专利名称：内窥镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内窥镜系统，尤其涉及可支持内窥镜插入体腔等被检体内的内窥镜系 统。
背景技术：
在医疗领域以及工业领域等中，一直以来广泛应用内窥镜，例如在医疗领域中，当 对体腔内的活体组织等进行观察以及各种处置时使用内窥镜。另外，在日本特开平7-155289号公报中公开了如下的技术其用于提取内窥镜所 获得的观察图像内的暗部区域，并适当设定插入该内窥镜时的目标位置(行进方向以及移 动量)，使该暗部区域的中心位置成为观察图像的中心位置。但是，日本特开平7-155289号公报所公开的技术只不过是在设定配置于体腔内 的内窥镜的前端部的目标位置时，进行依赖于该内窥镜所获得的观察图像内的暗部区域的 提取结果的运算。换言之，日本特开平7-155289号公报所公开的技术可以说是进行基本上 忽略了观察图像内的暗部区域的提取结果以外的图像要素的运算。结果，在日本特开平7-155289号公报所公开的技术中产生如下这样的问题当根 据目标位置的设定结果来插入内窥镜时，该内窥镜前端面的一部分与肠管褶壁等接触的可 能性变高，因此不能顺畅地插入该内窥镜。
发明内容
本发明是鉴于前述情况而作出的，其目的是提供与以往相比能够顺畅地进行内窥 镜插入的内窥镜系统。本发明的内窥镜系统的特征是具有内窥镜，其具有对体腔内的被摄体进行摄像 的摄像部；位置设定部，其根据从所述被摄体的图像获得的一个信息，在所述图像内设定一 个位置；以及位置修正部，其根据从所述图像获得的其它信息来修正在所述位置设定部中 设定的所述一个位置，由此设定与所述一个位置不同的其它位置。本发明的内窥镜系统的特征是具有内窥镜，其具有对体腔内的被摄体进行摄像 的摄像部；位置设定部，其根据从所述被摄体的图像获得的一个信息，在所述图像内设定一 个位置；位置修正部，其根据从所述图像获得的其它信息来修正在所述位置设定部中设定 的所述一个位置，由此设定与所述一个位置不同的其它位置；以及摄像状态调整部，其根据 在所述位置修正部中设定的所述其它位置的信息，调整所述摄像部的摄像状态。本发明的内窥镜系统的特征是具有内窥镜，其具有插入体腔内的插入部、设置在 该插入部的前端部的摄像部和使该插入部弯曲的弯曲部；位置设定部，其根据从所述摄像 部所拍摄的被摄体的图像获得的一个信息，在所述图像内设定使所述前端部通过的一个目 标位置；位置修正部，其根据从所述图像获得的其它信息来修正在所述位置设定部中设定 的所述一个目标位置，由此在所述图像内设定与所述一个目标位置不同的其它目标位置； 以及弯曲控制部，其根据在所述位置修正部中设定的所述其它目标位置的信息，进行使所述弯曲部弯曲的控制。 本发明的内窥镜系统的特征是具有内窥镜，其具有插入体腔内的插入部、设置在 该插入部的前端部的摄像部和使该插入部弯曲的弯曲部；位置设定部，其在所述摄像部所 拍摄的被摄体的图像内设定使所述前端部通过的一个目标位置；位置修正部，其根据所述 图像的亮部区域的信息来修正在所述位置设定部中设定的所述一个目标位置，由此在所述 图像内设定与所述一个目标位置不同的其它目标位置；以及弯曲控制部，其根据在所述位 置修正部中设定的所述其它目标位置的信息，进行使所述弯曲部弯曲的控制。
图1是示出本发明实施方式的内窥镜系统的要部结构的一例的图。
图2是示出设定弯曲目标位置时进行的处理的一例的图。
图3是示出原图像内的弯曲目标位置的一例的图。
图4是示出在原图像内设定模拟内窥镜前端部的前端面的圆时的--例的图。
图5是示出弯曲目标位置的修正用矢量的一例的图。
图6是示出将图3的弯曲目标位置修正为新的弯曲目标位置时的--例的图。
