉗子口126、レーザモジュール500等が設けられる(図1〜3参照)。<Configuration of the endoscope body>
The endoscope
観察や処置の際には、操作部208(図2参照)の操作により、照明部123の照明用レンズ123A,123Bから可視光と赤外光のいずれか、または両方を照射することができる。また、操作部208の操作により図示せぬ送水ノズルから洗浄水が放出されて、撮像光学系130の撮像レンズ132(撮像レンズ)、及び照明用レンズ123A,123Bを洗浄することができる。先端硬質部116で開口する鉗子口126には不図示の管路が連通しており、この管路に腫瘍摘出等のための図示せぬ処置具が挿通されて、適宜進退して被検体に必要な処置を施せるようになっている。
At the time of observation or treatment, one or both of visible light and infrared light can be emitted from the
図1〜3に示すように、先端硬質部116の先端側端面116Aには撮像レンズ132が配設されており、この撮像レンズ132の奥にCMOS(Complementary MOS)型の撮像素子134(撮像素子、カラー撮像素子、撮像部)、駆動回路136、AFE138(AFE:Analog Front End)が配設されて、画像信号を出力するようになっている。撮像素子134はカラー撮像素子であり、特定のパターン配列(ベイヤー配列、GストライプR/B完全市松、X−Trans(登録商標)配列、ハニカム配列等)でマトリクス状に配置(2次元配列)された複数の受光素子により構成される複数の画素を備え、各画素はマイクロレンズ、赤(R)、緑(G)、または青(B)のカラーフィルタ及び光電変換部(フォトダイオード等)を含んでいる。撮像光学系130は、赤,緑,青の3色の画素信号からカラー画像を生成することもできるし、赤,緑,青のうち任意の1色または2色の画素信号から画像を生成することもできる。
As shown in FIGS. 1 to 3, an
なお第1の実施形態では撮像素子134がCMOS型の撮像素子である場合について説明するが、撮像素子134はCCD(Charge Coupled Device)型でもよい。
In the first embodiment, the case where the
被写体(腫瘍部、病変部)の画像やスポット(後述)の光学像は撮像レンズ132により撮像素子134の受光面(結像面)に結像されて電気信号に変換され、不図示の信号ケーブルを介して内視鏡プロセッサ200に出力されて映像信号に変換される。これにより、内視鏡プロセッサ200に接続されたモニタ400に観察画像等(図12〜15参照)が表示される。
An image of a subject (tumor or lesion) or an optical image of a spot (described later) is formed by an
また、先端硬質部116の先端側端面116Aには、撮像レンズ132に隣接して照明部123の照明用レンズ123A(可視光用)、123B(赤外光用)が設けられている。照明用レンズ123A,123Bの奥には、後述するライトガイド170の射出端が配設され、このライトガイド170が挿入部104、手元操作部102、及びユニバーサルケーブル106に挿通され、ライトガイド170の入射端がライトガイドコネクタ108内に配置される。
Further, an
先端側端面116Aには、さらにレーザモジュール500のレーザヘッド506(ヘッド、計測補助光の出射部)が設けられて、スポット光(計測補助光)が照射される。レーザモジュール500の構成は後述する。なお第1の実施形態では、図3に示すようにレーザヘッド506が鉗子口126とは別に設けられているが、本発明に係る計測支援装置及び内視鏡システムにおいては、図4に示すように、先端硬質部116で開口する鉗子口126に連通する管路(不図示)にレーザヘッド506を挿抜可能に挿通してもよい。この場合、レーザヘッド506専用の管路を設ける必要がなく、鉗子口126に連通する管路を他の処置具と共用することができる。
A laser head 506 (head, emission part of measurement auxiliary light) of the
<レーザモジュールの構成>
図2及び図5に示すように、レーザモジュール500はレーザ光源モジュール502(光源、レーザ光源)と、光ファイバー504(光ファイバー)と、レーザヘッド506(ヘッド)とを備える。光ファイバー504の基端側(レーザ光源モジュール502側)はファイバー外皮501で被覆され、先端側(レーザ光を出射する側)はフェルール508(ferrule)に挿入されて接着剤で接着され、端面が研磨される。フェルール508は光ファイバー504を保持、接続するための部材であり、中心部には光ファイバー504を挿通するための穴が軸方向(図5の左右方向)に空けられている。フェルール508及びファイバー外皮501の外側に補強材507が設けられて光ファイバー504等を保護する。フェルール508はハウジング509に収納され、補強材507及びファイバー外皮501と一体になってレーザヘッド506を構成する。<Configuration of laser module>
As shown in FIGS. 2 and 5, the
レーザヘッド506において、フェルール508は例えば直径が0.8mm〜1.25mmのものを用いることができる。なお小型化のためには細径のものの方が好ましい。上述の構成により、レーザヘッド506全体としての直径を1.0mm〜1.5mmにすることができる。
In the
このように構成されたレーザモジュール500は挿入部104に装着される。具体的には、図2に示すようにレーザ光源モジュール502は手元操作部102(スコープ)に配置され、電気回路基板部に実装される。一方、レーザヘッド506は先端硬質部116に設けられて、光ファイバー504がレーザ光をレーザ光源モジュール502からレーザヘッド506まで導光する。なおレーザ光源モジュール502を光源装置300内に設け、レーザ光を光ファイバー504により先端硬質部116まで導光するようにしてもよい。
The
レーザ光源モジュール502は、図示せぬ電源から電力が供給されて可視波長域のレーザ光を出射するVLD(Visible Laser Diode)と、VLDから出射されたレーザ光を集光する集光レンズ503とを備えるピグテール型モジュール(TOSA;Transmitter Optical Sub Assembly)である(図6参照)。レーザ光は内視鏡プロセッサ200(CPU210)の制御により必要に応じて出射することができ、スポット光の照射による計測を行う場合(計測モード)のみレーザ光を出射させることで、非出射時には通常の内視鏡と同様に使用することができる(通常モード)。レーザ光源モジュール502は、内視鏡プロセッサ200(光源駆動部、レーザ駆動部)からの電気信号に応じて点灯、消灯、及び光強度が制御される。
The laser
第1の実施形態において、VLDが出射するレーザ光は半導体レーザによる波長650nmの赤色レーザ光とすることができる。ただし本発明におけるレーザ光の波長はこの態様に限定されるものではない。集光レンズ503で集光されたレーザ光は、光ファイバー504により導光される。光ファイバー504としては、レーザ光をシングル横モードで伝搬させる光ファイバーを用いてもよいし、被写体の種類や大きさ等の観察条件によってスポットの大きさや鮮明さが計測上問題とならない場合は、レーザ光をマルチモードで伝搬させる光ファイバーを用いてもよい。光ファイバー504の途中に中継コネクタを設けてもよい。なお、また、光源としては半導体レーザの代わりにLED(Light-Emitting Diode)を用いてもよく、半導体レーザを発振閾値以下のLED発光状態で使用してもよい。なお、計測補助光の広がりを制御する必要がある場合は、光ファイバー504の出射端の前方(図5の左側)に凹レンズ等のレンズ(またはレンズ群)を配置してもよい。
In the first embodiment, the laser light emitted from the VLD can be red laser light having a wavelength of 650 nm from a semiconductor laser. However, the wavelength of the laser beam in the present invention is not limited to this mode. The laser light focused by the focusing
<撮像光学系と計測補助光との関係>
図7は撮像光学系130と計測補助光との関係を示す概念図である。第1の実施形態では、図7に示すように撮像光学系130は撮影画角θを有し、計測補助光は発散によるビーム広がり角δを有する。計測補助光の光軸L1と撮像光学系130の光軸L2とは平行である。また、計測補助光のエッジE1(計測補助光のエッジの一部)は撮像光学系130の光軸L2とゼロでない傾き角ε(=撮影画角θ−ビーム広がり角δ)を成す。第1の実施形態では、先端側端面116Aからの観察距離D1でエッジE1が画角に入り(点P4)、観察距離D2でエッジE1が撮像光学系130の光軸L2と交差する(点P5)。したがって、計測補助光により形成されるスポットにおいてエッジE1上の点を「エッジ特定点」とすれば、エッジ特定点が撮像光学系の光軸L2に最も近い点となる。また、観察距離や観察方向の調整(挿入部104の進退及び/または屈曲操作による)により点P5をエッジ特定点に設定できれば、収差の少ない画像の中心で高精度に計測を行うことができる。なお、第1の実施形態では計測補助光の光軸L1は撮像光学系の光軸L2と平行であるが、本発明においてこれら光軸は互いに平行な状態に限定されるものではない。また、撮影画角θのうち収差の少ない中央部分で計測を行ってもよい。<Relationship between imaging optical system and measurement auxiliary light>
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the relationship between the imaging
計測補助光のビーム広がり角についての一例を示すと、開口数が0.22の光ファイバーから照射される光の空気中での出射角は25.4degであり、この場合、光ファイバー端からの距離が5.2mmの位置でスポット直径が約5mmとなる。 As an example of the beam divergence angle of the measurement auxiliary light, the emission angle in the air of light emitted from an optical fiber having a numerical aperture of 0.22 is 25.4 deg. In this case, the distance from the optical fiber end is At a position of 5.2 mm, the spot diameter becomes about 5 mm.
