JPWO2020012576A1 - 内視鏡システム、内視鏡のキャリブレーション方法および内視鏡の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の内視鏡においては、湾曲部を動作させるための各モータの回転量をポテンショメータにより検出し、検出された回転量に基づいて湾曲残り角度を推定し、推定された湾曲残り角度分だけモータを動作させている。
本発明は、湾曲部を精度よく直線化することができる内視鏡システム、内視鏡のキャリブレーション方法および内視鏡の制御装置を提供することを目的としている。
この構成により、画像内に不動点が存在する場合には、不動点の位置を精度よく算出することができる。したがって、精度よく算出された不動点の位置から画像の中心に位置する方向を決定することでき、これにより、湾曲部を精度よく直線化することができる。
この構成により、画像内に不動点が存在しない場合に、動きベクトルの大きさが最小となる不動点候補が不動点として誤検出されることを防止できる。
この構成により、動きベクトルが最も小さくなる位置に配置されている不動点を画像内に引き込んで、不動点の位置の算出を行わせることができる。
この構成により、長尺部を長手軸方向後方に後退させることにより、視野範囲が拡大するので、画像の外側にはみ出している不動点を画像内に引き込むことができる。
この構成により、制御装置の作動により、動きベクトルが最も小さくなる位置に配置されている不動点から画像の中心に位置する方向を決定して自動的に、湾曲部を精度よく直線化することができる。
この構成により、動きベクトルが最も小さくなる位置に配置されている不動点から画像の中心に位置する方向を決定し、湾曲部を精度よく直線化することができる。
この構成により、報知された情報に基づいて術者が内視鏡を操作して、湾曲部を湾曲させることができ、動きベクトルが最も小さくなる位置に配置されている不動点から画像の中心に位置する方向を決定して手動により、湾曲部を精度よく直線化することができる。
また、上記態様においては、前記動きベクトルの大きさが最小、かつ所定閾値よりも小さい前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出してもよい。
また、上記態様においては、前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記内視鏡を該内視鏡における長手軸方向後方に後退させてもよい。
また、上記態様においては、前記プロセッサは、前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記内視鏡を前記長尺部の長手軸方向後方に後退させてもよい。
本実施形態に係る内視鏡システム1は、図1に示されるように、患者の体腔X内に挿入され体腔X内の画像(図3参照)Gを取得する内視鏡2と、内視鏡2の位置および姿勢を調節可能なロボット3と、内視鏡2により取得された画像Gを処理する制御装置10とを備えている。
ロボット3および内視鏡2は制御装置10に接続され、制御装置10には操作装置11が接続されている。
操作装置11は、操作者が内視鏡2およびロボット3を遠隔操作する際に操作する装置であり、キャリブレーションの開始を指示する入力を行うことができる。
図2に示されるように、被写体Oに複数の特徴点が存在する場合に、初期状態で湾曲部7が一方向に若干湾曲していると、撮像部6により、図3に示されるような画像Gが取得される。この状態から、ロールモータ9を作動させて内視鏡2を挿入部5の長手軸K回りに1回転させる間に、所定角度毎、例えば、90°毎に撮像部6により画像Gを取得すると、図3から図6に示される合計4枚の画像Gが取得される。
本実施形態に係るキャリブレーション方法は、湾曲部7を挿入部5の長手軸Kに沿って直線状に延びる状態に配置する方法であって、図8に示されるように、まず、画像G内における不動点の位置を算出する不動点検出ステップS1と、算出された不動点位置に基づいて、湾曲部7を湾曲動作させる湾曲部駆動ステップS2とを含んでいる。
カウンタが所定回数Aであるか否かが判定され(ステップS105)、所定回数Aではない場合には、ロールモータ9が作動させられ、挿入部5が長手軸K回りに所定角度θだけ回転させられる(ステップS106)。ここで、例えば、θ=90°、A=360°/θ=4である。所定角度θは180°より小さければよい。
第1に、画像Gの中心位置Pと、ステップS112において抽出された、最小の動きベクトルの総和Sminを有する特徴点とを結ぶ直線の延長上に不動点が存在するものと推定されるので、画像Gからはみ出している不動点を画像G内に入れるために、先端が画像Gの中心位置Pから最小の動きベクトルの総和Sminを有する特徴点に向かって移動する方向に湾曲部7を湾曲動作させる方法である。
ステップS205,S206,S208,S209が終了した後には、ステップS201からの工程が繰り返される。そして、ステップS202において、距離Lが閾値Th以下であると判定された場合には、キャリブレーション動作が終了する。
そして、取得された複数の画像Gが制御装置10において処理されることにより、画像G上における不動点の位置が算出され、不動点の位置を画像Gの中心位置Pに近づけさせる情報が得られる。
情報報知部20としては、ディスプレイ、スピーカ等任意の報知手段を採用できる。
3 ロボット(進退駆動部)
5 挿入部(長尺部)
6 撮像部
7 湾曲部
8 湾曲モータ(湾曲駆動部)
9 ロールモータ(回転駆動部)
10 制御装置
20 情報報知部
22 ハンドル(回転駆動部)
23 ハンドル(湾曲駆動部)
30 直動軸(進退駆動部)
G 画像
K 長手軸
P 中心位置(中心)
Claims (18)
- 長手軸を有する長尺部と、
該長尺部の先端に備えられた撮像部と、