图7是示出在设定弯曲目标位置时进行的处理的第1变形例的图。
图8是示出设定弯曲目标位置时进行的处理的第2变形例的图。
图9是示出设定弯曲目标位置时进行的处理的第3变形例的图。
图10是示出在原图像内设定模拟内窥镜前端部的前端面的圆、并将包含该圆的内部以及边界的部分分割为多个小区域时的一例的图。图11是示出沿从亮部向暗部的梯度方向依次搜索时取得的路径的一例的图。
具体实施例方式以下参照附图来说明本发明的实施方式。图1 图11涉及本发明的实施方式。图1是示出本发明实施方式的内窥镜系统 的要部结构的一例的图。图2是示出设定弯曲目标位置时进行的处理的一例的图。图3是 示出原图像内的弯曲目标位置的一例的图。图4是示出在原图像内设定模拟内窥镜前端部 的前端面的圆时的一例的图。图5是示出在图2的处理中获得的弯曲目标位置的修正用矢 量的图。图6是示出将图3的弯曲目标位置修正为新的弯曲目标位置时的一例的图。图7 是示出设定弯曲目标位置时进行的处理的第1变形例的图。图8是示出在设定弯曲目标位 置时进行的处理的第2变形例的图。图9是示出设定弯曲目标位置时进行的处理的第3变 形例的图。图10是示出在原图像内设定模拟内窥镜前端部的前端面的圆、并将包含该圆的 内部以及边界的部分分割为多个小区域时的一例的图。图11是示出沿从亮部向暗部的梯 度方向依次搜索时取得的路径的一例的图。内窥镜系统1如图1所示具有插入作为被检体的患者的体腔内、并且对该体腔内 的被摄体像进行摄像的内窥镜2 ；可相对于内窥镜2上设置的连接器14进行拆装的处理器 6 ；配置在该患者所躺卧的床的周边部的感应线圈单元7 ；内窥镜插入形状检测装置8 ；终端 装置9;和监视器IOa以及10b。另外，处理器6具有光源部3，其将用于对作为摄像对象的被摄体进行照明的照明光提供给内窥镜2 ；信号处理部4，其通过对从内窥镜2输出的摄像信号进行信号处理来 生成视频信号并输出；弯曲控制部5，其进行内窥镜2的弯曲控制；以及源线圈驱动部43。内窥镜2具有插入被检体体腔内的细长的插入部11 ；设置在插入部11后端的操 作部12 ；以及从操作部12延伸出的通用缆线13。并且，在该通用缆线13的后端设置有可 相对于处理器6拆装的连接器14。插入部11具有设置在前端侧的硬质的前端部15 ；与前端部15的后端连接的弯 曲部16 ；以及设置在弯曲部16的后端与操作部12的前端之间的具有可挠性的可挠管部 17。另外，在插入部11的内部近似等间隔地设置了 η个源线圈Cl、C2、…Cn，这η个源线 圈Cl、C2、…Cn产生与源线圈驱动部43所施加的源线圈驱动信号对应的磁场。前端部15具有圆形形状的前端面而构成。另外，在前端部15上设置有摄像部15a， 该摄像部15a具有使被摄体像成像的物镜光学系统和将经过该物镜光学系统成像的该被 摄体像作为摄像信号输出的摄像元件等。在操作部12中设置有镜体开关18，其指示冻结图像(静态图像)取得等；弯曲 模式切换开关19，其进行用于将弯曲部16的弯曲模式切换为手动模式或自动模式的某一 个的指示；以及弯曲用操作杆20，其在选择了该手动模式时进行弯曲部16的弯曲方向以及 弯曲角度的指示。另外，在可挠管部17的后端侧、处于操作部12前端附近的部分设置有通 向可贯插处置器具等的未图示的处置器具用通道的处置器具插入口 39。在内窥镜2的插入部11等的内部中贯插了将从光源部3供给的照明光向前端部 15传送的光导21。光导21的一个端面(入射端面)被配置为从连接器14突出的状态。另外，光导 21的另一端面(出射端面)被配置在前端部15所设置的未图示的照明光学系统的附近。 通过这样的结构，从光源部3供给的照明光在连接器14与处理器6连接的状态下经过光导 21以及未图示的照明光学系统之后，对作为摄像部15a的摄像对象的被摄体进行照明。