<光源装置の構成>
図2に示すように、光源装置300は、照明用の光源310(照明光源)、絞り330、集光レンズ340、及び光源制御部350(制御部)等から構成されており、照明光(可視光または赤外光)をライトガイド170に入射させる。光源310は、可視光源310A(照明光源)及び赤外光源310B(照明光源)を備えており、可視光及び赤外線の一方または両方を照射可能である。可視光源310A及び赤外光源310Bによる照明光の照度は、光源制御部350により制御され、後述するように、スポットを撮像して計測する際(計測モード時)に必要に応じて照明光の照度を下げることや、照明を停止することができる。<Configuration of light source device>
As shown in FIG. 2, the
ライトガイドコネクタ108(図1参照)を光源装置300に連結することで、光源装置300から照射された照明光がライトガイド170を介して照明用レンズ123A、123Bに伝送され、照明用レンズ123A、123Bから観察範囲に照射される。
By connecting the light guide connector 108 (see FIG. 1) to the
<内視鏡プロセッサの構成>
次に、図2に基づき内視鏡プロセッサ200(計測部、記憶部、マーカ生成部、表示制御部、光源駆動部、レーザ駆動部)の構成を説明する。内視鏡プロセッサ200は、内視鏡装置100から出力される画像信号を画像入力コントローラ202を介して入力し、画像処理部204(計測部、マーカ生成部、表示制御部)で必要な画像処理を行ってビデオ出力部206を介して出力する。これによりモニタ400(表示装置)に観察画像が表示される。これらの処理はCPU210(CPU:Central Processing Unit;中央処理装置)(計測部、マーカ生成部、表示制御部)の制御下で行われる。画像処理部204では、ホワイトバランス調整等の画像処理の他、モニタ400に表示する画像の切替や重畳表示、電子ズーム処理、操作モードに応じた画像の表示、画像信号からの特定成分(例えば輝度信号)の抽出等を行う。また画像処理部204では、撮像素子134の結像面におけるスポット位置の測定やエッジ特定点の位置の計測、計測した位置に基づくマーカの大きさ(ピクセル数)の算出が行われる(後述)。メモリ212(記憶部)には、CPU210や画像処理部204が行う処理に必要な情報、例えば撮像素子134の結像面におけるエッジ特定点の位置とマーカの大きさとの関係があらかじめ記憶されている。この関係は、関数形式で記憶してもよいし、ルックアップテーブル形式で記憶してもよい。<Configuration of endoscope processor>
Next, the configuration of the endoscope processor 200 (measurement unit, storage unit, marker generation unit, display control unit, light source driving unit, laser driving unit) will be described based on FIG. The
また、内視鏡プロセッサ200は操作部208を備えている。操作部208は図示せぬ操作モード設定スイッチや送水指示ボタン等を備えており、また可視光及び/または赤外光の照射を操作することができる。
Further, the
<内視鏡装置による観察>
図8は内視鏡装置100の挿入部104を被検体内に挿入した状態を示す図であり、撮像光学系130を介して撮像範囲IAについて観察画像を取得する様子を示している。図8では、スポットSP0が腫瘍tm0(黒色で隆起している部分)の付近に形成されている様子を示す。なお、エッジ特定点はスポットSP0のエッジ上の点であり被写体に特段の目印等が形成されるわけではない。また、マーカは画面に表示されるものであり、被写体上には形成されない。<Observation by endoscope device>
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the insertion unit 104 of the
<計測処理の流れ>
次に、内視鏡システム10を用いた被検体の計測支援方法について説明する。図9は計測支援方法の処理を示すフローチャートである。<Flow of measurement processing>
Next, a method of supporting measurement of a subject using the
まず、内視鏡装置100の挿入部104を被検体に挿入し、内視鏡システム10を通常観察モードに設定する(ステップS10)。通常観察モードは、光源装置300から照射される照明光を被写体に照射して画像を取得し、被写体を観察するモードである。通常観察モードへの設定は内視鏡システム10の起動時に内視鏡プロセッサ200が自動的に行ってもよいし、ユーザによる操作部208の操作に応じて行ってもよい。
First, the insertion section 104 of the
内視鏡システム10が通常観察モードに設定されたら、照明光を照射して被写体を撮像し、モニタ400に表示する(ステップS12)。被写体の画像としては静止画を撮像してもよいし、動画を撮像してもよい。撮像の際は、被写体の種類や観察の目的に応じて照明光の種類(可視光または赤外光)を切り換えることが好ましい。ユーザはモニタ400に表示される画像を見ながら挿入部104を進退及び/または屈曲操作して先端硬質部116を観察対象に向け、計測したい被写体を撮像できるようにする。
When the
次に、通常観察モードから計測モードに移行するか否かを判断する(ステップS14)。この判断は操作部208を介したユーザ操作の有無に基づいて行ってもよいし、内視鏡プロセッサ200からの切替指令の有無に基づいて行ってもよい。また、内視鏡プロセッサ200が一定のフレーム間隔(1フレーム毎、2フレーム毎等)で通常観察モードと計測モードとを交互に設定してもよい。ステップS14の判断が否定されるとステップS12へ戻って通常観察モードでの撮像を継続し、判断が肯定されるとステップS16へ進んで計測モードに切り替える。
Next, it is determined whether or not to shift from the normal observation mode to the measurement mode (step S14). This determination may be made based on the presence or absence of a user operation via the operation unit 208, or may be performed based on the presence or absence of a switching command from the
計測モードは、レーザヘッド506からレーザ光(計測補助光)を照射して被写体にスポットを形成し、スポットが形成された被写体の画像に基づいて被写体の大きさ(長さ)を計測するためのマーカを生成及び表示するモードである。第1の実施形態では計測補助光として赤色レーザ光を用いるが、内視鏡画像では消化管に赤みがかったものが多いので、計測条件によってはスポット及びエッジ特定点を認識しにくくなる場合がある。そこで計測モードでは、スポットの画像取得及びエッジ特定点の位置計測の際に照明光を消灯するか、スポットの認識に影響が出ない程度に照度を下げ(ステップS18)、レーザヘッド506から計測補助光を照射する(ステップS20:計測補助光出射工程)。このような制御は、内視鏡プロセッサ200及び光源制御部350により行うことができる。
The measurement mode is for irradiating laser light (measurement auxiliary light) from the
ステップS22では、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像する(撮像工程)。観察距離が計測範囲内(図7の例では観察距離D1以上)である場合、撮像光学系130の撮影画角内にスポットが形成される。以下に詳細を説明するように、観察距離に応じて画像内の(撮像素子上の)エッジ特定点の位置が異なり、表示すべきマーカの大きさ(ピクセル数)はエッジ特定点の位置に応じて異なる。
In step S22, an image of the subject on which the spot has been formed by the measurement auxiliary light is captured (imaging step). When the observation distance is within the measurement range (in the example of FIG. 7, the observation distance D1 or more), a spot is formed within the imaging angle of view of the imaging
<観察距離に応じたエッジ特定点の位置変化>
図10は先端硬質部116を前方(被写体側)から見た状態を示す概念図であり、図3及び図7の構成に対応して、エッジ特定点の画像内の位置が観察距離に応じて変化する様子を示している。なお、図10ではエッジ特定点が撮像素子134上のスポットのエッジのうち撮像光学系130の光軸L2に最も近い点(図7のエッジE1上の点)である場合について説明している。図10において、観察距離D1では撮像範囲が範囲R2A、エッジ特定点が点P4(図7参照)であり、観察距離D2では撮像範囲が範囲R2B、エッジ特定点が点P5である。観察距離D2はエッジE1が撮像光学系130の光軸L2と交差する距離である。なお、エッジE1は撮像光学系130の光軸L2とゼロでない傾き角εを成す(図7参照)。<Position change of edge specific point according to observation distance>
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a state in which the distal end
上述した特許文献2のように計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行(傾き角が0度)である場合、光軸同士の間隔によっては計測補助光の光軸が撮像光学系の画角を横切る点までの距離(図7の観察距離D1に対応)が遠くなり、その場合至近距離ではスポットを撮影できず計測が困難である。このような状況は、至近距離で観察を行うことが多い内視鏡では大きな問題となり得る。また、計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行である場合観察距離の変化に対するスポット位置変化の感度が低くなり、十分な計測精度が得られない場合がある。さらに、特許文献2では「スポットの位置」を考慮しているが、「スポットに対するエッジ特定点の位置」については何ら考慮していない。これに対し第1の実施形態の構成によれば、至近距離から遠距離まで広範囲の観察距離で計測でき、また距離変化に対するエッジ特定点の位置変化の感度が高いため高精度に計測することができる。 When the optical axis of the measurement auxiliary light is parallel to the optical axis of the imaging optical system (the inclination angle is 0 degree) as in Patent Document 2 described above, the optical axis of the measurement auxiliary light depends on the interval between the optical axes. The distance to the point crossing the angle of view of the system (corresponding to the observation distance D1 in FIG. 7) becomes long, and in that case, the spot cannot be photographed at a close distance, making measurement difficult. Such a situation can be a serious problem in an endoscope that often performs observation at a close distance. Further, when the optical axis of the measurement auxiliary light is parallel to the optical axis of the imaging optical system, the sensitivity of the change in the spot position with respect to the change in the observation distance becomes low, and sufficient measurement accuracy may not be obtained. Furthermore, Patent Document 2 considers “the position of the spot”, but does not consider “the position of the edge specific point with respect to the spot”. On the other hand, according to the configuration of the first embodiment, it is possible to measure over a wide range of observation distance from a close distance to a long distance, and it is possible to measure with high accuracy because the position change of the edge specific point with respect to the distance change is high. it can.
