JPH09166410A - 位置計測装置 - Google Patents
位置計測装置Info
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- JPH09166410A JPH09166410A JP7325916A JP32591695A JPH09166410A JP H09166410 A JPH09166410 A JP H09166410A JP 7325916 A JP7325916 A JP 7325916A JP 32591695 A JP32591695 A JP 32591695A JP H09166410 A JPH09166410 A JP H09166410A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、被検体と撮像手段との位置関係を
正確に計測することができる位置計測装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 被検体を撮像する主画像カメラ３に、被
検体とこの主画像カメラ３との位置関係を計測するため
の位置計測カメラ５を設けて構成される。
正確に計測することができる位置計測装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 被検体を撮像する主画像カメラ３に、被
検体とこの主画像カメラ３との位置関係を計測するため
の位置計測カメラ５を設けて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、術野の映像を捉え
る撮像手段と被検体との位置関係を測定する位置計測装
置に関するものである。
る撮像手段と被検体との位置関係を測定する位置計測装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、手術中に術野をマイクロカメラ等
の主画像カメラを用いて撮像することにより、術野を画
像として得る手術用画像システムが開発されている。こ
の手術用画像システムでは、得られた画像がどういう状
態で撮像されたのかを知るために、前記主画像カメラと
被検体との位置関係を常時正確に測定する必要がある。
前記主画像カメラと被検体との位置関係は、位置計測装
置を用いて測定されている。
の主画像カメラを用いて撮像することにより、術野を画
像として得る手術用画像システムが開発されている。こ
の手術用画像システムでは、得られた画像がどういう状
態で撮像されたのかを知るために、前記主画像カメラと
被検体との位置関係を常時正確に測定する必要がある。
前記主画像カメラと被検体との位置関係は、位置計測装
置を用いて測定されている。
【０００３】このような位置計測装置を図８に示す。図
８に示すように位置計測装置では、被検体の頭部を固定
する円環状の手術フレーム１１０の上部側に発光器１２
０を複数設ける、もしくは、術野と一定の位置関係を保
っている座標基準器１３０に発光器１２０を複数設け、
さらに、主画像カメラ１４０の側面に発光器１２０を複
数設ける。そしてこれら発光器１２０を複数台の位置計
測カメラ１５０を用いて撮像し、この位置計測カメラ１
５０により得られた発光器１２０の像の位置から演算処
理手段１６０により発光器１２０の３次元的位置を推算
し、これに基づいて主画像カメラ１４０と被検体との３
次元的な位置関係を計測する。そして、その結果を表示
部１７０に表示する。尚、位置計測カメラ１５０は、主
画像カメラ１４０と被検体との３次元的な位置関係を計
測するための他、他の物体、例えば、位置計測用のプロ
ーブ、内視鏡、超音波プローブあるいは被検体の組織の
位置、向きを知るためにも用いられる（これらの物体に
発光器１２０を取付けておくことによって）。
８に示すように位置計測装置では、被検体の頭部を固定
する円環状の手術フレーム１１０の上部側に発光器１２
０を複数設ける、もしくは、術野と一定の位置関係を保
っている座標基準器１３０に発光器１２０を複数設け、
さらに、主画像カメラ１４０の側面に発光器１２０を複
数設ける。そしてこれら発光器１２０を複数台の位置計
測カメラ１５０を用いて撮像し、この位置計測カメラ１
５０により得られた発光器１２０の像の位置から演算処
理手段１６０により発光器１２０の３次元的位置を推算
し、これに基づいて主画像カメラ１４０と被検体との３
次元的な位置関係を計測する。そして、その結果を表示
部１７０に表示する。尚、位置計測カメラ１５０は、主
画像カメラ１４０と被検体との３次元的な位置関係を計
測するための他、他の物体、例えば、位置計測用のプロ
ーブ、内視鏡、超音波プローブあるいは被検体の組織の
位置、向きを知るためにも用いられる（これらの物体に
