專利名稱：微創傷超細內窺鏡系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及微創傷超細內窺鏡系統，尤其涉及可支持內窺鏡插入體腔等被檢體內的微創傷超細內窺鏡系統。
背景技術：
在醫療領域以及工業領域等中，一直以來廣泛應用內窺鏡，例如在醫療領域中，當對體腔內的活體組織等進行觀察以及各種處置時使用內窺鏡。
另外，在日本特開平7-155289號公報中公開了如下的技術其用于提取內窺鏡所獲得的觀察圖像內的暗部區域，并適當設定插入該內窺鏡時的目標位置(行進方向以及移動量)，使該暗部區域的中心位置成為觀察圖像的中心位置。但是，日本特開平7-155289號公報所公開的技術只不過是在設定配置于體腔內的內窺鏡的前端部的目標位置時，進行依賴于該內窺鏡所獲得的觀察圖像內的暗部區域的提取結果的運算。換言之，日本特開平7-155289號公報所公開的技術可以說是進行基本上忽略了觀察圖像內的暗部區域的提取結果以外的圖像要素的運算。結果，在日本特開平7-155289號公報所公開的技術中產生如下這樣的問題當根據目標位置的設定結果來插入內窺鏡時，該內窺鏡前端面的一部分與腸管褶壁等接觸的可能性變高，因此不能順暢地插入該內窺鏡。
發明內容
本發明是鑒于前述情況而作出的，其目的是提供與以往相比能夠順暢地進行內窺鏡插入的微創傷超細內窺鏡系統。本發明的微創傷超細內窺鏡系統的特征是具有內窺鏡，其具有對體腔內的被攝體進行攝像的攝像部；位置設定部，其根據從所述被攝體的圖像獲得的一個信息，在所述圖像內設定一個位置；以及位置修正部，其根據從所述圖像獲得的其它信息來修正在所述位置設定部中設定的所述一個位置，由此設定與所述一個位置不同的其它位置。本發明的微創傷超細內窺鏡系統的特征是具有內窺鏡，其具有對體腔內的被攝體進行攝像的攝像部；位置設定部，其根據從所述被攝體的圖像獲得的一個信息，在所述圖像內設定一個位置；位置修正部，其根據從所述圖像獲得的其它信息來修正在所述位置設定部中設定的所述一個位置，由此設定與所述一個位置不同的其它位置；以及攝像狀態調整部，其根據在所述位置修正部中設定的所述其它位置的信息，調整所述攝像部的攝像狀態。本發明的微創傷超細內窺鏡系統的特征是具有內窺鏡，其具有插入體腔內的插入部、設置在該插入部的前端部的攝像部和使該插入部彎曲的彎曲部；位置設定部，其根據從所述攝像部所拍攝的被攝體的圖像獲得的一個信息，在所述囹像內設定使所述前端部通過的一個目標位置；位置修正部，其根據從所述圖像獲得的其它信息來修正在所述位置設定部中設定的所述一個目標位置，由此在所述圖像內設定與所述一個目標位置不同的其它目標位置；以及彎曲控制部，其根據在所述位置修正部中設定的所述其它目標位置的信息，進行使所述彎曲部彎曲的控制。本發明的微創傷超細內窺鏡系統的特征是具有內窺鏡，其具有插入體腔內的插入部、設置在該插入部的前端部的攝像部和使該插入部彎曲的彎曲部；位置設定部，其在所述攝像部所拍攝的被攝體的圖像內設定使所述前端部通過的一個目標位置；位置修正部，其根據所述圖像的亮部區域的信息來修正在所述位置設定部中設定的所述一個目標位置，由此在所述圖像內設定與所述一個目標位置不同的其它目標位置；以及彎曲控制部，其根據在所述位置修正部中設定的所述其它目標位置的信息，進行使所述彎曲部彎曲的控制。
圖I是示出設定彎曲目標位置時進行的處理的一例的圖。圖2是示出在設定彎曲目標位置時進行的處理的第I變形例的圖。圖3是示出設定彎凸目標位置時進行的處理的第2變形例的圖。圖4是示出設定彎曲目標位置時進行的處理的第3變形例的圖。