このように、撮影画像内(撮像素子134上)のエッジ特定点の位置は、スポットに対するエッジ特定点の関係を特定した場合(例えば、上述のように撮像光学系130の光軸L2の最も近い点とした場合)、撮像光学系130の光軸L2と計測補助光の光軸L1との関係、及び観察距離に応じて異なるが、観察距離が近ければ同一の実寸サイズ(例えば5mm)を示すピクセル数が多くなり、観察距離が遠ければピクセル数が少なくなる。したがって、詳細を後述するように、エッジ特定点の位置と被写体の実寸サイズに対応するマーカの大きさ(ピクセル数)との関係を示す情報をあらかじめ記憶しておき、エッジ特定点の位置に応じてこの情報を取得することで、マーカの大きさを算出することができる。なお、算出の際に観察距離そのものを測定する必要はない。
As described above, the position of the edge specific point in the captured image (on the image sensor 134) is determined when the relationship of the edge specific point to the spot is specified (for example, the closest to the optical axis L2 of the imaging
図9のフローチャートに戻り、撮像素子134の撮像面におけるスポット位置の認識及びエッジ特定点の位置計測(ステップS24:計測工程)について説明する。ステップS24におけるエッジ特定点の位置計測は、赤(R)色のフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号により生成される画像により行う。ここで、撮像素子134の各画素に配設されている各色(赤,緑,青)のカラーフィルタにおける波長と感度との関係は図11の通りであり、また上述のように、レーザヘッド506から出射されるレーザ光は波長650nmの赤色レーザ光である。即ち、スポット位置の測定及びエッジ特定点の位置計測は(赤,緑,青)のカラーフィルタのうちレーザ光の波長に対する感度が最も高い赤色のカラーフィルタが配設された画素(R画素)の画像信号により生成される画像に基づいて行われる。この際、画素信号のビットマップデータまたはRAW(Raw image format)データのR画素の信号強度に閾値を設けて二値化し、白部分(信号強度が閾値より高い画素)の重心を算出することで、スポットの位置を高速に認識しこれに基づいてエッジ特定点の位置を計測することができる。なお、実画像(全ての色の画素信号により生成される画像)によりスポットを認識する場合は、緑色及び青色のカラーフィルタが配設された画素(G画素、B画素)の画素信号に閾値を設け、ビットマップデータがあるG画素及びB画素の画素信号の値が閾値以下の画素のみを抽出することが好ましい。
Returning to the flowchart of FIG. 9, the recognition of the spot position on the imaging surface of the
認識されたスポットに基づくエッジ特定点の位置計測は、スポットの形状を認識(エッジを抽出)してエッジの座標を算出し、撮像光学系130の光軸L2の位置を参照する(例えば、抽出されたエッジ上の点のうち、光軸L2に最も近い点をエッジ特定点とする)ことにより行うことができる。被写体の形状や明るさ等の観察条件によって輪郭が精度良く抽出できない部分がある場合は、輪郭を円形や楕円形等の図形で近似してもよい。なお、このような手法はスポット位置計測及びエッジ特定点検出手法の一例であり、他の手法を採用してもよい。 The position measurement of the edge specific point based on the recognized spot is performed by recognizing the shape of the spot (extracting the edge), calculating the coordinates of the edge, and referring to the position of the optical axis L2 of the imaging optical system 130 (for example, extraction). Out of the points on the edge thus determined, the point closest to the optical axis L2 is set as the edge specific point). When there is a portion where the contour cannot be accurately extracted due to observation conditions such as the shape and brightness of the subject, the contour may be approximated by a figure such as a circle or an ellipse. Note that such a method is an example of a spot position measurement and edge specific point detection method, and another method may be employed.
計測モードでは、上述のようにスポットの画像取得(ステップS22)及び位置計測(ステップS24)に際して照明光を消灯するかスポットの認識及びエッジ特定点の検出に影響が出ない程度に照度を下げて(ステップS18)、レーザヘッド506から計測補助光を照射する(ステップS20)。これによりスポットが鮮明な画像を取得することができ、エッジ特定点の位置を正確に計測して適切な大きさのマーカを生成及び表示することができる。なお照明光は必ずしも減光または消灯する必要はなく、スポットの認識及びエッジ特定点の検出に影響がない場合は照度はそのままでよい。 In the measurement mode, as described above, the illumination light is turned off or the illuminance is reduced to such an extent as not to affect spot recognition and edge specific point detection at the time of spot image acquisition (step S22) and position measurement (step S24). (Step S18), the measurement auxiliary light is emitted from the laser head 506 (Step S20). As a result, a clear image of the spot can be obtained, and the position of the edge specific point can be accurately measured to generate and display a marker having an appropriate size. Note that the illumination light does not necessarily need to be dimmed or turned off, and the illuminance may be kept as it is when there is no influence on spot recognition and edge specific point detection.
