DE102010040320B3 - Method for detecting the position of a magnet-guided endoscopy capsule and endoscopy device for carrying out the method and associated endoscopy capsule - Google Patents

Method for detecting the position of a magnet-guided endoscopy capsule and endoscopy device for carrying out the method and associated endoscopy capsule Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Erfassen der Lage einer magnetgeführten Endoskopiekapsel (2) und einer nach diesem Verfahren arbeitenden Endoskopieeinrichtung wird mit einer in der Endoskopiekapsel (2) angeordneten Kamera (4) ein Kamerabild (28) eines von zumindest einer in der oder an der Endoskopiekapsel (2) angeordneten Lichtquelle (6) beleuchteten Objektraumes aufgenommen. Aus der Lage des reellen Bildes (30) eines durch Reflektion an einer spiegelnden Oberfläche (12) entstehenden virtuellen Bildes (22) der Lichtquelle (6) im Kamerabild (28) wird Information über die Lage der Endoskopiekapsel (2) relativ zu dieser spiegelnden Oberflache (12) abgeleitet.In a method for detecting the position of a magnet-guided endoscopy capsule (2) and an endoscopy device operating according to this method, a camera (4) arranged in the endoscopy capsule (2) is used to generate a camera image (28) of one of at least one in or on the endoscopy capsule ( 2) arranged light source (6) illuminated object space added. The position of the real image (30) of a virtual image (22) of the light source (6) in the camera image (28) produced by reflection on a reflective surface (12) provides information about the position of the endoscopy capsule (2) relative to this reflective surface (12) derived.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen der Lage einer magnetgeführten Endoskopiekapsel. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Endoskopieeinrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for detecting the position of a magnet-guided endoscopy capsule. The invention also relates to an endoscopy device for carrying out the method.

Ein solche magnetgeführte Endoskopiekapsel ist beispielsweise aus der DE 101 42 253 C1 bekannt und wird insbesondere zur Untersuchung des Magens eingesetzt, der zu diesem Zweck mit Flüssigkeit gefüllt ist. Eine mit einer solchen Endoskopiekapsel durchgeführte Endoskopie (MGCE magnetically guided capsule endoscopy) erfordert vom Bediener einerseits ein gutes räumliches Anschauungs- und Orientierungsvermögen, andererseits ist die Steuerung der Bewegung der Endoskopiekapsel für einen Bediener, der nur den Umgang mit handgeführten flexiblen Endoskopen kennt, ungewohnt. Darüber hinaus ist in der Regel die aktuelle Lage der Endoskopiekapsel, d. h. deren aktueller Ort und deren aktuelle Orientierung im Raum nicht bekannt, wenn diese nicht mit einem Positionserfassungssystem zusammenarbeitet.Such a magnetic-guided endoscopy capsule is for example from DE 101 42 253 C1 is known and used in particular for the study of the stomach, which is filled with liquid for this purpose. On the one hand, an endoscopy (MGCE magnetically guided capule endoscopy) performed by such an operator requires good spatial visualization and orientation, and on the other hand, the control of the movement of the endoscopy capsule is unusual for an operator who knows only how to handle handheld flexible endoscopes. In addition, as a rule, the current position of the endoscopy capsule, ie its current location and its current orientation in the room is not known, if this does not cooperate with a position detection system.

Aus der WO 2006/120690 A1 ist es bekannt, den Abstand einer Endoskopiekapsel von der Wand eines Körperhohlraums aus der Helligkeit der mit Lichtquellen beleuchteten Wandfläche zu bestimmen.From the WO 2006/120690 A1 It is known to determine the distance of an endoscopy capsule from the wall of a body cavity from the brightness of the light source illuminated wall surface.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es auf einfache Weise möglich ist, die Lage einer magnetgeführten Endoskopiekapsel im Raum zu erfassen. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine nach diesem Verfahren arbeitende Endoskopieeinrichtung anzugeben sowie eine dazugehörige Endoskopiekapsel.The invention is therefore based on the object of specifying a method with which it is possible in a simple manner to detect the position of a magnet-guided endoscopy capsule in space. In addition, the invention has for its object to provide a working endoscope according to this method and an associated Endoskopiekapsel.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Verfahrensmerkmalen des Patentanspruches 1. Bei diesem Verfahren wird mit einer in der Endoskopiekapsel angeordneten Kamera ein Kamerabild eines von zumindest einer Lichtquelle beleuchteten Objektraumes aufgenommen, wobei aus der Lage des realen Bildes eines durch Reflektion an einer spiegelnden Oberfläche entstehenden virtuellen Bildes der Lichtquelle im Kamerabild Information über die Lage der Endoskopiekapsel relativ zu dieser spiegelnden Oberfläche abgeleitet wird.With regard to the method, the object according to the invention is achieved by a method having the method features of claim 1. In this method, a camera image of an object space illuminated by at least one light source is recorded with a camera arranged in the endoscopy capsule, wherein the position of the real image a virtual image of the light source resulting from reflection on a reflecting surface in the camera image is derived information about the position of the endoscopy capsule relative to this reflecting surface.

Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass an einer glatten, zumindest einen Teil des auftreffenden Lichtes reflektierenden Ober- bzw. Grenzflache durch Spiegelung ein virtuelles Bild der Lichtquelle erzeugt und im Kamerabild der Kamera als reelles Bild wiedergegeben wird, dessen Lage im Kamerabild Information über die Lage der Lichtquelle relativ zu dieser Ober- bzw. Grenzfläche enthält. Bei einer in den mit Wasser befüllten Magen eingebrachten Endoskopiekapsel wird diese spiegelnde Ober- bzw. Grenzflache durch die Grenzfläche zwischen Wasser und einem darüber befindlichen Luftraum gebildet. Dabei hängt die Intensität des an dieser Grenzflache in die Kamera reflektierenden Lichtes vom Einfallswinkel relativ zur Flächennormalen ab und nimmt mit zunehmendem Einfallswinkel zu, wobei bei senkrechtem Einfall an der Grenzfläche Wasser/Luft etwa 2% des auftreffenden Lichtes reflektiert werden. Die Intensität des reflektierten Lichtes reicht somit auch bei nahezu senkrechtem Einfall auf die Grenzfläche aus, um im Kamerabild ein deutlich erkennbares reelles Bild der Lichtquelle zu erzeugen. Da die Helligkeit des Kamerabildes an dem Ort, an dem sich das reelle Bild der Lichtquelle befindet, deutlich höher ist als in der Umgebung davon, kann dessen Lage auf einfache Weise mit Methoden der digitalen Bildbearbeitung, beispielsweise mit einem intensitätsbasierten Filter, automatisch ermittelt werden.The invention is based on the consideration that on a smooth, at least a portion of the incident light reflecting surface or interface by mirroring a virtual image of the light source is generated and reproduced in the camera image of the camera as a real image whose location in the camera image information about contains the location of the light source relative to this interface. In an endoscopy capsule placed in the water-filled stomach, this reflective surface is formed by the interface between water and an air space above it. The intensity of the light reflected at this interface into the camera depends on the angle of incidence relative to the surface normal and increases with increasing angle of incidence, with approximately 2% of the incident light being reflected at normal incidence at the water / air interface. The intensity of the reflected light thus extends even with almost vertical incidence on the interface in order to produce a clearly recognizable real image of the light source in the camera image. Since the brightness of the camera image in the place where the real image of the light source is located, is significantly higher than in the environment thereof, its location can be easily determined by methods of digital image processing, such as with an intensity-based filter automatically.

Wenn eine Mehrzahl von Lichtquellen verwendet wird, deren geometrische Anordnung relativ zueinander und relativ zur Endoskopiekapsel bekannt ist, kann aus der geometrischen Anordnung und Lage der reellen Bilder dieser Lichtquellen im Kamerabild, beispielsweise aus deren Abstand zur Bildmitte, die Lage der Endoskopiekapsel relativ zur spiegelnden Fläche, d. h. deren Orientierung zur spiegelnden Oberfläche und deren Abstand von der spiegelnden Flache ermittelt werden. Dies kann unter Zuhilfenahme von Look-up-Tabellen, eines Lernalgorithmus oder eines analytischen Ansatzes erfolgen. Darüber hinaus können durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Lichtquellen Fehler eliminiert werden, die durch eine unruhige, bewegte Wasseroberfläche entstehen können.If a plurality of light sources is used whose geometrical arrangement is known relative to one another and relative to the endoscopy capsule, the position of the endoscopy capsule relative to the reflecting surface can be determined from the geometric arrangement and position of the real images of these light sources in the camera image, for example from their distance from the center of the image , d. H. their orientation to the reflecting surface and their distance from the reflecting surface are determined. This can be done with the help of look-up tables, a learning algorithm or an analytical approach. In addition, by using a larger number of light sources, errors can be eliminated that can result from a turbulent, moving water surface.