発光器１２０を取付けておくことによって）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置計
測カメラ１５０は、手術中に用いられるので、置く場所
を確保することが難しいという問題がある。また、発光
器１２０が術者や他の道具に遮蔽され、位置計測カメラ
１５０から撮像できない場合が多々生じる。このため
に、従来、発光器１２０は非常に多数個取付けられ、発
光器１２０の幾つかが遮蔽されても良いように冗長度を
持たせているが、それでもこの問題は避けられない。
測カメラ１５０は、手術中に用いられるので、置く場所
を確保することが難しいという問題がある。また、発光
器１２０が術者や他の道具に遮蔽され、位置計測カメラ
１５０から撮像できない場合が多々生じる。このため
に、従来、発光器１２０は非常に多数個取付けられ、発
光器１２０の幾つかが遮蔽されても良いように冗長度を
持たせているが、それでもこの問題は避けられない。
【０００５】さらに、主画像カメラ１４０は必要に応じ
て移動されるので、少なくとも数十ｃｍ立方の空間中で
任意の姿勢を取り得る。従って、この空間中で、主画像
カメラ１４０に取付けられた発光器１２０の計測が可能
でなくてはならない。このための最も簡単な解決法は位
置計測カメラ１５０を主画像カメラ１４０等の被測定物
から遠くに離して配置することである。しかし、この場
合、位置計測カメラ１５０と被測定物との距離が遠くな
り、位置計測精度が低下する。
て移動されるので、少なくとも数十ｃｍ立方の空間中で
任意の姿勢を取り得る。従って、この空間中で、主画像
カメラ１４０に取付けられた発光器１２０の計測が可能
でなくてはならない。このための最も簡単な解決法は位
置計測カメラ１５０を主画像カメラ１４０等の被測定物
から遠くに離して配置することである。しかし、この場
合、位置計測カメラ１５０と被測定物との距離が遠くな
り、位置計測精度が低下する。
【０００６】さらに、位置計測カメラ１５０自体の位置
が、例えば手術中に何かに押されたり、あるいは配置を
変更する際に動かされる場合がある。このため、図８に
示するような座標基準器１３０を設けると共に、この座
標基準器１３０に発光器１２０を取付け、この発光器１
２０の像をも位置計測カメラ１５０によって常時捉えら
れるようにし、この像を用いて座標基準器１３０を基準
とする座標系中での位置計測カメラ１５０の位置、向き
を常時推算しなくてはならない。従って、座標基準器１
３０は、位置計測カメラ１５０から見て他の物に遮られ
ることがなく、しかも、被検体、術野と常に一定の位置
関係を保つことが必要である。このために座標基準器１
３０を例えば強固なアームにつけて高く掲げても良い
が、術者の邪魔になり、また術野から遠くに置かれるた
めに術野の位置計測精度が低下する。
が、例えば手術中に何かに押されたり、あるいは配置を
変更する際に動かされる場合がある。このため、図８に
示するような座標基準器１３０を設けると共に、この座
標基準器１３０に発光器１２０を取付け、この発光器１
２０の像をも位置計測カメラ１５０によって常時捉えら
れるようにし、この像を用いて座標基準器１３０を基準
とする座標系中での位置計測カメラ１５０の位置、向き
を常時推算しなくてはならない。従って、座標基準器１
３０は、位置計測カメラ１５０から見て他の物に遮られ
ることがなく、しかも、被検体、術野と常に一定の位置
関係を保つことが必要である。このために座標基準器１
３０を例えば強固なアームにつけて高く掲げても良い
が、術者の邪魔になり、また術野から遠くに置かれるた
めに術野の位置計測精度が低下する。
【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測するこ
とができる位置計測装置を提供することを目的とする。
で、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測するこ
とができる位置計測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、被検体を撮像する撮像手段に、
被検体とこの撮像手段との位置関係を計測するための位
置計測カメラを設けたことを要旨とする。
請求項１記載の発明は、被検体を撮像する撮像手段に、
被検体とこの撮像手段との位置関係を計測するための位
置計測カメラを設けたことを要旨とする。
【０００９】請求項１記載の位置計測装置にあっては、
被検体を撮像する撮像手段に、被検体とこの撮像手段と
の位置関係を計測するための位置計測カメラを設け、前
記撮像手段と位置計測カメラを一体的に構成したので、
位置計測を必要とするとき、位置計測のためのマーカ
（発光器）を近い距離で捉えることができる。これによ