具體實施例方式首先，運算處理部取得與所輸入的視頻信號對應的原圖像(圖I的步驟SI)。接著，具有作為位置設定部的功能的運算處理部提取出在圖I的步驟SI中取得的原圖像內的暗部區域之后，通過采用公知的處理，將該暗部區域的中心設定為彎曲部的彎曲目標位置(圖I的步驟S2)。通過這樣的處理，將原圖像內的像素位置設定為彎曲目標位置。另外，運算處理部將模擬前端部的前端面的圓設定在所取得的原圖像的中心(圖I的步驟S3)，然后提取該原圖像中的最亮部區域以及該最亮部區域的邊界線(圖I的步驟S4)。這里，敘述在提取最亮部區域時進行的處理的具體例。首先，運算處理部將原圖像分割為多個等間隔的矩形區域，并確定與像素值的平均值最高的矩形區域的重心相當的一個像素，然后對與所述一個像素鄰接的附近4個像素的像素值與規定閾值進行比較。接著，運算處理部將具有所述規定閾值以上的像素值的像素視為屬于最亮部區域的像素，并且對新的屬于最亮部區域的各像素附近的4個像素的像素值與規定閾值進行比較。并且，反復進行上述的比較處理，直至沒有被視為屬于最亮部區域的像素，由此能夠獲得最亮部區域以及該最亮部區域的邊界線的提取結果。另一方面，運算處理部計算圖I的步驟S4中提取出的最亮部區域中屬于圖I的步驟S3中設定的圓內部的部分的面積(圖I的步驟S5)。然后，運算處理部判定圖I的步驟S3中設定的圓內部的最亮部區域的面積與整個、圓的面積之間的面積比是否在O. 2以上(圖I的步驟S6)。并且，運算赴理部在檢測出所述面積比小于O. 2的情況下，視為不需要修正圖I的步驟S2中計算的彎曲目標位置，并將該彎曲目標位置的計算結果向彎曲控制部輸出。另外，運算處理部在檢測出所述面積比是
O.2以上的情況下，視為需要修正圖I的步驟S2中計算出的彎曲目標位置，并繼續進行圖2的步驟S7以后的處理。運算處理部例如通過進行霍夫變換等處理，來使屬于圖2的步驟S3中設定的圓內部的最亮部區域的邊界線直線化(圖I的步驟S7)。另外，運算處理部計算相對于圖2的步驟S7中直線化后的邊界線的法線方向(圖2的步驟S8)。具體地說，運算處理部計算屬于圓內部的最亮部區域的重心所在的方向的逆方向，作為相對于圖I的步驟S7中直線化后的邊界線的法線方向。接著，運算處理部計算以圖I的步驟S3中設定的圓的中心Dl為起點、具有與該圓的半徑Rl相同的大小、且朝著與圖I的步驟S8中計算出的法線方向相同方向的彎曲目標位置修正用矢量Va (圖I的步驟S9)。另外，運算處理部在圖I的步驟S9的處理前后，進行計算以圖I的步驟S3中設定的圓的中心Dl為起點、以圖I的步驟S2申計算出的彎曲目標位置為終點的矢量Vb的處理。具有作為位置修正部的功能的運算處理部在生成了所述矢量Va以及Vb按第I比例相加而成的合成矢量之后，將位于該合成矢量的終點處的像素位置設定為修正后的彎曲目標位置(圖I的步驟S10)。通過這樣的處理，圖I的步驟S2中計算出的彎曲目標位置修正為新彎曲目標位置。然后，運算處理部將圖I的步驟SlO中獲得的修正后的彎曲目標位置的計算結果輸出至彎曲控制部。并且，彎曲控制部可通過進行基于圖2所示的一連串處理的處理結果的控制，來使彎曲部彎曲，以盡量避免前端部的前端面與存在于體腔內的褶壁或體壁接觸。此外，根據本實施方式，例如作為以后的各變形例所示的那樣，可采用原圖像中的暗部區域的提取結果和該原圖像中的最亮部區域的提取結果以外的要素來修正彎曲目標位置。這里，參照圖2，說明作為本實施方式的第I變形例的、采用原圖像中的暗部區域的提取結果和該原圖像中的邊緣提取結果來修正彎曲目標位置時進行的一連串處理。首先，運算處理部取得與所輸入的視頻信號相應的原圖像(圖2的步驟S21)。接著，運算處理部在提取出圖2的步驟S21中取得的原圖像內的暗部區域之后，通過采用公知的處理，將該暗部區域的中心設定為彎曲部的彎曲目標位置(前端部的通過目標位置)(圖2的步驟S22)。另外，運算處理在將模擬前端部15的前端面的圓設定在所取得的原圖像中心(圖2的步驟S23)之后，提取該圓內部所包含的邊緣(圖2的步驟S24)。