ステップS26では、被写体の実寸サイズを示すマーカを生成する(マーカ生成工程)。上述のように、マーカの大きさは画像内の(即ち、撮像素子の撮像面上の)エッジ特定点の位置に応じて異なるので、エッジ特定点の位置と被写体の実寸サイズに対応するマーカの大きさ(ピクセル数)との関係をあらかじめ測定してその関係を示す情報をメモリ212に記憶しておき、内視鏡プロセッサ200がステップS24で計測したエッジ特定点の位置に応じてメモリ212から情報を取得し、取得した情報に基づいてマーカの大きさを求める。エッジ特定点の位置とマーカの大きさとの関係を求める手順については、詳細を後述する。
In step S26, a marker indicating the actual size of the subject is generated (marker generation step). As described above, since the size of the marker differs depending on the position of the edge specific point in the image (that is, on the imaging surface of the image sensor), the size of the marker corresponding to the position of the edge specific point and the actual size of the subject is changed. The relationship with the size (the number of pixels) is measured in advance, and information indicating the relationship is stored in the
ステップS28では、観察画像及びマーカをモニタ400に表示する(表示制御工程)。表示条件(マーカの種類、数、実寸サイズ、色等)は、操作部208を介したユーザの操作により設定することができる。図12は、被写体(腫瘍tm1)の近傍にスポットSP1が形成された状態で、実寸サイズ5mm(観察画像の水平方向及び垂直方向)を示す十字型のマーカM1を、中心をエッジ特定点EP1に合わせて表示した様子を示す図である。図12では、スポットSP1のエッジのうち撮像光学系130の光軸L2に最も近い点をエッジ特定点EP1とし、エッジ特定点EP1の中心に合わせてマーカM1を表示している。なお図12ではエッジ特定点EP1の位置に黒丸印を表示しているが、これはエッジ特定点EP1の位置を明示するための記号であり、実際に表示される画像にこのような表示を行う必要はない(以降の図において同じ)。また、点線C1はスポットSP1の中心と撮像光学系130の光軸L2とを結ぶ仮想的な線であり、エッジ特定点の位置を説明するためのものなので、実際の画像にこのような表示を行う必要はない(以降の図において同じ)。
In step S28, the observation image and the marker are displayed on the monitor 400 (display control step). The display conditions (the type, number, actual size, color, etc. of the markers) can be set by a user operation via the operation unit 208. FIG. 12 shows a cross-shaped marker M1 indicating an actual size of 5 mm (horizontal direction and vertical direction of an observed image) with a spot SP1 formed in the vicinity of a subject (tumor tm1). It is a figure showing signs that it was displayed together. In FIG. 12, the point closest to the optical axis L2 of the imaging
図13は、図12の例においてエッジ特定点EP1(スポットSP1のエッジのうち撮像光学系130の光軸L2に最も近い点)以外の点をエッジ特定点EP2とし、エッジ特定点EP2の中心に合わせてマーカM2を表示している。このようなエッジ特定点EP2としては、例えばエッジ上でスポット内外のコントラストが高い点や、スポットの輪郭が正確な円弧状(あるいは楕円状)である部分の点を用いることができ、これによりエッジ特定点の位置を正確に計測して適切な大きさのマーカを生成及び表示することができる。また、被写体が画像の周辺部(撮像光学系130の光軸L2から離れた位置)に存在し「スポットSP1のエッジのうち撮像光学系130の光軸L2に最も近い点」をエッジ特定点とすると被写体から遠くなってしまう場合に、エッジ特定点EP1以外のエッジ特定点EP2を用いることにより、適切な大きさのマーカを生成及び表示することができる。
FIG. 13 illustrates a point other than the edge specific point EP1 (a point closest to the optical axis L2 of the imaging
上述した図12,13の例ではマーカの中心をエッジ特定点に併せて表示している。しかしながら本発明におけるマーカの表示はこのような態様に限定されるものではなく、マーカはエッジ特定点の「近傍」に表示すればよい。図14は、図12の状態において、エッジ特定点EP1から離れた位置(撮像光学系130の光軸L2の位置)にマーカM3を表示した例を示す図である。なお図14では光軸L2の位置にマーカM3を表示しているが、マーカの表示はこのような位置でなくてもよい。ただし、上述のようにマーカの大きさはエッジ特定点の位置で決まるので、適切な大きさのマーカを生成及び表示して被写体の大きさを高精度に計測するには、エッジ特定点から離れすぎない位置にマーカを表示することが好ましい。 In the examples of FIGS. 12 and 13 described above, the center of the marker is displayed together with the edge specific point. However, the display of the marker in the present invention is not limited to such a mode, and the marker may be displayed “near” the edge specific point. FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the marker M3 is displayed at a position distant from the edge specific point EP1 (the position of the optical axis L2 of the imaging optical system 130) in the state of FIG. In FIG. 14, the marker M3 is displayed at the position of the optical axis L2, but the marker may not be displayed at such a position. However, as described above, since the size of the marker is determined by the position of the edge specific point, it is necessary to move away from the edge specific point to generate and display a marker of an appropriate size and measure the size of the subject with high accuracy. It is preferable to display a marker at a position that is only too short.
図12〜14に例示するようなマーカを生成及び表示することにより、ユーザは観察距離を測定することなく、容易かつ高精度に被写体の大きさを計測することができる。 By generating and displaying the markers as exemplified in FIGS. 12 to 14, the user can easily and accurately measure the size of the subject without measuring the observation distance.
上述した図12〜14では撮像光学系130の歪曲収差の影響を考慮していないが、内視鏡に用いる光学系は一般に広角で歪曲収差が大きく、撮影画像における被写体の形状にも影響がある。したがって、マーカについても歪曲収差の影響を考慮(補正)した形態で表示することが好ましい。この場合、歪曲収差は光学系の中心部で少なく周辺部分で大きいため、マーカの表示位置(スポット位置)に応じて補正の有無を決めてもよい。図15は歪曲収差の大きい画像周辺部においてマーカを変形させてマーカM4とし、被写体(腫瘍tm2)付近に形成されたスポットSP2上のエッジ特定点EP2上に表示した例である。このようにマーカを表示することで、撮像光学系の歪曲収差の影響を考慮して被写体の大きさを正確に計測することができる。なお歪曲収差のデータは撮像光学系130の設計値に基づいて設定してもよいし、別途測定して取得してもよい。
Although the influence of distortion of the imaging
なお、マーカを変形して表示するのではなく、撮影画像の歪曲収差を補正し、変形させない状態のマーカを補正後の画像に表示してもよい。 Instead of displaying the marker in a deformed form, the distortion in the captured image may be corrected, and the undeformed marker may be displayed in the corrected image.
なお、図12〜15では被写体の実寸サイズ5mmに対応するマーカを表示する場合について説明しているが、被写体の実寸サイズは観察対象や観察目的に応じて任意の値(例えば、2mm、3mm、10mm等)を設定してよい。また、図12〜15では十字型のマーカを表示しているが、円形その他の形状のマーカを表示してもよい。マーカの数は一つでも複数でもよいし、実寸サイズに応じてマーカの色を変化させてもよい。また、実寸サイズを示す数字(例えば、実寸サイズが5mmの場合は“5”)をマーカ付近に表示してもよい。このような態様で表示することにより、被写体とマーカとの関係を視覚により識別し、容易かつ高精度に被写体の計測を行うことができる。なお、操作部208を介した操作によりこのような表示の態様を選択できるようにしてもよい。 12 to 15 illustrate a case where a marker corresponding to the actual size of the subject of 5 mm is displayed, but the actual size of the subject may be any value (for example, 2 mm, 3 mm, 10 mm). Although a cross-shaped marker is displayed in FIGS. 12 to 15, a marker having a circular shape or another shape may be displayed. The number of markers may be one or more, and the color of the markers may be changed according to the actual size. Further, a number indicating the actual size (for example, “5” when the actual size is 5 mm) may be displayed near the marker. By displaying in this manner, the relationship between the subject and the marker can be visually identified, and the measurement of the subject can be performed easily and with high accuracy. Note that such a display mode may be selected by an operation via the operation unit 208.
図12〜15に例示するようなマーカを被写体と対比することにより、ユーザは観察距離を測定することなく、被写体の大きさを容易に計測することができる。 By comparing the marker as illustrated in FIGS. 12 to 15 with the subject, the user can easily measure the size of the subject without measuring the observation distance.