り、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測するこ
とができる。
被検体を撮像する撮像手段に、被検体とこの撮像手段と
の位置関係を計測するための位置計測カメラを設け、前
記撮像手段と位置計測カメラを一体的に構成したので、
位置計測を必要とするとき、位置計測のためのマーカ
（発光器）を近い距離で捉えることができる。これによ
り、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測するこ
とができる。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、被検体を撮
像する撮像手段により得られた画像情報を基に、被検体
とこの撮像手段との位置関係を計測することを要旨とす
る。
像する撮像手段により得られた画像情報を基に、被検体
とこの撮像手段との位置関係を計測することを要旨とす
る。
【００１１】請求項２記載の位置計測装置にあっては、
被検体を撮像する撮像手段により得られた画像情報を基
に、被検体とこの撮像手段との位置関係を計測するよう
にしているので、位置計測を必要とするとき、位置計測
のためのマーカ（発光器）を近い距離で捉えることがで
きる。これにより、被検体と撮像手段との位置関係を正
確に計測することができる。
被検体を撮像する撮像手段により得られた画像情報を基
に、被検体とこの撮像手段との位置関係を計測するよう
にしているので、位置計測を必要とするとき、位置計測
のためのマーカ（発光器）を近い距離で捉えることがで
きる。これにより、被検体と撮像手段との位置関係を正
確に計測することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照して説明する。図１は本発明に係る位置計測
装置の一実施形態を示した図である。
図面を参照して説明する。図１は本発明に係る位置計測
装置の一実施形態を示した図である。
【００１３】図１に示すように、本実施形態の位置計測
装置１は、術野の映像を捉える主画像カメラ３の上面側
と下面側に設けられた２つの位置計測カメラ５と、位置
計測カメラ５によって得られた画像情報を基に、主画像
カメラ３と被検体の位置関係を求める演算処理部７と、
演算処理部７により求められた主画像カメラ３と被検体
の位置関係をモニタ上に表示する表示部９とを有する。
装置１は、術野の映像を捉える主画像カメラ３の上面側
と下面側に設けられた２つの位置計測カメラ５と、位置
計測カメラ５によって得られた画像情報を基に、主画像
カメラ３と被検体の位置関係を求める演算処理部７と、
演算処理部７により求められた主画像カメラ３と被検体
の位置関係をモニタ上に表示する表示部９とを有する。
【００１４】また、被検体の頭部を固定する円環状の手
術フレーム２１の上部側に発光器２３を複数設ける、も
しくは、術野と一定の位置関係を保っている座標基準器
２５に発光器２３を複数設ける。
術フレーム２１の上部側に発光器２３を複数設ける、も
しくは、術野と一定の位置関係を保っている座標基準器
２５に発光器２３を複数設ける。
【００１５】本実施形態の位置計測装置１では、位置計
測カメラ５は主画像カメラ３と一体になっている。この
ため、もし位置計測カメラ５が殆ど全部の発光器２３の
像を捉えられないならば、すなわち主画像カメラ３もま
た術野像を捉えられなくなっている（他のものの影にな
っている）と考えられ、従ってその間は位置を計測する
意味がない。また主画像カメラ３が術野を撮影できるな
らば、遮蔽するものはなく、従って位置計測カメラ５は
発光器２３の多く（もしくは全部）を捉えることがで
き、計測が可能である。このように、遮蔽されることの
最も少ない最適の位置に常に位置計測カメラ５が置か
れ、主画像カメラ３が使用されているときには位置計測
も行なえるようになる。
測カメラ５は主画像カメラ３と一体になっている。この
ため、もし位置計測カメラ５が殆ど全部の発光器２３の
像を捉えられないならば、すなわち主画像カメラ３もま
た術野像を捉えられなくなっている（他のものの影にな
っている）と考えられ、従ってその間は位置を計測する
意味がない。また主画像カメラ３が術野を撮影できるな
らば、遮蔽するものはなく、従って位置計測カメラ５は
発光器２３の多く（もしくは全部）を捉えることがで
き、計測が可能である。このように、遮蔽されることの
最も少ない最適の位置に常に位置計測カメラ５が置か
れ、主画像カメラ３が使用されているときには位置計測
も行なえるようになる。
【００１６】また、主画像カメラ３が使用されている状
態では、主画像カメラ３が術野の近く（普通２０〜４０
ｃｍの距離）に置かれ、従って位置計測カメラ５も発光
器２３の近くに置かれることになるので精度の高い計測
が可能である。