Daruber hinaus kann aus der Gleichmäßigkeit der geometrischen Anordnung der reellen Bilder der Lichtquellen im Kamerabild geschlossen werden, dass die Endoskopiekapsel unter Wasser zur Wasseroberfläche hin ausgerichtet ist, da die Magenwand selbst dann, wenn sie mit Wasser benetzt ist, in der Regel eine unregelmäßige und nicht glatte Struktur aufweist.In addition, from the uniformity of the geometrical arrangement of the real images of the light sources in the camera image, it can be concluded that the endoscopy capsule is directed to the water surface under water, since the gastric wall, even when wetted with water, is usually irregular and not having smooth structure.

Die Berechnung bzw. Ermittlung der Lage der Endoskopiekapsel ist insbesondere dann vereinfacht, wenn die Lichtquellen in äquidistanten Winkelabständen zueinander auf einer Kreislinie angeordnet sind, die insbesondere in einer senkrecht zur optischen Achse der Kamera orientieren Ebene liegt.The calculation or determination of the position of the endoscopy capsule is simplified, in particular, when the light sources are arranged at equidistant angular distances from one another on a circular line, which lies in particular in a plane oriented perpendicular to the optical axis of the camera.

Hinsichtlich der Endoskopieeinrichtung wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einer Endoskopieeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 6. Eine solche Endoskopieeinrichtung umfasst eine Endoskopiekapsel, die eine Kamera zum Aufnehmen eines Kamerabildes und zumindest eine Lichtquelle zum Beleuchten des von der Kamera erfassten Objektraumes enthält, sowie eine externe Empfangs- und Auswerteeinrichtung zum Empfangen des Kamerabildes, in der eine Bildbearbeitungssoftware zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert ist.With regard to the endoscopy device, the object is achieved according to the invention with an endoscopy device having the features of claim 6. Such Endoscopy device comprises an endoscopy capsule, which contains a camera for capturing a camera image and at least one light source for illuminating the object space detected by the camera, and an external receiving and evaluating device for receiving the camera image, in which an image processing software for carrying out the method according to the invention is implemented.

Eine insbesondere zur Verwendung in der Endoskopieeinrichtung geeignete Endoskopiekapsel enthält eine Mehrzahl von Lichtquellen, die in äquidistanten Winkelabständen zueinander auf einer Kreislinie angeordnet sind, die in einer senkrecht zur optischen Achse der Kamera orientierten Ebene liegt.An endoscopy capsule suitable in particular for use in the endoscopy device contains a plurality of light sources which are arranged at equidistant angular distances from each other on a circular line lying in a plane oriented perpendicular to the optical axis of the camera.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the embodiment shown in the figures. Show it:

1 eine Endoskopieeinrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung, bei der sich die magnetgeführte Endoskopiekapsel in einer Arbeitsposition unter Wasser unterhalb einer Wasseroberfläche befindet, 1 an endoscopy device according to the invention in a schematic schematic representation, in which the magnetic guided endoscopy capsule is in a working position under water below a water surface,

2 die Endoskopiekapsel in einer Draufsicht auf die Vorderseite, 2 the endoscopy capsule in a plan view of the front,

3 ein von der Kamera einer gemäß 1 orientierten Kapsel erzeugtes Kamerabild, 3 one from the camera one according to 1 oriented capsule generated camera image,

4 die Endoskopiekapsel in einer teilweisen Seitenansicht mit schräg zur Grenzflache orientierter optischer Achse, 4 the endoscopy capsule in a partial side view with an obliquely oriented to the interface optical axis,

5 ein in dieser Lage erzeugtes Kamerabild, 5 a camera image generated in this position,

6 die Endoskopiekapsel in einer Position, bei der sie teilweise die Wasseroberfläche überragt, 6 the endoscopy capsule in a position partially overhanging the surface of the water,

7 das mit der in 6 dargestellten Endoskopiekapsel erzeugte Kamerabild. 7 that with the in 6 shown endoscopy capsule generated camera image.