ステップS30では計測モードを終了するか否かを判断する。この判断は操作部208を介したユーザ操作に基づいて行ってもよいし、内視鏡プロセッサ200からの切替指令の有無に基づいて行ってもよい。また、計測モードへの移行の際と同様に、一定フレーム数が経過したら自動的に計測モードを終了して通常観察モードに復帰してもよい。ステップS30の判断が否定されるとステップS20へ戻り、ステップS20からステップS28の処理を繰り返す。ステップS30の判断が肯定されるとステップS32に進んで計測補助光を消灯し、続いてステップS34で照明光の照度を通常照度に戻して通常観察モードに復帰する(ステップS10へ戻る)。なお、通常観察モードでの観察に支障がなければ、計測補助光を消灯しなくてもよい。
In step S30, it is determined whether to end the measurement mode. This determination may be made based on a user operation via the operation unit 208 or may be made based on the presence or absence of a switching command from the
上述の方法では計測モードで得られる画像が暗くスポットの認識及びエッジ特定点の位置計測が困難になる場合、図16のフローチャートに示す手順により計測を行ってもよい。図16のフローチャートでは、計測補助光点灯(ステップS40)後、1フレームは計測のために照明を暗くして(ステップS42)撮像し(ステップS44)、撮影画像に基づいてスポットの認識及びエッジ特定点の位置計測(ステップS46)、及びマーカ生成(ステップS48)を行う。続く1フレームは通常の照明光量に設定して(ステップS50)撮像する(ステップS52)。計測補助光を用いた診断及び観察においては、このように暗い画像(ステップS44で撮像した画像)からマーカ情報を生成し(ステップS48)、通常の照明光量の画像(ステップS52で撮像した画像)に重畳表示する(ステップS54)ことにより、観測画像の明るさを通常照明の場合と同じにすることができる。なお図16のフローチャートにおいて、図9のフローチャートと同じ部分には同一のステップ番号を付し、説明を省略する。 In the above-described method, when an image obtained in the measurement mode is dark and it is difficult to recognize a spot and measure the position of an edge specific point, measurement may be performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 16, after the measurement auxiliary light is turned on (Step S40), one frame is darkened for measurement (Step S42), an image is captured (Step S44), and spot recognition and edge identification are performed based on the captured image. Point position measurement (step S46) and marker generation (step S48) are performed. The next one frame is set to a normal illumination light amount (step S50) and an image is taken (step S52). In the diagnosis and observation using the measurement auxiliary light, the marker information is generated from the dark image (the image captured in step S44) (step S48), and the image of the normal illumination light amount (the image captured in step S52). (Step S54), the brightness of the observed image can be made the same as that in the case of normal illumination. In the flowchart of FIG. 16, the same steps as those in the flowchart of FIG. 9 are denoted by the same step numbers, and description thereof will be omitted.
以上説明したように、第1の実施形態に係る内視鏡システム10(計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ)及びこれを用いた計測支援方法によれば、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。 As described above, according to the endoscope system 10 (measurement support device, endoscope system, processor of the endoscope system) and the measurement support method using the same according to the first embodiment, the size of the subject Can be measured easily and with high accuracy.
<エッジ特定点の位置とマーカの大きさとの関係の測定>
第1の実施形態では、撮像素子134の撮像面におけるエッジ特定点の位置と被写体の実寸サイズに対応するマーカの大きさ(ピクセル数)との関係をあらかじめ測定してエッジ特定点の位置に関連づけてメモリ212に記憶しておき、計測したエッジ特定点の位置に応じてこの関係を参照してマーカの大きさを算出する。以下、エッジ特定点の位置とマーカの大きさとの関係の測定手順の例を説明する。なお、ここではマーカは十字型とし、水平方向及び垂直方向の実寸サイズを5mmとして説明するが、本発明におけるマーカはこのような態様に限定されるものではない。<Measurement of relationship between position of edge specific point and size of marker>
In the first embodiment, the relationship between the position of the edge specific point on the imaging surface of the
エッジ特定点の位置とマーカの大きさとの関係は、実寸サイズのパターンが規則的に形成されたチャートを撮像することで得ることができる。例えば、計測補助光を出射させることでスポットを形成し、観察距離を変化させてスポットの位置を変えながら実寸サイズと同じ罫(5mm罫)もしくはそれより細かい罫(例えば1mm罫)の方眼紙状のチャートを撮像し、エッジ特定点の位置(撮像素子の撮像面におけるピクセル座標)と実寸サイズに対応するピクセル数(実寸サイズである5mmが何ピクセルで表されるか)との関係を取得する。なお、このような関係を取得する際はスポットとエッジ特定点との関係を固定しておくことが好ましい(例えば、観察距離によらず撮像光学系130の光軸L2に一番近い点をエッジ特定点とする)。
The relationship between the position of the edge specific point and the size of the marker can be obtained by imaging a chart in which patterns of the actual size are regularly formed. For example, a spot is formed by emitting the measurement auxiliary light, and the observation distance is changed to change the position of the spot while changing the position of the spot. And obtains the relationship between the position of the edge specific point (pixel coordinates on the imaging surface of the image sensor) and the number of pixels corresponding to the actual size (how many pixels represent the actual size of 5 mm). . When acquiring such a relationship, it is preferable that the relationship between the spot and the edge specific point is fixed (for example, the point closest to the optical axis L2 of the imaging
なお、同一のスポット位置に対して複数のエッジ特定点を設定し、それら複数のエッジ特定点のそれぞれに対応する情報(マーカの大きさとの関係)を記憶してもよい。例えば、エッジのうち光軸L2に一番近い点をエッジ特定点とした場合の関係と、光軸L2から一番遠い点をエッジ特定点とした場合の関係とを測定及び記憶しておき、観察状況に応じて使い分けてもよい。観察距離が至近端に近い場合や撮像光学系130が被写体に正対している場合はエッジ上のいずれの点をエッジ特定点としてもマーカの大きさはさほど変わらないが、観察距離が遠い場合や撮像光学系130が被写体に正対していない場合はエッジ上のいずれの位置をエッジ特定点とするかによってマーカの大きさが異なる場合があり、このような場合はエッジ特定点を選択できるようにすると適切な大きさのマーカを表示させることができ、容易かつ高精度に被写体の大きさを計測することができる。
Note that a plurality of edge specific points may be set for the same spot position, and information (the relationship with the marker size) corresponding to each of the plurality of edge specific points may be stored. For example, the relationship when the point closest to the optical axis L2 among the edges is set as the edge specific point and the relationship when the point farthest from the optical axis L2 is set as the edge specific point are measured and stored, You may use it properly according to the observation situation. When the observation distance is close to the closest end or when the imaging
図17は、5mm罫のチャートを撮影した状態を示す図であり、撮影距離が短いため罫の間隔が広い状態を示している。図17において(x1,y1)は、撮像素子134の撮像面におけるエッジ特定点EP3(スポットSP3のエッジ上の点で、撮像光学系130の光軸L2に一番近い点)のX,Y方向ピクセル位置(図17の左上が座標系の原点)である。エッジ特定点EP3の位置(x1,y1)での、実寸サイズ5mmに対応するX方向ピクセル数をLx1とし、Y方向ピクセル数をLy1とする。このピクセル数が、「エッジ特定点EP3の位置が(x1,y1)の場合の、マーカM5のピクセル数」となる。このような測定を、観察距離を変えながら繰り返す。図18は図17と同じ5mm罫のチャートを撮影した状態を示す図であるが、図17の状態よりも撮影距離が遠端に近い状態であり、罫の間隔が狭く写っている。図18の状態において、撮像素子134の撮像面におけるエッジ特定点EP4(スポットSP4のエッジ上の点で、撮像光学系130の光軸L2に一番近い点)の位置(x2,y2)での実寸サイズ5mmに対応するX方向ピクセル数をLx2とし、Y方向ピクセル数をLy2とする。このピクセル数が、「エッジ特定点EP4の位置が(x2,y2)の場合の、マーカM6のピクセル数」となる。観察距離を変えながら図17,18のような測定を繰り返し、結果をプロットする。なお図17,18では、便宜上、撮像光学系130の歪曲収差を考慮せず表示している。
FIG. 17 is a diagram showing a state in which a chart with a rule of 5 mm is photographed, and shows a state in which the distance between the rules is wide because the photographing distance is short. In FIG. 17, (x1, y1) are the X and Y directions of the edge specific point EP3 (the point on the edge of the spot SP3 and closest to the optical axis L2 of the imaging optical system 130) on the imaging surface of the
図19はエッジ特定点の位置のX座標とLx(マーカのX方向ピクセル数)との関係を示す図であり、図20はエッジ特定点の位置のY座標とLxとの関係を示す図である。Lxは図19の関係よりX方向位置の関数としてLx=g1(x)と表され、また図20の関係よりY方向位置の関数としてLx=g2(y)と表される。g1,g2は上述したプロット結果から例えば最小二乗法により求めることができる。このように、Lxを表す2つの関数g1,g2が得られるが、エッジ特定点の位置のX座標とY座標とは一対一に対応しておりg1,g2のいずれを用いても基本的に同じ結果(同じエッジ特定点の位置に対しては同じピクセル数)が得られるため、マーカの大きさを算出する際はどちらの関数を用いてもよい。g1,g2のうち位置変化に対するピクセル数変化の感度が高い方の関数を選んでもよい。また、g1,g2の値が大きく異なる場合は「スポット及び/またはエッジ特定点の位置が認識できなかった」と判断してもよい。第1の実施形態では、このようにして得られた関数g1,g2を示す情報を、関数形式、ルックアップテーブル形式等によりあらかじめメモリ212に記憶しておく。
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the X coordinate of the position of the edge specific point and Lx (the number of pixels in the X direction of the marker), and FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the Y coordinate of the position of the edge specific point and Lx. is there. Lx is expressed as Lx = g1 (x) as a function of the position in the X direction from the relationship of FIG. 19, and Lx = g2 (y) as a function of the position in the Y direction from the relationship of FIG. g1 and g2 can be obtained, for example, by the least square method from the above-mentioned plot results. As described above, two functions g1 and g2 representing Lx are obtained. However, the X coordinate and the Y coordinate of the position of the edge specific point have a one-to-one correspondence, and basically any of g1 and g2 can be used. Since the same result (the same number of pixels for the same edge specific point position) is obtained, either function may be used when calculating the marker size. A function having a higher sensitivity of a change in the number of pixels to a change in position may be selected from g1 and g2. If the values of g1 and g2 are significantly different, it may be determined that "the position of the spot and / or the edge specific point could not be recognized". In the first embodiment, information indicating the functions g1 and g2 obtained in this manner is stored in the
また、図21はエッジ特定点の位置のX座標とLy(Y方向ピクセル数)との関係を示す図であり、図22はエッジ特定点の位置のY座標とLyとの関係を示す図である。図21の関係より、LyはX方向位置の関数としてLy=h1(x)と表され、図22の関係よりLyはY方向位置の関数としてLy=h2(y)と表される。Lyについても、Lxと同様に関数h1,h2のいずれを用いてもよい。 FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the X coordinate of the position of the edge specific point and Ly (the number of pixels in the Y direction), and FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the Y coordinate of the position of the edge specific point and Ly. is there. From the relationship in FIG. 21, Ly is represented as Ly = h1 (x) as a function of the X direction position, and from the relationship in FIG. 22, Ly is represented as Ly = h2 (y) as a function of the Y direction position. As for Ly, any of the functions h1 and h2 may be used as in Lx.