具有作为光源装置的功能的光源部3具有灯22，其发出例如作为白色光的照明 光；灯驱动部23，其提供驱动灯22时所需的电源；光圈24 ；光圈控制部25，其根据从信号处 理部4输出的视频信号使光圈24的光圈量(开口量)增减；以及会聚光学系统26，其会聚 通过光圈24后的照明光并且提供到光导21的入射端面。光圈控制部25例如根据所输入的视频信号的亮度分量来计算平均明度，然后根 据从该平均明度减去与适当明度相当的基准值而得出的值即差分值来增减光圈24的光圈 量(开口量)，由此使通过光圈24的照明光的光量适当变化。信号处理部4具有摄像元件驱动部36，其输出用于驱动设置在摄像部15a内的 摄像元件的摄像元件驱动信号；以及视频处理部37，其通过对从摄像部15a输出的摄像信 号进行信号处理，来生成视频信号并输出。由此，在监视器IOa上显示与所述视频信号相应 的内窥镜图像la。在根据弯曲模式切换开关19中进行的指示把弯曲部16的弯曲模式切换为手动模 式的情况下，弯曲控制部5进行根据弯曲用操作杆20的倾斜方向以及倾斜量来变更弯曲部 16的弯曲方向以及弯曲角度的控制。另外，在根据弯曲模式切换开关19中进行的指示把弯 曲部16的弯曲模式切换为自动模式的情况下，弯曲控制部5进行根据终端装置9的运算结 果来变更弯曲部16的弯曲方向以及弯曲角度的控制。
源线圈驱动部43与设置在插入部11内部的η个源线圈Cl、C2、…Cn连接，对各 个该源线圈依次施加交流的源线圈驱动信号。由此，在设置于插入部11内部的各个源线圈 的周围产生交变磁场。在感应线圈单元7中设置有感应线圈组44，其分别检测从设置于插入部11内部的 η个源线圈Cl、C2、…Cn发出的磁场，并作为磁场检测信号输出。内窥镜插入形状检测装置8具有放大器45，其放大从感应线圈单元7输出的磁 场检测信号；源线圈位置/方向检测部46，其根据从放大器45输出的磁场检测信号来检测 η个源线圈C1、C2、…Cn的3维坐标位置以及方向，并作为插入形状信息输出；以及插入形 状估计部47，其根据从源线圈位置/方向检测部46输出的插入形状信息来估计插入部11 的插入形状，并作为插入形状图像信号输出。由此，在监视器IOb上显示与所述插入形状图 像信号相应的插入部11的插入形状图像lb。终端装置9具有运算处理部91，该运算处理部91根据从视频处理部37输出的视 频信号和从源线圈位置/方向检测部46输出的插入形状信息，进行与弯曲部16的弯曲模 式是自动模式时进行的弯曲控制相关的运算，并将运算结果向弯曲控制部5输出。此外，在 运算处理部91中进行的所述运算的具体内容在后面进行叙述。另外，在终端装置9中设置有可暂时存储运算处理部91的运算结果等的未图示的 存储器。接着，对内窥镜系统1的作用进行说明。另外，以下省略了对于弯曲模式切换开关 19切换为手动弯曲模式时的控制的说明，并且主要对弯曲模式切换开关19切换为自动弯 曲模式时的控制进行说明。首先，手术者在连接并启动内窥镜系统1的各部之后，将内窥镜2的插入部11插 入患者体腔内，并且将弯曲模式切换开关19切换为自动弯曲模式。与此相应，开始内窥镜 2的摄像部15a中的被摄体摄像，并且在设置于插入部11内的各源线圈中开始产生磁场。伴随着被摄体的摄像而从摄像部15a输出的摄像信号经由通用缆线13以及连接 器14向处理器6输出，在视频处理部37中变换为视频信号，然后输入到终端装置9的运算 处理部91。另外，伴随着设置在插入部11内的各源线圈中的磁场产生而从感应线圈单元7 输出的磁场检测信号被放大器45放大，通过源线圈位置/方向检测部46变换为该各源线 圈的3维坐标信息，通过插入形状估计部47估计插入形状，然后作为插入形状图像信号输 入至终端装置9的运算处理部91。