態では、主画像カメラ３が術野の近く（普通２０〜４０
ｃｍの距離）に置かれ、従って位置計測カメラ５も発光
器２３の近くに置かれることになるので精度の高い計測
が可能である。
【００１７】位置計測カメラ５が発光器２３から遠い位
置にある場合には主画像カメラ３も術野から遠くにある
ことになり、このとき主画像カメラ３は広い範囲を大ま
かに撮影しているか、若しくは使用されていない。従っ
て位置計測精度は低くて良いか、若しくは位置計測は必
要ない。このように、精度の高い位置計測が必要なとき
には常に高精度の測定が行える。
置にある場合には主画像カメラ３も術野から遠くにある
ことになり、このとき主画像カメラ３は広い範囲を大ま
かに撮影しているか、若しくは使用されていない。従っ
て位置計測精度は低くて良いか、若しくは位置計測は必
要ない。このように、精度の高い位置計測が必要なとき
には常に高精度の測定が行える。
【００１８】また、位置計測カメラ５は、主画像カメラ
３と共に移動するので、位置計測を必要とするときには
患者に固着したマーカ又は手術フレームに付いている発
光器２３の多く（又は全部）を捉えることができる。従
ってこれらの像に基づいて位置計測カメラ５自体の位置
と向きを計測することにより、主画像カメラ３の位置と
向きが直ちに正確に求められる。尚、位置計測カメラ５
と主画像カメラ３は一体になっているので、座標基準器
２５は無くても良い。
３と共に移動するので、位置計測を必要とするときには
患者に固着したマーカ又は手術フレームに付いている発
光器２３の多く（又は全部）を捉えることができる。従
ってこれらの像に基づいて位置計測カメラ５自体の位置
と向きを計測することにより、主画像カメラ３の位置と
向きが直ちに正確に求められる。尚、位置計測カメラ５
と主画像カメラ３は一体になっているので、座標基準器
２５は無くても良い。
【００１９】また、従来法の座標基準器が術野から遠く
（数十ｃｍ）離れて置かれるのに対し、本構成では術野
にごく近い（例えば十ｃｍ以内）ものに取付けた発光器
２３を基準として用いるため、主画像カメラ３の位置と
向きを高い精度で計測することができる。
（数十ｃｍ）離れて置かれるのに対し、本構成では術野
にごく近い（例えば十ｃｍ以内）ものに取付けた発光器
２３を基準として用いるため、主画像カメラ３の位置と
向きを高い精度で計測することができる。
【００２０】さらに、図１に示した座標基準器２５は、
術野と一定の位置関係を保っているが、図２（ａ）に示
すように術野を囲むような円環状部材の上部に発光器２
３を複数設けたＯ字型の座標基準器２５Ａや、図２
（ｂ）に示すように術野を囲むようなＵ字型の部材の上
部に発光器２３を複数設けたＵ字型の座標基準器２５Ｂ
を用いるようにしても良い。
術野と一定の位置関係を保っているが、図２（ａ）に示
すように術野を囲むような円環状部材の上部に発光器２
３を複数設けたＯ字型の座標基準器２５Ａや、図２
（ｂ）に示すように術野を囲むようなＵ字型の部材の上
部に発光器２３を複数設けたＵ字型の座標基準器２５Ｂ
を用いるようにしても良い。
【００２１】次に、本実施形態の位置計測装置の具体的
な計測方法を説明する。尚、ここでは、１つの位置計測
カメラ５を用いた場合を例にして説明する。被検体に取
り付けた発光器２３（予定される術野を囲むように複数
個取り付ける）は手術前、Ｘ線ＣＴ装置等においても被
検体と一緒に撮影される。そこで例えばＸ線ＣＴ装置に
よって得られた画像に基づいてＸ線ＣＴ装置の座標系に
おける各発光器２３の位置を求めることができる。この
ことを利用して、「被検体の座標系＝Ｘ線ＣＴ装置の座
標系である」と定義する。
な計測方法を説明する。尚、ここでは、１つの位置計測
カメラ５を用いた場合を例にして説明する。被検体に取
り付けた発光器２３（予定される術野を囲むように複数
個取り付ける）は手術前、Ｘ線ＣＴ装置等においても被
検体と一緒に撮影される。そこで例えばＸ線ＣＴ装置に
よって得られた画像に基づいてＸ線ＣＴ装置の座標系に
おける各発光器２３の位置を求めることができる。この
ことを利用して、「被検体の座標系＝Ｘ線ＣＴ装置の座
標系である」と定義する。
【００２２】この座標系に於ける各発光器２３の座標を
ｍi （ｉ＝１，…，Ｎ 但しｉは発光器２３の番号）と
する。Ｎは発光器２３の個数。ｍi はベクトルでｘ，
ｙ，ｚ成分をもつ。すなわち ｍi ＝（ｍxi，ｍyi，ｍzi） これらの値はＸ線ＣＴ装置によって既知である。
ｍi （ｉ＝１，…，Ｎ 但しｉは発光器２３の番号）と
する。Ｎは発光器２３の個数。ｍi はベクトルでｘ，
ｙ，ｚ成分をもつ。すなわち ｍi ＝（ｍxi，ｍyi，ｍzi） これらの値はＸ線ＣＴ装置によって既知である。
【００２３】ここで、被検体を寝台（手術台）に固定
