TWI595854B - Endoscope control system and method of controlling the endoscope - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種操控系統，特別是指一種內視鏡操控系統及操控內視鏡的方法。
現有的內視鏡操控系統，如專利號碼US20140228632A1所示，是用於手術房，且以一控制單元對一內視鏡單元所拍攝的影像進行識別後，驅使該內視鏡單元移動，使該影像的中心點能持續位於兩支手術器械的工作端的中央處，進而方便觀察該等工作端附近的影像，然而，在手術中，兩支手術器械的工作端會頻繁的接近及遠離，因此容易導致該內視鏡單元不斷產生非使用者預期的移動，進而影響手術的進行。
因此，本發明之目的，即在提供一種內視鏡操控系統及操控內視鏡的方法。
於是，本發明內視鏡操控系統，應用於複數操作工具，該內視鏡操控系統包含一機械臂單元、一內視鏡單元，及一控制單元。
該機械臂單元包括一基座部、一設置於該基座部並可受控制而移動的驅動部，及一連接並受該驅動部的帶動而移動的扶持部，該內視鏡單元設置於該扶持部，並可對該等操作工具拍攝影像，該控制單元電連接該驅動部及該內視鏡單元，且內建一對應該等操作工具於相互組成姿態後的配置狀態的工具特徵資料庫，及一對應該工具特徵資料庫的目標位置資料庫，並於該內視鏡單元所拍攝的影像符合該工具特徵資料庫內的資料時，驅使該驅動部帶動該內視鏡單元移動，以使該內視鏡單元接下來所拍攝到的影像的中心點符合該目標位置資料庫中相對應該等操作工具的配置狀態的位置。
本發明之功效在於：藉由該機械臂單元、該內視鏡單元及該控制單元的設置，使該內視鏡單元所拍攝的影像於符合對應該等操作工具的相互組成姿態時，將影像的中心點移動至符合該目標位置資料庫的相對應位置。
於是，本發明操控內視鏡的方法，應用於複數操作工具，該操控內視鏡的方法先製備一內視鏡操控系統，該內視鏡操控系統包括一機械臂單元、一內視鏡單元，及一控制單元，該機械臂單元具有一可受控制而移動的驅動部，及一連接並受該驅動部的帶動而移動的扶持部，該內視鏡單元設置於該扶持部，該控制單元電連接該驅動部及該內視鏡單元，接著該內視鏡單元對該等操作工具拍攝影像，該控制單元於該內視鏡單元所拍攝的影像符合一工具特徵資料庫內的資料時，於一對應該工具特徵資料庫的目標位置資料庫中取得一相對應該等操作工具相互組成姿態後的配置狀態的目標點集合，最後該控制單元驅使該驅動部帶動該內視鏡單元移動，以使該內視鏡單元接下來所拍攝到的影像的中心點符合該目標點集合的位置。
本發明之功效在於：藉由該機械臂單元、該內視鏡單元及該控制單元的設置，使該內視鏡單元所拍攝的影像於符合對應該等操作工具的相互組成姿態時，將影像的中心點移動至符合該目標位置資料庫的相對應位置。
參閱圖1、2、3，本發明內視鏡操控系統及操控內視鏡的方法之一實施例，應用於二操作工具9，每一操作工具9具有一工作端91，該內視鏡操控系統包含一機械臂單元2、一內視鏡單元3，及一控制單元4。
該機械臂單元2包括一基座部21、一設置於該基座部21並可受控制而移動的驅動部22，及一連接並受該驅動部22的帶動而移動的扶持部23。
該內視鏡單元3設置於該扶持部23，並可對該等操作工具9拍攝影像。
該控制單元4電連接該驅動部22及該內視鏡單元3，且內建一對應該等操作工具9於相互組成姿態後的配置狀態的工具特徵資料庫41，及一對應該工具特徵資料庫41的目標位置資料庫42。
該工具特徵資料庫41包括複數工具姿態資料411，該目標位置資料庫42包括複數對應該等工具姿態資料411的目標點集合421，每一目標點集合421具有至少一目標點422。
參閱圖2、3、4，該控制單元4於該內視鏡單元3所拍攝的影像符合該工具特徵資料庫41內的其中一工具姿態資料411時，驅使該驅動部22帶動該內視鏡單元3移動，以使該內視鏡單元3接下來所拍攝到的影像的中心點符合該目標位置資料庫42中相對應該等操作工具9的配置狀態的目標點422。
於本實施例中，每一工具姿態資料411是對應該等操作工具9於相互組成姿態後的配置狀態，所指該等操作工具9於相互組成姿態後的配置狀態可以為該等操作工具9相互交疊的狀態，該等目標點422的設定可以為該等操作工具9的交疊處、其中一操作工具9的工作端91或一預設位置。