然后，運算處理部91計算與圖2的步驟S24中提取的邊緣對應的法線方向(圖2的步驟S25)。具體地說，運算處理部計算與從邊緣中心向著彎曲目標位置的矢量所構成的角度小于90°的方向，作為該邊緣的法線方向。接著，運算處理部計算以圖2的步驟S23中設定的圓的中心D2為起點、 具有與該圓的半徑R2相同大小且朝著與圖2的步驟S25中計算的法線方向相同方向的夸曲目標位置修正用矢量Vc (圖2的步驟S26)。另外，運算處理部在圖2的步驟S26的處理前后，進行計算以圖2的步驟S23中設定的圓的中心D2為起點、以圖2的步驟S22中計算的彎曲目標位置為終點的矢量Vd的處理。運算處理部在生成了所述矢量Vc以及Vd按第2比例相加而成的合成矢量之后，將位于該合成矢量的終點處的像素位置設定為修正后的彎曲目標位置(圖2的步驟S27)。通過這樣的處理，將圖2的步驟S22中計算出的彎曲目標位置修正為新彎曲目標位置。然后，運算處理部將圖2的步驟S27中獲得的修正后的彎曲目標位置的計算結果輸出至彎曲控制部。并且，彎曲控制部可通過進行基于圖2所示的一連串處理的處理結果的控制來使彎曲部彎曲，以盡量避免前端部的前端面與存在于體腔內的褶壁或體壁接觸。這里，參照圖3說明作為本實施方式的第2變形例的、采用原圖像中的暗部區域的提取結果與該原圖像中的色調的提取結果來修正彎曲目標位置時進行的一連串處理。
首先，運算處理部取得與所輸入的視頻信號相應的原圖像(圖3的步驟S31)。接著，運算處埋部在提取出圖3的步驟S31中取得的原圖像內的暗部區域之后，通過采用公知的處理，將該暗部區域的中心設定為彎曲部的彎曲目標位置(前端部的通過目標位置)(圖3的步驟S32)。另外，運算處理部在將模擬前端部的前端面的圓設定在所取得的原圖像的中心(圖3的步驟S33)之后，在該原圖像內連接色調相似的接近像素彼此間并進行填涂，由此將該原圖像分割為多個小區域(圖3的步驟S34)。此外，作為圖3中的步驟S34的處理，運算處理部進行采用分水嶺算法或基于圖像錐的分割算法等的處理。運算處理部檢測圖3的步驟S34中獲得的多個小區域中具有與圖3的步驟S33中設定的圓內部重復的部分的小區域的色調(圖3的步驟S35)。然后，運算處理部根據在圖3的步驟S35中檢測到的小區域的色調，來判定該小區域是否是表示殘渣的區域(圖3的步驟S36)。這里，敘述根據色調來判定是否是殘渣時進行的處理的具體例。首先，運算處理部通過采用公知的處理，來將圖3的步驟S35中檢測到的小區域的RGB值向色度坐標(x、y)變換。并且，運算處理部在所獲得的色度坐標(x、y)不滿足上式(I)的關系時，判定為在圖3的步驟S35中檢測出的小區域表示殘渣以外的其它要素(血液等)，并且視為不需要修正圖3的步驟S32中計算出的彎曲目標位置，將該彎曲目標位置的計算結果向彎曲控制部輸出。另外，運算處理部在所獲得的色度坐標(x、y)滿足上式(I)的關系時，判定為圖3的步驟S35中檢測出的小區域表示殘渣，并且視為需要修正圖3的步驟S32中計算出的彎曲目標位置，繼續進行圖3的步驟S37以后的處理。然后，運算處理部利用橢圓來近似取得了表示殘渣的判定結果的小區域(圖3的步驟S37)。運算處理部根據在圖3的步驟S37中獲得的橢圓，計算以原圖保中心為起點且以該橢圓中的切點為終點的2個切線矢量Vel和Ve2。另外，運算處理部91計算以圖3的步驟S33中設定的圓的中心D3為起點、以圖3的步驟S32中計算出的彎曲目標位置為終點的
矢量Vf。并且，運算處理部將2個切線矢量Vel以及Ve2中的與矢量Vf所成角度相對小的一個切線矢量計算為彎曲目標位置修正用矢量(圖3的步驟S38)。