Gemaß 1 umfasst eine Endoskopieeinrichtung gemaß der Erfindung eine magnetgeführte Endoskopiekapsel 2 mit einer darin angeordneten Kamera 4. In oder an der Endoskopiekapsel 2 sind eine Mehrzahl von Lichtquellen 6, beispielsweise LEDs, angeordnet, die den von der Kamera 4 erfassten Objektraum beleuchten. Die von der Kamera 4 empfangenen Kamerabilder werden drahtlos an eine externe Empfangs- und Auswerteeinheit 8 übermittelt, in der eine Auswertung der Kamerabilder erfolgt. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel enthält die Endoskopiekapsel 2 zwei Kameras 4, die in einander entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit, sind die zur magnetischen Steuerung der magnetgeführten Endoskopiekapsel 2 erforderlichen externen sowie innerhalb der Endoskopiekapsel 2 erforderlichen Komponenten nicht dargestellt.According to 1 An endoscopy device according to the invention comprises a magnetic-guided endoscopy capsule 2 with a camera arranged therein 4 , In or at the endoscopy capsule 2 are a plurality of light sources 6 , for example, LEDs, which are arranged by the camera 4 illuminated object space illuminated. The from the camera 4 received camera images are wirelessly to an external receiving and evaluation unit 8th transmitted, in which an evaluation of the camera images. In the illustrated embodiment, the endoscopy capsule contains 2 two cameras 4 which are oriented in opposite directions. For clarity, the magnetic control of the magnet-guided endoscopy capsule 2 required external as well as within the endoscopy capsule 2 required components not shown.

Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel befindet sich die Endoskopiekapsel 2 im Inneren eines in der Figur nicht dargestellten Hohlorgans, insbesondere eines Magens, in einer Flüssigkeit 10, in der Regel Wasser, unterhalb einer spiegelnden Oberflache 12, die durch die Grenzflache zwischen Flüssigkeit 10 und einem darüber befindlichen Gaspolster 14, im Beispiel Luft, gebildet ist. Im dargestellten Beispiel ist die optische Achse 16 der Kamera 4 senkrecht zur Oberfläche 12, d. h. parallel zu deren Normalen orientiert. Die Endoskopiekapsel 2 befindet sich in einem Abstand a unterhalb der Oberfläche 12.In the illustrated embodiment, the endoscopy capsule is located 2 in the interior of a hollow organ, not shown in the figure, in particular a stomach, in a liquid 10 , usually water, below a reflective surface 12 passing through the interface between liquid 10 and an overlying gas cushion 14 , in the example air, is formed. In the example shown, the optical axis 16 the camera 4 perpendicular to the surface 12 , ie oriented parallel to their normals. The endoscopy capsule 2 is located at a distance a below the surface 12 ,

Der Schwerpunkt der Endoskopiekapsel 2 ist vorzugsweise auf der mit der Mittellangsachse der Endoskopiekapsel 2 zusammenfallenden optischen Achse 16 außerhalb des Schwerpunktes des von der Endoskopiekapsel 2 verdrangten Wassers angeordnet, so dass durch die Wirkung der Schwerkraft auf die Endoskopiekapsel 2 ein Drehmoment ausgeübt wird, das die mit der Langsmittelachse zusammenfallende optische Achse 16 der Endoskopiekapsel 2 in Abwesenheit externer Magnetfelder parallel zur Schwerkraft ausrichtet.The focus of the endoscopy capsule 2 is preferably on the centerline axis of the endoscopy capsule 2 coincident optical axis 16 outside the center of gravity of the endoscopy capsule 2 displaced water, so that by the action of gravity on the endoscopy capsule 2 a torque is applied, which coincides with the longitudinal axis of the optical axis 16 the endoscopy capsule 2 aligns with gravity in the absence of external magnetic fields.