以下以一具體實施態樣進行說明，該內視鏡操控系統是用於手術房中以對一病患7進行手術，其中該等操作工具9分別為一由使用者8所使用的手術刀，該工具特徵資料庫41中的其中一工具姿態資料411是對應該等操作工具9為相互交疊的狀態，而相對應該工具姿態資料411的該目標點集合421僅具有一目標點422，該目標點422設定為該等操作工具9的交疊處。
在使用者8施行手術時，該內視鏡單元3所拍攝的影像會於一顯示器5上顯示，以提供醫療人員參考使用。
當使用者8所使用的該等操作工具9並未交疊時，該控制單元4判斷該內視鏡單元3所拍攝的影像中並未出現符合該工具姿態資料411的特徵，此時該控制單元4不會驅使該驅動部22移動，因此該內視鏡單元3所拍攝的影像不會改變位置。
參閱圖2、3、5，而當使用者8操作使該等操作工具9相互交疊時，此時該控制單元4判斷該內視鏡單元3所拍攝的影像中已符合該工具姿態資料411的特徵，因此驅使該驅動部22帶動該內視鏡單元3移動，由於該目標點422是設定為該等操作工具9的交疊處，因此該內視鏡單元3即會被帶動至使接下來所拍攝到的影像的中心點符合該等操作工具9的交疊處（見圖6、7），如此就能清楚的對該目標點422進行觀測，而方便醫療人員使用。
以下簡單說明該控制單元4在判斷該內視鏡單元3所拍攝的影像時的步驟，首先將該內視鏡單元3所拍攝的影像進行色彩空間域轉換及二值化影像處理，接著判斷二值化後的影像中是否有一判斷區域的輪廓面積大於一對應該等操作工具9的預定閥值面積，若無，則重新判斷新的影像，若有，則將該判斷區域認定為是該等操作工具9的影像位置，接著計算該判斷區域的四個端點，並以四個端點計算出相互交叉的兩個直線段作為對應該等操作工具9的參考線，最後就能依此計算出該等操作工具9的交叉點。
參閱圖2、3、6，由於該控制單元4是於該內視鏡單元3所拍攝的影像中出現符合該工具姿態資料411的特徵才會控制驅使該驅動部22移動，且該等操作工具9的正常使用狀態往往都是不是相互組成姿態，因此以不常用的該等操作工具9的相互組成姿態作為驅使該驅動部22移動的判斷方式就能夠避免該內視鏡單元3的不當移動而干擾使用者工作。
要說明的是，除了應用於手術房中，該內視鏡操控系統也能應用於需要該內視鏡系統3進行拍攝影像的工業環境中。
另外，在其它的實施態樣中，該目標點集合421也可以具有複數個目標點422，當該內視鏡單元3所拍攝的影像中已符合該工具姿態資料411的特徵時，該控制單元4也能夠驅使該驅動部22帶動該內視鏡單元3依序移動，而使該內視鏡單元3被帶動至使接下來所拍攝到的影像的中心點能依序於該等目標點422移動。
綜上所述，藉由該機械臂單元2、該內視鏡單元3及該控制單元4的設置，使該內視鏡單元3所拍攝的影像於符合對應該等操作工具9的相互組成姿態時，將影像的中心點移動至符合該目標位置資料庫42的相對應位置，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧機械臂單元
21‧‧‧基座部
22‧‧‧驅動部
23‧‧‧扶持部
3‧‧‧內視鏡單元
4‧‧‧控制單元
41‧‧‧工具特徵資料庫
411‧‧‧工具姿態資料
42‧‧‧目標位置資料庫
421‧‧‧目標點集合
422‧‧‧目標點
5‧‧‧顯示器
7‧‧‧病患
8‧‧‧使用者
9‧‧‧操作工具
91‧‧‧工作端
21‧‧‧基座部
22‧‧‧驅動部
23‧‧‧扶持部
3‧‧‧內視鏡單元
4‧‧‧控制單元
41‧‧‧工具特徵資料庫
411‧‧‧工具姿態資料
42‧‧‧目標位置資料庫
421‧‧‧目標點集合
422‧‧‧目標點
5‧‧‧顯示器
7‧‧‧病患
8‧‧‧使用者
9‧‧‧操作工具
91‧‧‧工作端
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明內視鏡操控系統及操控內視鏡的方法的一實施例的一立體圖； 圖2是該實施例的一使用狀態圖，說明二操作工具不交疊的狀態； 圖3是該實施例的一系統方塊圖； 圖4是該實施例的一內視鏡單元的拍攝影像，說明該等操作工具不交疊的狀態； 圖5是一類似於圖4的視圖，說明該等操作工具交疊的狀態； 圖6是一類似於圖5的視圖，說明該內視鏡單元的拍攝影像的中心點移動至一目標點的狀態；及 圖7是該實施例的另一使用狀態圖，說明該等操作工具交疊的狀態。
2‧‧‧機械臂單元
21‧‧‧基座部
22‧‧‧驅動部
23‧‧‧扶持部
3‧‧‧內視鏡單元
5‧‧‧顯示器
7‧‧‧病患
8‧‧‧使用者