<第2の実施形態>
次に、本発明の計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法の第2の実施形態について説明する。上述した第1の実施形態では単一のレーザヘッド506により1つの計測補助光を照射する場合について説明したが、第2の実施形態では複数のレーザヘッドにより複数の位置から計測補助光を照射してこれにより複数のマーカを表示する場合について説明する。<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the measurement support device, the endoscope system, the processor of the endoscope system, and the measurement support method of the present invention will be described. In the above-described first embodiment, the case where one measurement auxiliary light is irradiated by the
図23は第2の実施形態に係る内視鏡システム10Aを示すブロック図である。内視鏡システム10Aは、レーザモジュール500に加えてレーザモジュール500Aが設けられている点が第1の実施形態に係る内視鏡システム10と異なっている。レーザモジュール500Aはレーザ光源モジュール502A、光ファイバー504A、及びレーザヘッド506A(ヘッド)を備え、これらの構成及び作用効果は第1の実施形態に係るレーザモジュール500,レーザ光源モジュール502、光ファイバー504、及びレーザヘッド506とそれぞれ同じである。また、内視鏡システム10Aはレーザモジュール500A以外の構成は内視鏡システム10と同じなので、図23において図2と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
FIG. 23 is a block diagram showing an
図24は先端硬質部116における撮像光学系130、レーザヘッド506、及びレーザヘッド506Aの配置を示す図である。レーザヘッド506Aはレーザヘッド506と同様に発散によるビーム広がり角がδであり、レーザヘッド506Aによる計測補助光の光軸L3はレーザヘッド506による計測補助光の光軸L1、及び撮像光学系の光軸L2と平行である。また、レーザヘッド506Aによる計測補助光のエッジE2(計測補助光のエッジの一部)は撮像光学系130の光軸L2とゼロでない傾き角ε(=撮影画角θ−ビーム広がり角δ)を成す。レーザヘッド506による計測補助光と同様に、先端側端面116Aからの観察距離D1でエッジE2が画角に入り(点P4A)、観察距離D2でエッジE1が撮像光学系130の光軸L2と交差する(点P5)。したがって、エッジE2上の点を「エッジ特定点」とすれば、エッジ特定点が撮像光学系130の光軸L2に最も近い点となる。
FIG. 24 is a diagram showing an arrangement of the imaging
なお、内視鏡システム10Aにおいて撮像光学系130、レーザヘッド506、及びレーザヘッド506Aの配置は上述の条件を満たす範囲で適宜設定することができ、例えば撮像光学系130に対しレーザヘッド506とレーザヘッド506Aとを対称に配置することができる。また、内視鏡システム10Aにおける計測処理は内視鏡システム10と同様に実施することができる(図9,16のフローチャート及び対応する記載を参照)。
Note that the arrangement of the imaging
図25は被写体(腫瘍tm1)の近傍にレーザヘッド506によるスポットSP5A及びレーザヘッド506AによるスポットSP5Bが形成された状態を示す図である。図25では、実寸サイズ5mm(観察画像の水平方向及び垂直方向;以下同じ)を示す十字型のマーカM7Aを、中心をエッジ特定点EP5Aに合わせて表示し、同じく実寸サイズ5mmを示す十字型のマーカM7Bを、中心をエッジ特定点EP5Bに合わせて表示した様子を示す図である。図25では、スポットSP5Aのエッジのうち撮像光学系130の光軸L2に最も近い点をエッジ特定点EP5Aとし、エッジ特定点EP5Aの中心に合わせてマーカM7Aを表示している。また、スポットSP5Bのエッジのうち撮像光学系130の光軸L2に最も近い点をエッジ特定点EP5Bとし、エッジ特定点EP5Bの中心に合わせてマーカM7Bを表示している。点線C2A,C2Bは、点線C1と同様に、それぞれスポットSP5A,SP5Bの中心と撮像光学系130の光軸L2とを結ぶ仮想的な線である。
FIG. 25 is a diagram showing a state where a spot SP5A formed by the
図26は、被写体(腫瘍tm1)の近傍にレーザヘッド506によるスポットSP6A及びレーザヘッド506AによるスポットSP6Bが形成された状態を示す図である。図26の例ではスポットSP6AとスポットSP6Bとが重なっており、これらスポットのエッジ同士の交点をエッジ特定点EP6A,EP6Bとしている。そしてエッジ特定点EP6Aを中心としてマーカM8Aを表示し、エッジ特定点EP6Bを中心としてマーカM8Bを表示している。
FIG. 26 is a diagram showing a state in which a spot SP6A by the
<計測補助光の波長及び計測処理の変形例>
上述した第1,第2の実施形態では計測補助光が波長650nmの赤色レーザ光である場合について説明したが、本発明において計測補助光の波長及びこれらに基づく計測処理はこのような態様に限定されるものではない。計測補助光の波長及び計測処理についての他の態様について、以下に説明する。なお、以下の説明において第1,第2の実施形態と同様の構成には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。<Modified example of measurement auxiliary light wavelength and measurement processing>
In the first and second embodiments described above, the case where the measurement auxiliary light is red laser light having a wavelength of 650 nm has been described. However, in the present invention, the wavelength of the measurement auxiliary light and the measurement processing based on these are limited to such an aspect. It is not something to be done. Other aspects of the wavelength of the measurement auxiliary light and the measurement process will be described below. In the following description, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
<変形例1>
変形例1では、計測補助光の波長が波長445nmの青色レーザ(半導体レーザ)である点が第1,第2の実施形態と異なる。なお半導体レーザの代わりにLEDを用いてもよく、また半導体レーザを発振閾値以下のLED発光状態で用いてもよい。このような構成の変形例1において、スポット位置の計測やマーカ生成の処理は基本的に第1,第2の実施形態と同様であるが、上述のように変形例1では計測補助光に青色レーザを用いるので、スポット位置の計測及びエッジ特定点の位置計測の際はビットマップデータまたはRAWデータのB信号(青色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号)の強度に閾値を設けて画像を2値化し、白部分(信号強度が閾値より高い画素領域)の重心を算出する。実際の観察画像でスポット位置を計測する場合は、G信号,R信号(それぞれ、緑色、赤色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号)に閾値を設け、ビットマップデータのあるG信号及びR信号の値が閾値以下の座標を抽出することが好ましい。<
The first modification is different from the first and second embodiments in that the wavelength of the measurement auxiliary light is a blue laser (semiconductor laser) having a wavelength of 445 nm. Note that an LED may be used instead of the semiconductor laser, and the semiconductor laser may be used in an LED emission state that is equal to or lower than the oscillation threshold. In the first modification of such a configuration, the processing of spot position measurement and marker generation is basically the same as in the first and second embodiments. Since a laser is used, a threshold value is set for the intensity of the B signal (pixel signal of a pixel provided with a blue color filter) of bitmap data or RAW data when measuring the position of a spot and the position of an edge specific point. The image is binarized, and the center of gravity of the white portion (pixel region where the signal intensity is higher than the threshold) is calculated. When measuring the spot position in an actual observation image, a threshold value is provided for the G signal and the R signal (pixel signals of pixels provided with green and red color filters, respectively), and the G signal and the G signal having bitmap data are provided. It is preferable to extract coordinates where the value of the R signal is equal to or less than the threshold value.