终端装置9的运算处理部91进行基于所输入的视频信号以及插入形状图像信号 等的处理，由此设定作为前端部15的通过目标的弯曲目标位置(通过目标位置)，并将所设 定的该弯曲目标位置的信息向弯曲控制部5输出。这里，叙述在设定所述弯曲目标位置时运算处理部91进行的处理。首先，运算处理部91取得与所输入的视频信号对应的原图像(图2的步骤Si)。接着，具有作为位置设定部的功能的运算处理部91提取出在图2的步骤Sl中取 得的原图像内的暗部区域之后，通过采用公知的处理，将该暗部区域的中心设定为弯曲部 16的弯曲目标位置(前端部15的通过目标位置)(图2的步骤S2)。通过这样的处理，将 原图像内的例如图3所示的像素位置设定为弯曲目标位置。另外，运算处理部91将模拟前端部15的前端面的圆设定在所取得的原图像的中心(图2的步骤S3)，然后提取该原图像中的最亮部区域以及该最亮部区域的边界线(图2 的步骤S4)。此外，模拟前端部15的前端面的圆例如图4所示。这里，叙述在提取最亮部区域时进行的处理的具体例。首先，运算处理部91将原图像分割为多个等间隔的矩形区域，并确定与像素值的 平均值最高的矩形区域的重心相当的一个像素，然后对与所述一个像素邻接的附近4个像 素的像素值与规定阈值进行比较。接着，运算处理部91将具有所述规定阈值以上的像素值的像素视为属于最亮部 区域的像素，并且对新的属于最亮部区域的各像素附近的4个像素的像素值与规定阈值进 行比较。并且，反复进行上述的比较处理，直至没有被视为属于最亮部区域的像素，由此能 够获得最亮部区域以及该最亮部区域的边界线的提取结果。另一方面，运算处理部91计算图2的步骤S4中提取出的最亮部区域中属于图2 的步骤S3中设定的圆内部的部分的面积(图2的步骤S5)。然后，运算处理部91判定图2的步骤S3中设定的圆内部的最亮部区域的面积与 整个圆的面积之间的面积比是否在0. 2以上(图2的步骤S6)。并且，运算处理部91在检 测出所述面积比小于0. 2的情况下，视为不需要修正图2的步骤S2中计算的弯曲目标位 置，并将该弯曲目标位置的计算结果向弯曲控制部5输出。另外，运算处理部91在检测出 所述面积比是0.2以上的情况下，视为需要修正图2的步骤S2中计算出的弯曲目标位置， 并继续进行图2的步骤S7以后的处理。运算处理部91例如通过进行霍夫变换等处理，来使属于图2的步骤S3中设定的 圆内部的最亮部区域的边界线直线化(图2的步骤S7)。另外，运算处理部91计算相对于图2的步骤S7中直线化后的边界线的法线方向 (图2的步骤S8)。具体地说，运算处理部91计算属于圆内部的最亮部区域的重心所在的 方向的逆方向，作为相对于图2的步骤S7中直线化后的边界线的法线方向。接着，运算处理部91如图5所示的那样，计算以图2的步骤S3中设定的圆的中心 Dl为起点、具有与该圆的半径Rl相同的大小、且朝着与图2的步骤S8中计算出的法线方向 相同方向的弯曲目标位置修正用矢量Va(图2的步骤S9)。另外，运算处理部91在图2的 步骤S9的处理前后，进行计算以图2的步骤S3中设定的圆的中心Dl为起点、以图2的步 骤S2中计算出的弯曲目标位置为终点的矢量Vb的处理。具有作为位置修正部的功能的运算处理部91在生成了所述矢量Va以及Vb按第1 比例相加而成的合成矢量之后，将位于该合成矢量的终点处的像素位置设定为修正后的弯 曲目标位置(图2的步骤S10)。通过这样的处理，图2的步骤S2中计算出的弯曲目标位置 修正为例如图6所示的新弯曲目标位置。然后，运算处理部91将图2的步骤SlO中获得的修正后的弯曲目标位置的计算结 果输出至弯曲控制部5。