運算處理部在生成了所述一個切線矢量(Vel或Ve2)及矢量Vf按第3比例相加而得的合成矢量之后，將位于該合成矢量的終點處的像素位置設定為修正后的彎曲目標位置(圖3的步驟S39)。通過這樣的處理，在圖3的步驟S32中計算出的彎曲目標位置被修正為新彎曲目標位置。
然后，運算處理部將圖3的步驟S39中獲得的修正后的彎曲目標位置的計算結果向彎曲控制部輸出。并且，彎曲控制部可通過進行基于圖3所示的一連串處理的處理結果的控制，使彎曲部彎曲，以盡量避免前端部的前端面與存在于體腔內的殘渣接觸。這里，參照圖4等來說明作為本實施方式的第3變形例的、采用原圖像中的暗部區域的提取結果與該原圖像中的像素值拂度的提取結果來修正彎曲目標位置時進行的一連串處理。首先，運算處理部取得與所輸入的視頻信號相應的原圖像(圖4的步驟S41)。接著，運算處理部在提取出圖4的步驟S41中取得的原圖像內的暗部區域之后，通過采用公知的處理，將該暗部區域的中心設定為彎曲部的彎曲目標位置(前端部的通過目標位置)(圖4的步驟S42)。另外，運算處理部在將模擬前端部的前端面的圓設定在所取得的原圖像的中心(圖4的步驟S43)之后，將包含該圓的內部以及邊界的部分分割為矩形形狀的多個小區域(圖4的步驟S44)。具體地說，在圖4的步驟S43中設定的圓通過圖4的步驟S44的處理被分割為多個小區域。接著，運算處理部計算在圖4的步驟S44中獲得的各小區域內的像素值的平均值(圖4的步驟S45)。此外，運算處理部采用圖4的步驟S45的處理所計算出的各小區域內的像素值的平均值，針對該各個小區域來檢測從亮部向著暗部的梯度方向(圖4的步驟S46)。具體地說，運算處理部分別對一個小區域中的像素值的平均值與該一個小區域附近的8個小區域中的像素值平均值進行比較，并將該附近8個小區域中像素值的平均值比該一個小區域低的小區域所在的方向檢測為所述梯度方向(針對每個區域)。另一方面，運算處理部通過沿在圖4的步驟S46中檢測出的梯度方向依次搜索，來取得從包含圖4的步驟S43中設定的圓的中心的小區域到該圓的邊界附近的小區域的路徑。然后，運算處理部計算以圖4的步驟S43中設定的圓的中心D4為起點、具有與該圓的半徑R4相同的大小且朝著與包含所述路徑的起點的小區域中的梯度方向或包含所述路徑的終點的小區域中的梯度方向相同方向的彎曲目標位置修正用矢量vg(圖4的步驟S47)。另外，運算處理部在圖4的步驟S47的處理前后，進行計算以圖4的步驟S43中設定的圓中心D4為起點、以圖4的步驟S42中計算出的彎曲目標位置為終點的矢量Vh的處理。運算處理部在生成了所述矢量Vg以及Vh按第4比例相加而得的合成矢量之后，將位于該合成矢量的終點處的像素位置設定為修正后的彎曲目標位置(圖4的步驟S48)。通過這樣的處理，在圖4的步驟S42中計算出的彎曲目標位置被修正為新彎曲目標位置。然后，運算處理部將在圖4的步驟S48中獲得的修正后的彎曲目標位置的計算結果向彎曲控制部輸出。
然后，彎曲控制部可通過進行基于圖4所示的一連串處理的處理結果的控制，來使彎曲部彎曲，以盡量避免前端部的前端面與存在于體腔內的褶壁或體壁接觸。如以上所述，根據本實施方式的微創傷超細內窺鏡系統，可通過進行采用原圖像中的暗部區域的提取結果和該原圖像中的暗部區域的提取結果以外的圖像要素的運算，來設定使得前端部的前端面不會與存在于內窺鏡的插入方向上的對象物接觸的適當彎曲目標位置(通過目標位置)。因此，根據本實施方式的微創傷超細內窺鏡系統1，與以往桕比可順暢地進行內窺鏡的插入。另一方面，根據本實施方 式，除了修正預先設定的一個彎曲目標位置并根據修正后的其它彎曲目標位置使彎曲部彎曲以外，例如還可以考慮修正預先設定的一個攝像對象位置并根據修正后的其它攝像對象位置來調整攝像部的攝像狀態這樣的應用例。具體地說，作為與上述應用例對應的結構，例如可舉出攝像部15a的物鏡光學系統具有變焦鏡頭且處理器具有用于驅動該變焦鏡頭的鏡頭驅動控制部這樣的結構。