JP2011235176A - 内視鏡挿入方向検出方法及び内視鏡挿入方向検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内視鏡画像を入力する第1のステップと、前記内視鏡画像に基づき内視鏡の挿入方向を検出する第2のステップと前記検出された挿入方向に関する情報を生成する第3のステップと備え、前記挿入方向を検出するための検出アルゴリズムを複数備えるとともに、前記内視鏡画像に応じて前記検出アルゴリズムを選択適用する。
【選択図】図34
Description
なお、以下においては大腸への内視鏡の挿入に対する挿入方向の検出に関して説明するが、工業分野における配管等、管状の挿入対象に対して同様の処理を適用することが可能である。一般にパイプ等は体腔内臓器である大腸に比べ、剛性体であること、拍動等による対象の動きがないことから挿入方向の検出における条件は緩いため、良好な効果を得ることができる。
図1ないし図16は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は内視鏡装置の全体構成を示す構成図、図2は図1の内視鏡の挿入を説明するための説明図、図3は図1の挿入方向検出装置の構成を示す構成図、図4は図3の挿入方向検出装置の表示装置における挿入方向の表示を説明する図、図5は図3の挿入方向検出装置における挿入方向判断対象となる内視鏡像の例を示す第1の説明図、図6は図3の挿入方向検出装置における挿入方向判断対象となる内視鏡像の例を示す第2の説明図、図7は図1の内視鏡の挿入状態を説明する図、図8は図3の挿入方向検出装置における挿入方向検出処理を説明するためのフローチャート、図9は図8の処理での管腔方向検出におけるサンプリング画素の設定を説明するための説明図、図10は図8の処理での勾配ベクトル算出のための空間微分処理を説明する図、図11は図8の処理での勾配ベクトルに基づく管腔方向検出を説明するための第1の説明図、図12は図8の処理での勾配ベクトルに基づく管腔方向検出を説明するためsの第2の説明図、図13は図8の処理でのサンプリング画素の他の設定を説明するための説明図、図14は図8の処理における領域分割を用いた処理を説明する図、図15は図8の処理における画像最外周を管腔方向と関連付けるための分割を説明するための説明図、図16は図8の処理におけるベクトルの射影に関する説明図である。
SX=(C+E+H)−(A+D+F) (1)
[数2]
SY=(F+G+H)−(A+B+C) (2)
なお、式(1)及び(2)においてはA、B、C、D、E、F、G、Hは各画素の濃度値を表すものとする。
[数3]
V=(SX、SY) (3)
と表される。
[数5]
Vθ=tan−1(SY/SX) (5)
以上に説明した勾配ベクトルVを、M個のサンプリング画素についてVi(i=1、2、…、M)として算出する。
[数6]
Qk=(qx−px、qy−py) (6)
により得られる。
φik=cos−1{(Qk・V’θi)/(|Qk|×|V’θi|)} (7)
ただし、「・」はベクトルの内積、「||」はベクトルの大きさを示す。
ステップS5においては、得られた管腔方向に対応する方向を挿入方向として、図4に示した矢印情報を画像に重畳し、表示装置21に表示の上、ステップS1に戻り次のフレームに対し一連の処理を繰り返す。
[数9]
αi=|Vi|/max|Vi| (9)
で表される正規化を行う。
[数10]
と置きかえる。
[数11]
を算出する。
図17ないし図25は本発明の第2の実施の形態に係わり、図17は円弧形状を有するハレーションを説明する図、図18は図17のハレーションに対応した挿入方向検出処理を説明するためのフローチャート、図19は図18の処理での細線化処理を説明する図、図20は図18の処理でのサンプリングを説明する図、図21は図18の処理でのハレーションの形状に対する円弧近似を説明するための説明図、図22は図18の処理での近似のための円弧中心の探索範囲を説明するための説明図、図23は図18の処理での管腔方向の決定方法を説明するための説明図、図24は図18の処理での膨張処理を説明する図、図25は図18の処理でのハレーションが複数存在する場合の処理内容を説明するための説明図である。
[数12]
h(x、y)=1 if r(x、y)≧THL
h(x、y)=0 if r(x、y)<THL (12)
により決定する。
[数13]
により得ることができる。
[数14]
min(ε(k))<THE (14)
であれば円弧形状であるものと判定する。
図26ないし図28は本発明の第3の実施の形態に係わり、図26は挿入方向検出処理を説明するためのフローチャート、図27は図26の処理での管腔方向の決定方法を説明するための説明図、図28は図26の処理での円弧形状判定を説明するための説明図である。
[数14]
となる。
図29ないし図33は本発明の第4の実施の形態に係わり、図29は挿入方向検出処理を説明するためのフローチャート、図30は図29の処理での管腔方向の決定方法を説明するための第1の説明図、図31は図29の処理での管腔方向の決定方法を説明するための第2の説明図、図32は図29の処理での管腔方向の決定方法を説明するための第3の説明図、図33は図29の処理での管腔方向の決定方法を説明するための第4の説明図である。
[数15]
d(x、y)=1 if r(x、y)≦THD d(x、y)=0 if r(x、y)>THD (15)
により決定する。ここで、閾値THDは例えばTHD=20と設定する。
[数16]
THC=(ISX×ISY)/10 (16)
と定める。Nd≧THCであればステップS35へ、そうでなければステップS37に進む。
[数17]
v1=(xr2−xr1、yr2−yr1) (17)
より算出できる。
図34ないし図36は本発明の第5の実施の形態に係わり、図34は挿入方向検出処理を説明するためのフローチャート、図35は図34の処理での移動ベクトルに基づく管腔方向検出が不適と判定される場合を説明するための説明図、図36は図34の処理での挿入方向検出が不適あるいは不能である場合の結果表示を説明するための説明図である。
2…操作部
3…挿入部
5…コネクタ
6…制御装置
8…ライトガイド制御装置
9…観察用モニタ
11…A/D変換器
12…挿入方向検出装置
20…コンピュータ
21…表示装置
22…I/O制御回路
23…CPU
24…メインメモリ
25…記憶装置
26…メインプログラム
Claims (3)
- 内視鏡画像を入力する第1のステップと、前記内視鏡画像に基づき内視鏡の挿入方向を検出する第2のステップと前記検出された挿入方向に関する情報を生成する第3のステップと備え、
前記挿入方向を検出するための検出アルゴリズムを複数備えるとともに、前記内視鏡画像に応じて前記検出アルゴリズムを選択適用する
ことを特徴とする内視鏡挿入方向検出方法。 - 内視鏡画像を入力する内視鏡画像入力手段と、前記内視鏡画像から内視鏡の挿入方向を検出するための複数の検出アルゴリズムを備える挿入方向検出手段と、前記検出された挿入方向に基づく挿入補助情報を生成する挿入補助情報生成手段とを備えた内視鏡挿入方向検出装置であって、
前記挿入方向検出手段が適用する検出アルゴリズムを前記内視鏡画像に基づき変更する検出アルゴリズム変更手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡挿入方向検出装置。 - 前記挿入補助情報を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の内視鏡挿入方向検出装置。
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