Die von den Lichtquellen 6 gleichzeitig oder sequentiell emittierten Lichtstrahlen 20 werden an der durch die Grenzfläche gebildeten spiegelnden Oberfläche 12 teilweise reflektiert und erzeugen im von der Kamera 4 aufgenommen Kamerabild ein reelles Bild der durch Reflektion entstehenden virtuellen Bilder 22 der Lichtquellen 6.The of the light sources 6 simultaneously or sequentially emitted light rays 20 are at the mirroring surface formed by the interface 12 partially reflected and generated by the camera 4 Camera image taken a real picture of the resulting by reflection virtual images 22 the light sources 6 ,

2 ist zu entnehmen, dass die Lichtquellen 6 in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse 16 auf einer Kreislinie 24 in einem äquidistanten Winkelabstand φ zueinander angeordnet sind. Im Beispiel sind sechs Lichtquellen 6 vorgesehen, die sich jeweils in einen Winkelabstand von 60° zueinander befinden. 2 it can be seen that the light sources 6 in a plane perpendicular to the optical axis 16 on a circle line 24 are arranged at an equidistant angular distance φ to each other. In the example are six light sources 6 provided, which are each at an angular distance of 60 ° to each other.

3 zeigt ein mit der in 1 dargestellten Endoskopiekapsel 2 aufgenommenes Kamerabild 28. In diesem Kamerabild 28 sind die reellen Bilder 30 der Lichtquellen wiedergegeben, die in diesem Fall ebenfalls auf einer Kreislinie 32 angeordnet sind. Im Beispiel haben alle reellen Bilder 30 denselben Abstand D1/2 von der Bildmitte 33, so dass unmittelbar folgt, dass die reellen Bilder 30 auf einem Kreis mit dem Durchmesser D1 angeordnet sind, so dass für den Fall, dass die Lichtquellen ebenfalls auf einer Kreislinie angeordnet sind geschlossen werden kann, dass die optische Achse 16 der Endoskopiekapsel 2 senkrecht zur spiegelnden Oberfläche 12 orientiert ist. Aus dem Durchmesser D1 der Kreislinie 32 kann außerdem auf den Abstand a zwischen der Endoskopiekapsel 2 und der spiegelnden Oberfläche 12 geschlossen werden. 3 shows one with the in 1 illustrated endoscopy capsule 2 recorded camera image 28 , In this camera picture 28 are the real pictures 30 the light sources reproduced, which in this case also on a circular line 32 are arranged. In the example all have real pictures 30 the same distance D1 / 2 from the center 33 , so that immediately follows that the real pictures 30 are arranged on a circle with the diameter D 1 , so that in the event that the light sources are also arranged on a circular line can be closed, that the optical axis 16 the endoscopy capsule 2 perpendicular to the reflecting surface 12 is oriented. From the diameter D 1 of the circle 32 may also indicate the distance a between the endoscopy capsule 2 and the reflective surface 12 getting closed.

In 4 ist eine Arbeitssituation dargestellt, bei der sich die Endoskopiekapsel 2 unterhalb der spiegelnden Oberfläche 12 befindet, wobei jedoch die optische Achse 16 unter einem von 90° verschiedenen Winkel α zur Oberflache 12 geneigt ausgerichtet ist. In diesem Fall sind die reellen Bilder 30 der virtuellen Bilder 22 der Lichtquellen 6 auf einer Ellipse 34 angeordnet, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Aus den Abmessungen dieser Ellipse 34, d. h. aus der Lange der Halbachsen kann wiederum auf den Abstand a zwischen der Endoskopiekapsel 2 und der Oberfläche 12 geschlossen werden. Die Orientierung der optischen Achse 16, d. h. der Winkel α kann aus dem Verhältnis der Achsen der Ellipse ermittelt werden.In 4 is shown a work situation in which the endoscopy capsule 2 below the reflecting surface 12 but with the optical axis 16 at an angle α different from 90 ° to the surface 12 is aligned inclined. In this case, the real pictures 30 the virtual pictures 22 the light sources 6 on an ellipse 34 arranged like this in 5 is illustrated. From the dimensions of this ellipse 34 , ie from the length of the semi-axes can in turn to the distance a between the endoscopy capsule 2 and the surface 12 getting closed. The orientation of the optical axis 16 , ie the angle α can be determined from the ratio of the axes of the ellipse.