該撮像部の前記長尺部に対する傾斜角度を変化させる湾曲部と、
該湾曲部を駆動する湾曲駆動部と、
前記長尺部を前記長手軸回りに回転させる回転駆動部と、
前記撮像部により取得された画像を処理する制御装置とを備え、
該制御装置は、
前記回転駆動部による前記長尺部の回転動作中に、撮像された複数の前記画像を前記撮像部から取得し、
取得された複数の前記画像に基づいて、該画像上の不動点の位置を算出し、
算出された前記不動点の位置から前記画像の中心に位置する方向を決定する、
内視鏡システム。 - 前記制御装置は、
複数の前記画像に基づいて、複数の不動点候補を設定し、
各該不動点候補の前記長尺部の回転動作中における動きベクトルを算出し、
算出された各該動きベクトルの大きさが最小となる前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出する、
請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記制御装置は、
前記動きベクトルの大きさが最小、かつ所定閾値よりも小さい前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出する、
請求項2に記載の内視鏡システム。 - 前記制御装置は、
前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記湾曲駆動部により前記湾曲部を前記動きベクトルに交差させ、かつ、前記動きベクトルが小さくなる方向に、前記湾曲部を動作させる、
請求項3に記載の内視鏡システム。 - 前記長尺部を前記長手軸方向に進退させる進退駆動部をさらに備え、
前記制御装置は、
前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記進退駆動部が、内視鏡を前記長手軸方向後方に後退させる、
請求項3に記載の内視鏡システム。 - 前記制御装置は、決定された前記方向に基づいて前記湾曲駆動部を制御する、
請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記制御装置は、算出された前記不動点の位置と前記中心との距離を小さくする方向に前記湾曲部の角度を調節する、
請求項6に記載の内視鏡システム。 - 前記制御装置により決定された前記方向を報知する情報報知部を備える、
請求項1に記載の内視鏡システム。 - 内視鏡のキャリブレーション方法であって、
前記内視鏡が、長手軸を有する長尺部と、該長尺部の先端に備えられた撮像部と、該撮像部の前記長尺部に対する傾斜角度を変化させる湾曲部とを備え、
前記長尺部の回転動作中に、前記撮像部によって撮像された複数の画像を取得し、
取得された複数の前記画像に基づいて、該画像上の不動点の位置を算出し、
算出された該不動点の位置から前記画像の中心に位置する方向を決定し、
決定された方向に基づいて、前記湾曲部を動作する、
内視鏡のキャリブレーション方法。 - 複数の前記画像に基づいて、複数の不動点候補を設定し、
各該不動点候補の前記長尺部の回転動作中における動きベクトルを算出し、
算出された各該動きベクトルの大きさが最小となる前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出する、
請求項9に記載の内視鏡のキャリブレーション方法。 - 前記動きベクトルの大きさが最小、かつ所定閾値よりも小さい前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出する、
請求項10に記載の内視鏡のキャリブレーション方法。 - 前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記湾曲部を前記動きベクトルに交差させ、かつ、前記動きベクトルが小さくなる方向に、前記湾曲部を動作させる、
請求項11に記載の内視鏡のキャリブレーション方法。 - 前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記内視鏡を該内視鏡における長手軸方向後方に後退させる、
請求項11に記載の内視鏡のキャリブレーション方法。 - 内視鏡の制御装置であって、
1以上のプロセッサを備え、
該プロセッサは、
前記内視鏡の回転駆動部による前記内視鏡の長尺部の回転動作中に、撮像された複数の画像を前記内視鏡の撮像部により取得し、
取得された前記複数の画像に基づいて、画像上の不動点の位置を算出し、
算出された前記不動点の位置から前記画像の中心に位置する方向を決定する、
内視鏡の制御装置。 - 前記プロセッサは、
複数の前記画像に基づいて、複数の不動点候補を設定し、
各該不動点候補の前記長尺部の回転動作中における動きベクトルを算出し、
算出された各該動きベクトルの大きさが最小となる前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出する、
請求項14に記載の内視鏡の制御装置。 - 前記プロセッサは、
前記動きベクトルの大きさが最小、かつ所定閾値よりも小さい前記不動点候補の位置を前記不動点の位置として算出する、
請求項15に記載の内視鏡の制御装置。 - 前記プロセッサは、
前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記内視鏡の湾曲部を前記動きベクトルに交差させ、かつ、前記動きベクトルが小さくなる方向に、前記湾曲部を動作させる、
請求項16に記載の内視鏡の制御装置。 - 前記プロセッサは、
前記動きベクトルの大きさが前記所定閾値よりも大きい場合に、前記内視鏡を前記長尺部の長手軸方向後方に後退させる、
請求項16に記載の内視鏡の制御装置。
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