并且，弯曲控制部5可通过进行基于图2所示的一连串处理的处理结果的控制，来 使弯曲部16弯曲，以尽量避免前端部15的前端面与存在于体腔内的褶壁或体壁接触。此外，根据本实施方式，例如作为以后的各变形例所示的那样，可采用原图像中的 暗部区域的提取结果和该原图像中的最亮部区域的提取结果以外的要素来修正弯曲目标位置。这里，参照图7，说明作为本实施方式的第1变形例的、采用原图像中的暗部区域 的提取结果和该原图像中的边缘提取结果来修正弯曲目标位置时进行的一连串处理。首先，运算处理部91取得与所输入的视频信号相应的原图像(图7的步骤S21)。接着，运算处理部91在提取出图7的步骤S21中取得的原图像内的暗部区域之 后，通过采用公知的处理，将该暗部区域的中心设定为弯曲部16的弯曲目标位置(前端部 15的通过目标位置)(图7的步骤S22)。另外，运算处理部91在将模拟前端部15的前端面的圆设定在所取得的原图像中 心(图7的步骤S2!3)之后，提取该圆内部所包含的边缘(图7的步骤S24)。然后，运算处理部91计算与图7的步骤S24中提取的边缘对应的法线方向(图7 的步骤S2Q。具体地说，运算处理部91计算与从边缘中心向着弯曲目标位置的矢量所构成 的角度小于90°的方向，作为该边缘的法线方向。接着，运算处理部91计算以图7的步骤S23中设定的圆的中心D2为起点、具有与 该圆的半径R2相同大小且朝着与图7的步骤S25中计算的法线方向相同方向的弯曲目标 位置修正用矢量Vc (图7的步骤S26)。另外，运算处理部91在图7的步骤S26的处理前 后，进行计算以图7的步骤S23中设定的圆的中心D2为起点、以图7的步骤S22中计算的 弯曲目标位置为终点的矢量Vd的处理。运算处理部91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，将位于该合成矢量的终点处的像素位置设定为修正后的弯曲目标位置(图7的步骤 S27)。通过这样的处理，将图7的步骤S22中计算出的弯曲目标位置修正为新弯曲目标位置。然后，运算处理部91将图7的步骤S27中获得的修正后的弯曲目标位置的计算结 果输出至弯曲控制部5。并且，弯曲控制部5可通过进行基于图7所示的一连串处理的处理结果的控制来 使弯曲部16弯曲，以尽量避免前端部15的前端面与存在于体腔内的褶壁或体壁接触。这里，参照图8说明作为本实施方式的第2变形例的、采用原图像中的暗部区域的 提取结果与该原图像中的色调的提取结果来修正弯曲目标位置时进行的一连串处理。首先，运算处理部91取得与所输入的视频信号相应的原图像(图8的步骤S41)。接着，运算处理部91在提取出图8的步骤S41中取得的原图像内的暗部区域之 后，通过采用公知的处理，将该暗部区域的中心设定为弯曲部16的弯曲目标位置(前端部 15的通过目标位置)(图8的步骤S42)。另外，运算处理部91在将模拟前端部15的前端面的圆设定在所取得的原图像的 中心(图8的步骤S4!3)之后，在该原图像内连接色调相似的接近像素彼此间并进行填涂， 由此将该原图像分割为多个小区域(图8的步骤S44)。此外，作为图8中的步骤S44的处 理，运算处理部91进行采用分水岭算法或基于图像锥的分割算法等的处理。运算处理部91检测图8的步骤S44中获得的多个小区域中具有与图8的步骤S43 中设定的圆内部重复的部分的小区域的色调(图8的步骤S45)。然后，运算处理部91根据在图8的步骤S45中检测到的小区域的色调，来判定该 小区域是否是表示残渣的区域(图8的步骤S46)。
这里，叙述根据色调来判定是否是残渣时进行的处理的具体例。首先，运算处理部91通过采用公知的处理，来将图8的步骤S45中检测到的小区 域的RGB值向色度坐标(x、y)变换。接着，运算处理部91判定所获得的色度坐标(x、y)在CIExy色度图上是否满足下 式⑴的关系。