Die Lage der reellen Bilder 30 der Lichtquellen und deren Abstand zur Bildmitte 33 im Kamerabild 28 wird automatisch durch die Empfangs- und Auswerteeinheit 8 (1) ermittelt, in der geeignete Bildbearbeitungsalgorithmen implementiert sind, mit der diese reellen Bilder 30 segmentiert werden können. Ihre geometrische Anordnung und die Zuordnung einer geometrischen Struktur kann dadurch ermittelt werden, dass diejenige Kreis- bzw. Ellipsenform bestimmt wird, die sich mit der tatsächlich erfassten Lage der reellen Bilder 30 am besten in Deckung bringen lässt.The location of the real pictures 30 the light sources and their distance from the center of the image 33 in the camera picture 28 is automatically transmitted by the receiving and evaluation unit 8th ( 1 ), in which suitable image processing algorithms are implemented with which these real images are implemented 30 can be segmented. Their geometrical arrangement and the assignment of a geometric structure can be determined by determining that circle or ellipse shape which coincides with the actually acquired position of the real images 30 best cover up.

6 zeigt eine Situation, bei der die Endoskopiekapsel mit ihrer Spitze über die Oberfläche 12 hinausragt, wobei deren optische Achse 16 senkrecht zur Oberflache 12 orientiert ist. In dieser Situation ergibt sich ein Kamerabild 28, bei dem die reellen Bilder 30 wie in 3 entlang einer Kreislinie 36 angeordnet sind, deren Durchmesser D2 größer ist als der Durchmesser D1 der Kreislinie 32 gemäß 3. Darüber hinaus ist im Kamerabild 28 außerdem die Schnittlinie 38 zwischen der Oberfläche 12 und der Wand der Endoskopiekapsel 2 erkennbar. 6 shows a situation where the endoscopy capsule with its tip over the surface 12 protrudes, with its optical axis 16 perpendicular to the surface 12 is oriented. In this situation, a camera image results 28 in which the real pictures 30 as in 3 along a circular line 36 are arranged, whose diameter D 2 is greater than the diameter D 1 of the circular line 32 according to 3 , In addition, in the camera image 28 also the cutting line 38 between the surface 12 and the wall of the endoscopy capsule 2 recognizable.

Claims (7)