9‧‧‧操作工具
91‧‧‧工作端
Claims (5)
- 一種內視鏡操控系統，應用於複數操作工具，該內視鏡操控系統包含： 一機械臂單元，包括一基座部、一設置於該基座部並可受控制而移動的驅動部，及一連接並受該驅動部的帶動而移動的扶持部； 一內視鏡單元，設置於該扶持部，並可對該等操作工具拍攝影像；及 一控制單元，電連接該驅動部及該內視鏡單元，且內建一對應該等操作工具於相互組成姿態後的配置狀態的工具特徵資料庫，及一對應該工具特徵資料庫的目標位置資料庫，並於該內視鏡單元所拍攝的影像符合該工具特徵資料庫內的資料時，驅使該驅動部帶動該內視鏡單元移動，以使該內視鏡單元接下來所拍攝到的影像的中心點符合該目標位置資料庫中相對應該等操作工具的配置狀態的位置。
- 如請求項1所述的內視鏡操控系統，其中，該工具特徵資料庫包括複數工具姿態資料，該目標位置資料庫包括複數對應該等工具姿態資料的目標點集合，每一目標點集合具有至少一目標點，該控制單元於該內視鏡單元所拍攝的影像符合其中一工具姿態資料時，驅使該驅動部帶動該內視鏡單元移動，以使該內視鏡單元接下來所拍攝到的影像的中心點符合相對應的目標點。
- 如請求項2所述的內視鏡操控系統，其中，每一工具姿態資料是對應該等操作工具的配置狀態，所指該等操作工具的配置狀態為該等操作工具相互交疊。
- 如請求項2所述的內視鏡操控系統，其中，每一工具姿態資料是對應該等操作工具的配置狀態，每一操作工具具有一工作端，該等目標點的設定可以為該等操作工具的交疊處、其中一操作工具的工作端或一預設位置。
- 一種操控內視鏡的方法，應用於複數操作工具，該操控內視鏡的方法包含以下步驟： （A）製備一內視鏡操控系統，該內視鏡操控系統包括一機械臂單元、一內視鏡單元，及一控制單元，該機械臂單元具有一可受控制而移動的驅動部，及一連接並受該驅動部的帶動而移動的扶持部，該內視鏡單元設置於該扶持部，該控制單元電連接該驅動部及該內視鏡單元； （B）該內視鏡單元對該等操作工具拍攝影像； （C）該控制單元於該內視鏡單元所拍攝的影像符合一工具特徵資料庫內的資料時，於一對應該工具特徵資料庫的目標位置資料庫中取得一相對應該等操作工具相互組成姿態後的配置狀態的目標點集合；及 （D）該控制單元驅使該驅動部帶動該內視鏡單元移動，以使該內視鏡單元接下來所拍攝到的影像的中心點符合該目標點集合的位置。
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| TW105141018A TWI595854B (zh) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Endoscope control system and method of controlling the endoscope |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201300070A (zh) * | 2011-06-21 | 2013-01-01 | Dafar Internat Inc | 微創醫療裝置 |
| US20140228632A1 (en) * | 2011-08-21 | 2014-08-14 | M.S.T. Medical Surgery Technologies Ltd. | Device and method for assisting laparoscopic surgery - rule based approach |
| US20160174955A1 (en) * | 2011-08-21 | 2016-06-23 | M.S.T. Medical Surgery Technologies Ltd | Device and method for asissting laparoscopic surgery rule based approach |
| TW201641071A (zh) * | 2015-05-20 | 2016-12-01 | 國立交通大學 | 用於微創手術的多器械影像辨識方法及系統 |
-
2016
- 2016-12-12 TW TW105141018A patent/TWI595854B/zh active
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