内視鏡画像では消化管に赤みがかったものが多いので赤色光によるスポットの認識が困難な場合があり、変形例1のように青色光を用いた場合でも認識が不十分な場合がある。この場合、スポットの位置を計測するフレーム(計測モード)では白色の照明光(可視光源310A)を消灯するか、スポットの計測に影響が出ない程度に強度を弱くすることが好ましい。一方、スポットの認識を行うフレーム以外(通常観察モード)では照明光を正規な出力に設定して画像を構築する。このような照明光の制御によって、スポットの認識成功率を大幅に向上させることができる。
In the endoscopic images, the digestive tract is often reddish, so that it may be difficult to recognize the spot with red light, and even in the case of using blue light as in
<変形例2>
次に、変形例2について説明する。変形例2では、計測補助光の波長が波長505nmの緑色レーザ(半導体レーザ)である点が第1,第2の実施形態及び変形例1と異なる。なお半導体レーザの代わりにLED(例えば、波長530nm)または固体レーザ(例えば、波長532nm)を用いてもよく、また半導体レーザを発振閾値以下のLED発光状態で用いてもよい。<Modification 2>
Next, Modification 2 will be described. Modification 2 differs from the first and second embodiments and
このような構成の変形例2において、スポット位置の計測やマーカの生成は基本的に第1,第2の実施形態と同様であるが、上述のように変形例2では計測補助光に緑色レーザを用いるので、スポット位置の計測及びエッジ特定点の位置計測の際はビットマップデータまたはRAWデータのG信号(緑色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号)の強度に閾値を設けて画像を2値化し、白部分(信号強度が閾値より高い画素領域)の重心を算出する。実際の観察画像でスポット位置を計測する場合は、B信号,R信号(それぞれ、青色、赤色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号)に閾値を設け、ビットマップデータのあるB信号及びR信号の値が閾値以下の座標を抽出することが好ましい。 In the modified example 2 of such a configuration, the measurement of the spot position and the generation of the marker are basically the same as those of the first and second embodiments, but as described above, in the modified example 2, the green laser is used as the measurement auxiliary light. Is used, when a spot position is measured and a position of an edge specific point is measured, a threshold value is set for the intensity of the G signal (pixel signal of the pixel provided with the green color filter) of the bitmap data or the RAW data, Is binarized, and the center of gravity of a white portion (a pixel region where the signal intensity is higher than a threshold value) is calculated. When measuring the spot position in an actual observation image, a threshold value is provided for the B signal and the R signal (pixel signals of pixels provided with blue and red color filters, respectively), and the B signal and the B signal having bitmap data are provided. It is preferable to extract coordinates where the value of the R signal is equal to or less than the threshold value.
内視鏡画像では消化管に赤みがかったものが多いので赤色光によるスポットの認識が困難な場合があり、変形例2のように緑色光を用いた場合でも認識が不十分な場合がある。この場合、スポットの位置を計測するフレーム(計測モード)では白色の照明光(可視光源310A)を消灯するか、スポットの計測に影響が出ない程度に強度を弱くすることが好ましい。一方でスポットの認識を行うフレーム以外(通常観察モード)では照明光を正規な出力に設定して画像を構築する。このような照明光の制御によって、スポットの認識成功率を大幅に向上させることができる。 In the endoscopic images, the gastrointestinal tract is often reddish, so that it may be difficult to recognize a spot with red light, and even in the case of using green light as in Modification 2, recognition may be insufficient. In this case, in the frame (measurement mode) for measuring the position of the spot, it is preferable to turn off the white illumination light (the visible light source 310A) or to reduce the intensity so as not to affect the measurement of the spot. On the other hand, in a frame other than a frame in which spot recognition is performed (normal observation mode), an image is constructed by setting illumination light to a normal output. By controlling such illumination light, the success rate of spot recognition can be greatly improved.
<照明用光源の変形例>
上述した実施形態及び変形例では、照明及び観察用の光源装置300(照明光源)が可視光源310A(照明光源)及び赤外光源310B(照明光源)を備える場合について説明しているが、本発明の実施において光源の構成はこのような態様に限られない。例えば(白色)、(青色、緑色、赤色)、または(紫色、青色、緑色、赤色)等波長の異なる複数のLEDの組合せにより光源を構成してもよい。この場合各色のLEDを単独で発光させてもよいし、複数色のLEDを同時に発光させてもよい。また全ての色のLEDを同時に発光させることで白色光を照射してもよい。<Modification of Lighting Light Source>
In the above-described embodiment and modified examples, the case where the light source device 300 (illumination light source) for illumination and observation includes the visible light source 310A (illumination light source) and the infrared
また、白色光(広帯域光)用レーザ光源及び狭帯域光用レーザ光源により光源装置を構成してもよい。この場合狭帯域光としては青色、紫色等の1または複数の波長から選択することができる。 Further, the light source device may be composed of a laser light source for white light (broad band light) and a laser light source for narrow band light. In this case, the narrow band light can be selected from one or a plurality of wavelengths such as blue and purple.
また、光源をキセノン光源とし、通常光(白色光)用の光源及び狭帯域光用の光源により光源装置を構成してもよい。この場合、狭帯域光としては青色、緑色等の1または複数の波長から選択することができ、例えば光源の前方に配置され青色及び緑色のカラーフィルタが設けられた円板状のフィルタ(ロータリカラーフィルタ)を回転させることで照射する狭帯域光の波長を切り替えてもよい。なお狭帯域光は波長の異なる2波長以上の赤外光でもよい。 Further, the light source may be a xenon light source, and the light source device may include a light source for normal light (white light) and a light source for narrow band light. In this case, the narrow band light can be selected from one or a plurality of wavelengths such as blue and green. For example, a disk-shaped filter (rotary color) provided in front of the light source and provided with blue and green color filters is provided. The wavelength of the narrow band light to be irradiated may be switched by rotating the filter). The narrow band light may be infrared light having two or more different wavelengths.
光源装置の光源種類、波長、フィルタの有無等は被写体の種類や観察の目的等に応じて構成することが好ましく、また観察の際は被写体の種類や観察の目的等に応じて照明光の波長を組合せ及び/または切り替えることが好ましい。例えば、上述した各色のLED光の間で、白色レーザ光と第1,第2狭帯域レーザ光(青色、紫色)との間で、青色狭帯域光と緑色狭帯域光との間で、あるいは第1赤外光と第2赤外光との間で照明光の波長を適宜組合せ及び/または切り替えることが好ましい。 The type of light source, wavelength, presence or absence of a filter, and the like of the light source device are preferably configured according to the type of the subject, the purpose of observation, and the like. Are preferably combined and / or switched. For example, between the LED light of each color described above, between the white laser light and the first and second narrow band laser light (blue and purple), between the blue narrow band light and the green narrow band light, or It is preferable to appropriately combine and / or switch the wavelength of the illumination light between the first infrared light and the second infrared light.