Verfahren zum Erfassen der Lage einer magnetgeführten Endoskopiekapsel (2), bei dem mit einer in der Endoskopiekapsel (2) angeordneten Kamera (4) ein Kamerabild (28) eines von zumindest einer in der oder an der Endoskopiekapsel (2) angeordneten Lichtquelle (6) beleuchteten Objektraumes aufgenommen wird und aus der Lage des reellen Bildes (30) eines durch Reflektion an einer spiegelnden Oberfläche (12) entstehenden virtuellen Bildes (22) der Lichtquelle (6) im Kamerabild (28) Information über die Lage der Endoskopiekapsel (2) relativ zu dieser spiegelnden Oberfläche (12) abgeleitet wird.Method for detecting the position of a magnet-guided endoscopy capsule ( 2 ), with one in the endoscopy capsule ( 2 ) arranged camera ( 4 ) a camera image ( 28 ) one of at least one in or on the endoscopy capsule ( 2 ) arranged light source ( 6 ) illuminated object space and from the position of the real image ( 30 ) one by reflection on a reflective surface ( 12 ) resulting virtual image ( 22 ) of the light source ( 6 ) in the camera image ( 28 ) Information about the position of the endoscopy capsule ( 2 ) relative to this specular surface ( 12 ) is derived. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Lage des reellen Bildes (30) der zumindest einen Lichtquelle (6) mit Methoden der digitalen Bildbearbeitung automatisch ermittelt wird.Method according to Claim 1, in which the position of the real image ( 30 ) of the at least one light source ( 6 ) is determined automatically with methods of digital image processing. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Mehrzahl von Lichtquellen (6) verwendet wird, deren geometrische Anordnung relativ zueinander und relativ zur Endoskopiekapsel (2) bekannt ist, und bei dem aus der geometrischen Anordnung und Lage der reellen Bilder (30) dieser Lichtquellen (6) im Kamerabild (28) die Lage der Endoskopiekapsel (2) relativ zur spiegelnden Oberfläche (12) ermittelt wird.Method according to Claim 1 or 2, in which a plurality of light sources ( 6 ) whose geometric arrangement relative to each other and relative to the endoscopy capsule ( 2 ) and in which the geometric arrangement and position of the real images ( 30 ) of these light sources ( 6 ) in the camera image ( 28 ) the position of the endoscopy capsule ( 2 ) relative to the specular surface ( 12 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Lichtquellen (6) in äquidistanten Winkelabständen (φ) zueinander auf einer Kreislinie (24) angeordnet sind.Method according to Claim 3, in which the light sources ( 6 ) at equidistant angular intervals (φ) to each other on a circular line ( 24 ) are arranged. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Kreislinie (24) in einer senkrecht zur optischen Achse (16) der Kamera (4) orientierten Ebene liegt.Method according to Claim 4, in which the circular line ( 24 ) in a direction perpendicular to the optical axis ( 16 ) the camera ( 4 ) oriented level lies. Endoskopieeinrichtung mit einer Endoskopiekapsel (2), die eine Kamera (4) zum Aufnehmen eines Kamerabildes (28) und zumindest eine Lichtquelle (6) zum Beleuchten des von der Kamera (4) erfassten Objektraumes enthält, sowie mit einer externen Empfangs- und Auswerteeinrichtung (8) zum Empfangen des Kamerabildes (28), in der eine Bildbearbeitungssoftware zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert ist.Endoscopy device with an endoscopy capsule ( 2 ), which is a camera ( 4 ) for taking a camera image ( 28 ) and at least one light source ( 6 ) to illuminate the camera ( 4 ) contains detected object space, and with an external receiving and evaluation device ( 8th ) for receiving the camera image ( 28 ) implementing image processing software for performing a method according to any one of the preceding claims. Endoskopiekapsel (2) für eine Endoskopieeinrichtung gemäß Anspruch 6 mit einer Kamera (4) sowie einer Mehrzahl von Lichtquellen (6), die in äquidistanten Winkelabständen auf einer Kreislinie (24) angeordnet sind, die in einer senkrecht zur optischen Achse (16) der Kamera (4) orientierten Ebene liegt.Endoscopy capsule ( 2 ) for an endoscopy device according to claim 6 with a camera ( 4 ) and a plurality of light sources ( 6 ) at equidistant angular intervals on a circular line ( 24 ) arranged in a direction perpendicular to the optical axis ( 16 ) the camera ( 4 ) oriented level lies.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114916898A (en) * 2022-07-20 2022-08-19 广州华友明康光电科技有限公司 Automatic control inspection method, system, equipment and medium for magnetic control capsule

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10037771A1 (en) * 2000-08-03 2002-02-21 Fraunhofer Ges Forschung Object distance measurement method in endoscopy and industrial automation, involves moving scanners, such that beams irradiated on object converge at one measurement point
DE102004042332A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-24 Pentax Corp. capsule endoscope
WO2006120690A2 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 G.I. View Ltd. Endoscopic measurement techniques
US20080051633A1 (en) * 2003-12-31 2008-02-28 Alex Blijevsky Apparatus, System And Method To Indicate In-Vivo Device Location
DE202007018027U1 (en) * 2007-01-31 2008-04-17 Richard Wolf Gmbh endoscope system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10142253C1 (en) 2001-08-29 2003-04-24 Siemens Ag endorobot
US7604589B2 (en) * 2003-10-01 2009-10-20 Given Imaging, Ltd. Device, system and method for determining orientation of in-vivo devices
WO2007077768A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Olympus Medical Systems Corp. System for observing inside of subject and method of observing inside of subject

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10037771A1 (en) * 2000-08-03 2002-02-21 Fraunhofer Ges Forschung Object distance measurement method in endoscopy and industrial automation, involves moving scanners, such that beams irradiated on object converge at one measurement point
DE102004042332A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-24 Pentax Corp. capsule endoscope
US20080051633A1 (en) * 2003-12-31 2008-02-28 Alex Blijevsky Apparatus, System And Method To Indicate In-Vivo Device Location
WO2006120690A2 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 G.I. View Ltd. Endoscopic measurement techniques
DE202007018027U1 (en) * 2007-01-31 2008-04-17 Richard Wolf Gmbh endoscope system

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