权利要求
1.一种内窥镜系统，其特征在于，具有内窥镜，其具有对体腔内的被摄体进行摄像的摄像部；位置设定部，其根据从所述被摄体的图像获得的一个信息，在所述图像内设定一个位 置；以及位置修正部，其根据从所述图像获得的其它信息来修正在所述位置设定部中设定的所 述一个位置，由此设定与所述一个位置不同的其它位置。
2.一种内窥镜系统，其特征在于，具有内窥镜，其具有对体腔内的被摄体进行摄像的摄像部；位置设定部，其根据从所述被摄体的图像获得的一个信息，在所述图像内设定一个位置；位置修正部，其根据从所述图像获得的其它信息来修正在所述位置设定部中设定的所 述一个位置，由此设定与所述一个位置不同的其它位置；以及摄像状态调整部，其根据在所述位置修正部中设定的所述其它位置的信息，调整所述 摄像部的摄像状态。
3.一种内窥镜系统，其特征在于，具有内窥镜，其具有插入体腔内的插入部、设置在该插入部的前端部的摄像部和使该插入 部弯曲的弯曲部；位置设定部，其根据从所述摄像部所拍摄的被摄体的图像获得的一个信息，在所述图 像内设定使所述前端部通过的一个目标位置；位置修正部，其根据从所述图像获得的其它信息来修正在所述位置设定部中设定的所 述一个目标位置，由此在所述图像内设定与所述一个目标位置不同的其它目标位置；以及弯曲控制部，其根据在所述位置修正部中设定的所述其它目标位置的信息，进行使所 述弯曲部弯曲的控制。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述一个信息是所述图像的暗部区域的信息。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述其它信息是所述图像的亮部区域的信息。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述其它信息是所述图像的边缘的信息。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述其它信息是所述图像的色调的信息。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述其它信息是所述图像的像素值梯度的信息。
9.根据权利要求4所述的内窥镜系统，其特征在于，所述其它信息是所述图像的亮部区域的信息、所述图像的边缘的信息、所述图像的色 调的信息或所述图像的像素值梯度的信息中的任意一个。
10.一种内窥镜系统，其特征在于，具有内窥镜，其具有插入体腔内的插入部、设置在该插入部的前端部的摄像部和使该插入 部弯曲的弯曲部；位置设定部，其在所述摄像部所拍摄的被摄体的图像内设定使所述前端部通过的一个 目标位置；位置修正部，其根据所述图像的亮部区域的信息来修正在所述位置设定部中设定的所 述一个目标位置，由此在所述图像内设定与所述一个目标位置不同的其它目标位置；以及弯曲控制部，其根据在所述位置修正部中设定的所述其它目标位置的信息，进行使所 述弯曲部弯曲的控制。
全文摘要
本发明的内窥镜系统具有内窥镜，其具有对体腔内的被摄体进行摄像的摄像部；位置设定部，其根据从被摄体的图像获得的一个信息，在图像内设定一个位置；以及位置修正部，其根据从图像获得的其它信息来修正在位置设定部中设定的一个位置，由此设定与一个位置不同的其它位置。
文档编号A61B1/04GK102123650SQ200980131439
公开日2011年7月13日 申请日期2009年10月8日 优先权日2009年1月29日
发明者田中秀树 申请人:奥林巴斯医疗株式会社