し、主画像カメラ３（位置計測カメラ５付き）を術野の
近くに位置させる。これにより、位置計測カメラ５が発
光器２３の光を捉える。
し、主画像カメラ３（位置計測カメラ５付き）を術野の
近くに位置させる。これにより、位置計測カメラ５が発
光器２３の光を捉える。
【００２４】このとき、位置計測とは主画像カメラ３に
固定された座標系（これをＭX −ＭY −ＭZ とする）と
被検体の座標系ｘ−ｙ−ｚとの座標変換行列を求める事
に他ならない。
固定された座標系（これをＭX −ＭY −ＭZ とする）と
被検体の座標系ｘ−ｙ−ｚとの座標変換行列を求める事
に他ならない。
【００２５】例えば図３に示すように発光器ｉを捉えて
いるとき、位置計測カメラ５のスク
いるとき、位置計測カメラ５のスク
【外１】 この値から、発光器ｉはレンズ（ピンホール）と発光器
ｉの像とを結ぶ直線Ｌi上に存在していることがわか
る。詳しく記すと、位置計測カメラ５の光学系に由来す
る像の歪みがあるので、予めこの歪みを計測し、補正す
る必要がある。その
ｉの像とを結ぶ直線Ｌi上に存在していることがわか
る。詳しく記すと、位置計測カメラ５の光学系に由来す
る像の歪みがあるので、予めこの歪みを計測し、補正す
る必要がある。その
【外２】 さて、このとき、位置計測カメラ５に固定された座標系
Ｘ−Ｙ−Ｚは患者の座標系ｘ−ｙ−ｚと未知の位置関係
にあるが、これは
Ｘ−Ｙ−Ｚは患者の座標系ｘ−ｙ−ｚと未知の位置関係
にあるが、これは
【数１】 Ａ11〜Ａ34は未知の係数であるが、幾何学的制約により
互いに無関係ではなく、これら１２個の係数は実質的に
６個の互いに独立な変数で表わされることが知られてい
る。
互いに無関係ではなく、これら１２個の係数は実質的に
６個の互いに独立な変数で表わされることが知られてい
る。
【００２６】すなわち
【外３】 する。
【００２７】また、直線Ｌi は
【数２】 という形に表される。ａi ，ｂi （但しａi ＝Ｉxi／
ｆ，ｂi ＝Ｉyi／ｆ）は既知である。
ｆ，ｂi ＝Ｉyi／ｆ）は既知である。
【００２８】さて、発光器ｉのｘ−ｙ−ｚ座標系上での
位置ｍi は既知であるから、もしＰ1 〜Ｐ6 が分かれば
位置ｍi は既知であるから、もしＰ1 〜Ｐ6 が分かれば
【数３】 によってＸ−Ｙ−Ｚ座標系上での発光器ｉの位置が決定
し、
し、
【数４】 の関係を満たすはずである。すなわち、 ａi ＝ｘi ／ｚi ，ｂi ＝ｙi ／ｚi となる。
【００２９】
【外４】 れは最小２乗法等によって容易に求めることができる。
なお、Ｎは少なくとも３、できればなるべく多い方が良
い。
なお、Ｎは少なくとも３、できればなるべく多い方が良
い。
【００３０】
【外５】 −ｙ−ｚ座標との間の変換が自在にできるようになる。
【００３１】また、主画像カメラ３は位置計測カメラ５
に対して一定の位置に取付けられているので、主画像カ
メラ３に固定した座標Ｍx −Ｍy −Ｍz と座標Ｘ−Ｙ−
Ｚと
に対して一定の位置に取付けられているので、主画像カ
メラ３に固定した座標Ｍx −Ｍy −Ｍz と座標Ｘ−Ｙ−
Ｚと
【外６】
【数５】 によって主画像カメラ３の座標Ｍx −Ｍy −Ｍz と被検
体の座標系ｘ−ｙ−ｚとの間の変換が求められる。
体の座標系ｘ−ｙ−ｚとの間の変換が求められる。
【００３２】ここで、手術フレーム２１に取付けた発光
器２３を利用する場合、手術フレーム２１上の各発光器
２３の、被検体の座標系に於ける位置を予め何等かの手
段で求めておけば、あとは上記と同じことである。
器２３を利用する場合、手術フレーム２１上の各発光器
２３の、被検体の座標系に於ける位置を予め何等かの手
段で求めておけば、あとは上記と同じことである。
【００３３】手術フレーム２１に発光器２３を取付けた
とき、上記の方法で患者に固定した発光器２３の像から
位置計測カメラ５の被検体の座標系に対する位置、向き
が分
とき、上記の方法で患者に固定した発光器２３の像から
位置計測カメラ５の被検体の座標系に対する位置、向き
が分
【外７】 発光器ｊの像を捉えると、発光器ｊがｘ−ｙ−ｚ座標系
中のある既知の直線Ｌj上にあることが分かる。
中のある既知の直線Ｌj上にあることが分かる。
【００３４】そこで位置計測カメラ５を移動して別の方
向から同じ発光器ｊを観測すれば、図５に示すように別
の既知の直線ｋj 上にこの発光器ｊが存在していること
が分かる。従って直線Ｌj とｋj の交点上に発光器ｊが
在ることが分かる。こうして、ｘ−ｙ−ｚ座標系におけ
る発光器ｊの位置ｍj ＝（ｍxj，ｍyj，ｍzj）が決定で
きる。
向から同じ発光器ｊを観測すれば、図５に示すように別
の既知の直線ｋj 上にこの発光器ｊが存在していること
が分かる。従って直線Ｌj とｋj の交点上に発光器ｊが
在ることが分かる。こうして、ｘ−ｙ−ｚ座標系におけ