另外，作為與上述結構對應的作用，運算處理部進行如下處理在根據從攝像部15a所拍攝的被攝體圖像獲得的一個信息(暗部區域的信息)設定一個攝像對象位置之后，根據從該圖像獲得的其它信息(亮部區域、邊緣、色調或像素值梯度中的任意一個信息)來計算與該一個攝像對象位置不同的其它攝像對象位置。此外，在上述處理之后，所述鏡頭驅動控制部在所述其它攝像對象位置處于所述圖像外部(攝像部15a的觀察視野范圍之外)時，進行將攝像部15a的變焦鏡頭驅動到廣角側的控制。并且，在實施了具有以上所述的結構以及作用的應用例時，也能夠獲得與以往相比順暢地進行內窺鏡插入的效果。此外，本發明不限于上述實施方式，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，具有 內窺鏡，其具有對體腔內的被攝體進行攝像的攝像部； 位置設定部，其根據從所述被攝體的圖像獲得的一個信息，在所述圖像內設定一個位置；以及 位置修正部，其根據從所述圖像獲得的其它信息來修正在所述位置設定部中設定的所述一個位置，由此設定與所述一個位置不同的其它位置。
2.一種微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，具有 內窺鏡，其具有插入體腔內的插入部、設置在該插入部的前端部的攝像部和使該插入部彎曲的彎曲部； 位置設定部，其根據從所述攝像部所拍攝的被攝體的圖像獲得的一個信息，在所述圖像內設定使所述前端部通過的一個目標位置； 位置修正部，其根據從所述圖像獲得的其它信息來修正在所述位置設定部中設定酌所述一個目標位置，由此在所述圖像內設定與所述一個目標位置不同的其它目標位置；以及彎曲控制部，其根據在所述位置修正部中設定的所述其它目標位置的信息，進行使所述彎曲部彎曲的控制。
3.根據權利要求I至2中任意一項所述的微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，所述一個信息是所述圖像的暗部區域的信息。
4.根據權利要求I至2中任意一項所述的微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，所述其它信息是所述圖像的亮部區域的信息。
5.根據權利要求I至2中任意一項所述的微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，所述其它信息是所述圖像的邊緣的信息。
6.根據權利要求I至2中任意一項所述的微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，所述其它信息是所述圖像的色調的信息。
7.根據權利要求I至2中任意一項所述的微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，所述其它信息是所述圖像的像素值梯度的信息。
8.根據權利要求4所述的微創傷超細內窺鏡系統，其特征在于，所述其它信息是所述圖像的亮部區域的信息、所述圖像的邊緣的信息、所述圖像的色調的信息或所述圖像的像素值梯度的信息中的任意一個。
全文摘要
本發明的微創傷超細內窺鏡系統具有內窺鏡，其具有對體腔內的被攝體進行攝像的攝像部；位置設定部，其根據從被攝體的圖像獲得的一個信息，在圖像內設定一個位置；以及位置修正部，其棍據從圖像獲得的其它信息來修正在位置設定部中設定的一個位置，由此設定與一個位置不同的其它位置。
文檔編號A61B1/04GK102631178SQ201210149558
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者劉洪英, 吳雪莉, 徐忠, 皮喜田, 高小強 申請人:重慶大學