<撮像素子及び撮像方式の変形例>
上述した実施形態及び変形例では、撮像素子134は各画素に対しカラーフィルタが配設されたカラー撮像素子である場合について説明したが、本発明において撮像素子の構成及び撮像方式はこのような態様に限定されるものではなく、モノクロ撮像素子(CCD型、CMOS型等)でもよい。<Modification of imaging device and imaging method>
In the above-described embodiments and modified examples, the case where the
モノクロ撮像素子を用いる場合、照明光の波長を順次切り替えて面順次(色順次)で撮像することができる。例えば出射する照明光の波長を(紫色、青色、緑色、赤色)の間で順次切り替えてもよいし、広帯域光(白色光)を照射してロータリカラーフィルタ(赤色、緑色、青色等)により出射する照明光の波長を切り替えてもよい。また、1または複数の狭帯域光(緑色、青色等)を照射してロータリカラーフィルタ(緑色、青色等)により出射する照明光の波長を切り替えてもよい。狭帯域光は波長の異なる2波長以上の赤外光でもよい。 In the case of using a monochrome image sensor, it is possible to sequentially switch the wavelength of the illumination light and perform image capturing in a frame sequential (color sequential) manner. For example, the wavelength of the emitted illumination light may be sequentially switched between (violet, blue, green, and red), or may be emitted by a broadband light (white light) and emitted by a rotary color filter (red, green, blue, etc.). The wavelength of the illumination light to be emitted may be switched. Alternatively, the wavelength of illumination light emitted by one or a plurality of narrowband lights (green, blue, etc.) and emitted by a rotary color filter (green, blue, etc.) may be switched. The narrow band light may be infrared light having two or more different wavelengths.
<その他>
本発明の計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法は、生体である被検体を計測する以外に、配管等の生体でない被検体を計測する場合にも適用できる。また本発明の計測支援装置及び計測支援方法は、内視鏡に限らず、工業用部品や製品の寸法や形状を計測する場合にも適用できる。<Others>
INDUSTRIAL APPLICABILITY The measurement support apparatus, endoscope system, processor of the endoscope system, and measurement support method of the present invention are applicable not only to measurement of a living body but also to measurement of a non-living body such as a pipe. it can. Further, the measurement support device and the measurement support method of the present invention are not limited to endoscopes, and can be applied to the case of measuring the size and shape of industrial parts and products.
以上で本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施形態及び変形例に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 Although an example of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modified examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
10 内視鏡システム
10A 内視鏡システム
100 内視鏡装置
102 手元操作部
104 挿入部
106 ユニバーサルケーブル
108 ライトガイドコネクタ
110 内視鏡本体
112 軟性部
114 湾曲部
116 先端硬質部
116A 先端側端面
123 照明部
123A 照明用レンズ
123B 照明用レンズ
126 鉗子口
130 撮像光学系
132 撮像レンズ
134 撮像素子
136 駆動回路
138 AFE
170 ライトガイド
200 内視鏡プロセッサ
202 画像入力コントローラ
204 画像処理部
206 ビデオ出力部
208 操作部
210 CPU
212 メモリ
300 光源装置
310 光源
310A 可視光源
310B 赤外光源
330 絞り
340 集光レンズ
350 光源制御部
400 モニタ
500 レーザモジュール
500A レーザモジュール
501 ファイバー外皮
502 レーザ光源モジュール
502A レーザ光源モジュール
503 集光レンズ
504 光ファイバー
504A 光ファイバー
506 レーザヘッド
506A レーザヘッド
507 補強材
508 フェルール
509 ハウジング
C1 点線
C2A 点線
C2B 点線
D1 観察距離
D2 観察距離
E1 エッジ
E2 エッジ
EP1 エッジ特定点
EP2 エッジ特定点
EP3 エッジ特定点
EP4 エッジ特定点
EP5A エッジ特定点
EP5B エッジ特定点
EP6A エッジ特定点
EP6B エッジ特定点
IA 撮像範囲
L1 光軸
L2 光軸
L3 光軸
M1 マーカ
M2 マーカ
M3 マーカ
M4 マーカ
M5 マーカ
M6 マーカ
M7A マーカ
M7B マーカ
M8A マーカ
M8B マーカ
R2A 範囲
R2B 範囲
S10〜S54 計測支援方法の各ステップ
SP0 スポット
SP1 スポット
SP2 スポット
SP3 スポット
SP4 スポット
SP5A スポット
SP5B スポット
SP6A スポット
SP6B スポット
g1 関数
g2 関数
h1 関数
h2 関数
tm0 腫瘍
tm1 腫瘍
tm2 腫瘍
δ ビーム広がり角
ε 傾き角
θ 撮影画角
170
212
Claims (12)
前記計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、
前記取得した被写体の画像に基づいて、前記撮像素子における前記スポットのエッジ上の点であるエッジ特定点の位置を計測する計測部と、
前記被写体の前記撮像素子上の寸法と前記被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を、前記エッジ特定点の前記撮像素子上の位置に関連づけて記憶する記憶部と、
前記計測した前記エッジ特定点の位置に基づいて前記記憶部から前記関係を示す情報を取得し、前記取得した情報に基づいて前記実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成部と、
前記スポットが形成された前記被写体の画像及び前記生成したマーカを表示装置に表示させる表示制御部であって、前記被写体の画像において前記エッジ特定点の近傍に前記マーカを表示させる表示制御部と、
を備え、
前記ヘッドは、少なくとも一部のエッジが前記撮像光学系の光軸と0度でない傾き角を成し、前記少なくとも一部のエッジが前記撮像光学系の画角を横切る前記計測補助光を出射する計測支援装置。 A head that emits light emitted from the light source as measurement auxiliary light having a spread due to divergence,
An imaging unit that acquires an image of a subject on which a spot is formed by the measurement auxiliary light via an imaging optical system and an imaging element;
Based on the obtained image of the subject, a measurement unit that measures the position of an edge specific point that is a point on the edge of the spot in the image sensor,
A storage unit that stores information indicating the relationship between the size of the subject on the image sensor and the actual size of the subject, in association with the position of the edge specific point on the image sensor,
A marker generation unit that acquires information indicating the relationship from the storage unit based on the measured position of the edge specific point, and generates a marker indicating the actual size based on the acquired information.
A display control unit that displays an image of the subject on which the spot is formed and the generated marker on a display device, and a display control unit that displays the marker near the edge specific point in the image of the subject.
With
In the head, at least a part of the edge forms a non-zero inclination angle with the optical axis of the imaging optical system, and the at least one part of the head emits the measurement auxiliary light crossing an angle of view of the imaging optical system. Measurement support device.
前記マーカ生成部は前記複数の位置から出射される前記計測補助光のそれぞれに対応して前記マーカを生成する、請求項1から4のいずれか1項に記載の計測支援装置。 The head emits the measurement auxiliary light from a plurality of positions,
The measurement support device according to any one of claims 1 to 4, wherein the marker generation unit generates the marker corresponding to each of the measurement auxiliary lights emitted from the plurality of positions.
前記計測補助光の出射部と、前記スポットの光学像を前記撮像素子に結像させる撮像レンズと、が前記先端硬質部の先端側端面に設けられる請求項6に記載の内視鏡システム。 An insertion portion to be inserted into the subject, the distal end having a rigid portion, a curved portion connected to the proximal end of the rigid distal portion, and a flexible portion connected to the proximal end of the curved portion. An endoscope having an insertion portion and an operation portion connected to a proximal end side of the insertion portion,
The endoscope system according to claim 6, wherein an emission part of the measurement auxiliary light and an imaging lens that forms an optical image of the spot on the imaging element are provided on a distal end surface of the distal end hard part.
前記制御部は、前記撮像光学系により前記スポットの画像を取得する計測モードでは、前記照明光を前記被写体に照射して前記被写体を観察する通常観察モードよりも前記照明光の照度を下げる請求項6または7に記載の内視鏡システム。 An illumination light source that emits illumination light, and a control unit that controls the illuminance of the illumination light,
The said control part lowers the illuminance of the said illumination light in the measurement mode which acquires the image of the said spot with the said imaging optical system, compared with the normal observation mode which irradiates the said illumination light to the said subject and observes the said subject. The endoscope system according to 6 or 7.
前記計測部は、前記複数のフィルタ色のうち前記計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいて前記エッジ特定点の位置を計測する、請求項6から8のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The image sensor is a color image sensor including a plurality of pixels including a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally, and a color filter of a plurality of filter colors provided for the plurality of pixels,
The measurement unit is configured to detect the edge specific point based on an image generated by an image signal of a pixel provided with a color filter of a filter color having the highest sensitivity to the wavelength of the measurement auxiliary light among the plurality of filter colors. The endoscope system according to any one of claims 6 to 8, which measures a position.
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