る発光器ｊの位置ｍj ＝（ｍxj，ｍyj，ｍzj）が決定で
きる。
【００３５】次に、手術フレーム２１に発光機能の無い
マーカを取付けたとき場合の計測例を説明する。まず、
主画像カメラ３の視野中心に検体に取付けたマーカｉの
像が写る位置に主画像カメラ３を移動させる。この状態
で位置計測カメラ５は手術フレーム２１上にあるマーカ
ｉの像を捉える。
マーカを取付けたとき場合の計測例を説明する。まず、
主画像カメラ３の視野中心に検体に取付けたマーカｉの
像が写る位置に主画像カメラ３を移動させる。この状態
で位置計測カメラ５は手術フレーム２１上にあるマーカ
ｉの像を捉える。
【００３６】さて、手術フレーム２１に固定した座標系
をＦx −Ｆy −Ｆz とすると、上記
をＦx −Ｆy −Ｆz とすると、上記
【外８】
【数６】 となる。
【００３７】マーカｉは視野中心に写っているのだか
ら、Ｍx ＝Ｍy ＝０であり、マーカｉは図６に示すよう
に直線Ｌi 上にあることが分る。尚、Ｌi は座標系Ｆx
−Ｆy−Ｆz に於ける既知の直線である。
ら、Ｍx ＝Ｍy ＝０であり、マーカｉは図６に示すよう
に直線Ｌi 上にあることが分る。尚、Ｌi は座標系Ｆx
−Ｆy−Ｆz に於ける既知の直線である。
【００３８】また別の方向から同じ操作を行なうと、図
７に示すように別の直線ｋi 上にマーカｉが在ることが
分る。こうして、マーカｉの手術フレーム２１に固定さ
れた座標系Ｆx −Ｆy −Ｆz に於ける位置ｎi ＝
（ｎxi，ｎyi，ｎzi）が決定される。
７に示すように別の直線ｋi 上にマーカｉが在ることが
分る。こうして、マーカｉの手術フレーム２１に固定さ
れた座標系Ｆx −Ｆy −Ｆz に於ける位置ｎi ＝
（ｎxi，ｎyi，ｎzi）が決定される。
【００３９】
【数７】 次に、図８に示すような位置計測用プローブ３０を用い
た場合の計測例を説明する。尚、図８に示すように、位
置計測用プローブ３０は、棒状体に発光器３１を複数設
けたものである。
た場合の計測例を説明する。尚、図８に示すように、位
置計測用プローブ３０は、棒状体に発光器３１を複数設
けたものである。
【００４０】位置計測用プローブ３０の先端を手術フレ
ーム２１に取付けられたマーカｉに当接させる。このと
き位置計測用プローブ３０の発光器３１の像を位置計測
カメラ５で捉え、位置計測用プローブ３０に固定した座
標系Ｐx −Ｐy −Ｐz と位置計測カメラ５の座標系Ｘ−
Ｙ−Ｚとの関係を求めると
ーム２１に取付けられたマーカｉに当接させる。このと
き位置計測用プローブ３０の発光器３１の像を位置計測
カメラ５で捉え、位置計測用プローブ３０に固定した座
標系Ｐx −Ｐy −Ｐz と位置計測カメラ５の座標系Ｘ−
Ｙ−Ｚとの関係を求めると
【数８】 となるが、先端点、つまり被測定点の座標はＰx ＝Ｐy
＝Ｐz ＝０なので、位置計測カメラ５の座標に於いて被
測定点ｉの座標（Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ）は
＝Ｐz ＝０なので、位置計測カメラ５の座標に於いて被
測定点ｉの座標（Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ）は
【数９】 によって求められる。Ｘ−Ｙ−Ｚ座標と手術フレーム２
１の座標との関係は既知であり、
１の座標との関係は既知であり、
【数１０】 である。この右辺のＸ，Ｙ，Ｚに（Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ）
を代入してマーカｉの手術フレーム２１の座標系に於け
る位置ｎi を求めればよい。
を代入してマーカｉの手術フレーム２１の座標系に於け
る位置ｎi を求めればよい。
【００４１】尚、位置計測用プローブ３０はマーカｉを
指す以外に、手術中に任意の点を指してその座標を求め
るのに使用される。
指す以外に、手術中に任意の点を指してその座標を求め
るのに使用される。
【００４２】このように、本実施形態の位置計測装置１
では、位置計測カメラ５を主画像カメラ３に設け、位置
計測カメラ５と主画像カメラ３とが一体になっているの
で、位置計測を必要とするとき、発光器２３を近い距離
で捉えることができ、このため、被検体と主画像カメラ
３との位置関係を正確に計測することができる。
では、位置計測カメラ５を主画像カメラ３に設け、位置
計測カメラ５と主画像カメラ３とが一体になっているの
で、位置計測を必要とするとき、発光器２３を近い距離
で捉えることができ、このため、被検体と主画像カメラ
３との位置関係を正確に計測することができる。
【００４３】尚、本実施形態の位置計測装置１では、位
置計測カメラ５を主画像カメラ３に設けているが、本発
明はこれに限定されること無く、主画像カメラ３により
得られた画像情報を基に被検体と主画像カメラ３との位
置関係を求める、すなわち、主画像カメラ３を位置計測
カメラとしても用いるようにしても良い。
置計測カメラ５を主画像カメラ３に設けているが、本発
明はこれに限定されること無く、主画像カメラ３により
得られた画像情報を基に被検体と主画像カメラ３との位
置関係を求める、すなわち、主画像カメラ３を位置計測
カメラとしても用いるようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、被検体を撮像する撮像手段に、被検体とこの撮像手
段との位置関係を計測するための位置計測カメラを設け
たので、位置計測を必要とするとき、位置計測のための
マーカ（発光器）を近い距離で捉えることができ、この
ため、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測する
ことができる。
は、被検体を撮像する撮像手段に、被検体とこの撮像手
段との位置関係を計測するための位置計測カメラを設け
たので、位置計測を必要とするとき、位置計測のための
マーカ（発光器）を近い距離で捉えることができ、この
ため、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測する
ことができる。
【００４５】また、請求項２記載の発明は、被検体を撮
像する撮像手段により得られた画像情報を基に、被検体
とこの撮像手段との位置関係を計測するようにしている
ので、位置計測を必要とするとき、位置計測のためのマ
ーカ（発光器）を近い距離で捉えることができ、このた
め、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測するこ
とができる。
像する撮像手段により得られた画像情報を基に、被検体
とこの撮像手段との位置関係を計測するようにしている
ので、位置計測を必要とするとき、位置計測のためのマ
ーカ（発光器）を近い距離で捉えることができ、このた
め、被検体と撮像手段との位置関係を正確に計測するこ
とができる。
【図１】本発明に係る位置計測装置の一実施形態を示し
た図である。
た図である。
【図２】座標基準器の他の例を示した図である。
【図３】任意の発光器ｉと、位置計測カメラに固定され
た座標系Ｘ−Ｙ−Ｚと、患者の座標系ｘ−ｙ−ｚとを示
した図である。
た座標系Ｘ−Ｙ−Ｚと、患者の座標系ｘ−ｙ−ｚとを示
した図である。
【図４】任意の発光器ｊがｘ−ｙ−ｚ座標系中のある既
知の直線Ｌj 上にあることを説明するための図である。
知の直線Ｌj 上にあることを説明するための図である。
【図５】図３に示した発光器ｊがｘ−ｙ−ｚ座標系中の
ある既知の別の直線ｋj 上にあることを説明するための
図である。
ある既知の別の直線ｋj 上にあることを説明するための
図である。
【図６】任意のマーカｉが座標系Ｆx −Ｆy −Ｆz に於
ける既知の直線Ｌi 上にあることを説明するための図で
ある。
ける既知の直線Ｌi 上にあることを説明するための図で
ある。
【図７】図５に示したマーカｉが座標系Ｆx −Ｆy −Ｆ
z に於ける既知の別の直線ｋi上にあることを説明する
ための図である。
z に於ける既知の別の直線ｋi上にあることを説明する
ための図である。
【図８】位置計測用プローブを示した平面図である。
【図９】従来の位置計測装置を示した図である。
１ 位置計測装置 ３ 主画像カメラ ５ 位置計測カメラ ７ 演算処理部 ２１ 手術フレーム ２３ 発光器 ２５ 座標基準器
Claims (2)
- 【請求項１】 被検体を撮像する撮像手段に、被検体と
この撮像手段との位置関係を計測するための位置計測カ
メラを設けたことを特徴とする位置計測装置。 - 【請求項２】 被検体を撮像する撮像手段により得られ
た画像情報を基に、被検体とこの撮像手段との位置関係
を計測することを特徴とする位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7325916A JPH09166410A (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7325916A JPH09166410A (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 位置計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166410A true JPH09166410A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18182031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7325916A Pending JPH09166410A (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09166410A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003505682A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-02-12 | メトロノール・エイエスエイ | 大きな物体の幾何学的形状を走査するシステム |
| JP2007107958A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Oura Kosoku Kk | 測定用治具 |
| JPWO2006085387A1 (ja) * | 2005-02-08 | 2008-06-26 | 高樹 長宗 | 非侵襲性動体解析システム及びその使用方法 |
| JP2009508137A (ja) * | 2005-09-13 | 2009-02-26 | スレッテモエン，グドムン | 光機械位置測定器 |
| JP2015212680A (ja) * | 2014-04-18 | 2015-11-26 | 株式会社キーエンス | 光学式座標測定装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180003A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-23 | Fanuc Ltd | 実長換算補正機能付き視覚システム |
| JPH0415883A (ja) * | 1990-05-09 | 1992-01-21 | Omron Corp | 画像処理装置 |
| JPH04370705A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Meidensha Corp | 画像処理における解像度補正装置 |
| JPH0727515A (ja) * | 1993-07-15 | 1995-01-27 | Nippon Medics:Kk | 光学式３次元位置検出装置 |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP7325916A patent/JPH09166410A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180003A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-23 | Fanuc Ltd | 実長換算補正機能付き視覚システム |
| JPH0415883A (ja) * | 1990-05-09 | 1992-01-21 | Omron Corp | 画像処理装置 |
| JPH04370705A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Meidensha Corp | 画像処理における解像度補正装置 |
| JPH0727515A (ja) * | 1993-07-15 | 1995-01-27 | Nippon Medics:Kk | 光学式３次元位置検出装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003505682A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-02-12 | メトロノール・エイエスエイ | 大きな物体の幾何学的形状を走査するシステム |
| JPWO2006085387A1 (ja) * | 2005-02-08 | 2008-06-26 | 高樹 長宗 | 非侵襲性動体解析システム及びその使用方法 |
| JP2009508137A (ja) * | 2005-09-13 | 2009-02-26 | スレッテモエン，グドムン | 光機械位置測定器 |
| JP2007107958A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Oura Kosoku Kk | 測定用治具 |
| JP2015212680A (ja) * | 2014-04-18 | 2015-11-26 | 株式会社キーエンス | 光学式座標測定装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040806 |
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