JP2017038933A - ステレオ計測用画像取得装置及びステレオ計測用画像取得装置の作動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態による内視鏡装置(ステレオ計測用画像取得装置)の全体構成を示している。図1に示すように、内視鏡装置1は、細長な挿入部20を有する内視鏡2と、この内視鏡2の挿入部20を収納する収納部を備えた制御装置であるコントロールユニット3と、装置全体の各種動作制御を実行する際に必要な操作を行うためのリモートコントローラ4と、内視鏡画像や操作制御内容(例えば処理メニュー)等の表示を行う表示装置であるLCD5(液晶モニタ、映像表示部)等で主に構成されている。
(a2)像伝送光学系の幾何学歪み補正テーブル
(b)左右の結像光学系それぞれの焦点距離
(c)左右の結像光学系の主点間の距離
(d)左右の結像光学系それぞれの画像上での光軸位置座標
(B)本内視鏡2にて被写体である被計測物を撮像し、画像を取り込む。
(C)上記の取り込んだ画像を、上記(a1)〜(d)の光学データを基に座標変換する。
(D)座標変換された画像を基に、撮像データのマッチングにより任意の点の三次元座標を求める。
(E)上記三次元座標を基に各種三次元計測を行う。
x/xR={y−(L/2)}/{yR−(L/2)}=z/(−f)・・・(1)
また、直線QL−OLから次式が成立する。
x/xL={y+(L/2)}/{yL+(L/2)}=z/(−f)・・・(2)
この式をx,y,zについて解けば、点Pの三次元座標が得られる。これにより、内視鏡2の撮像面から被写体までの距離(被写体距離)が求まる。
(ステップS103)映像信号処理回路12は、撮像素子2aが出力する映像信号に基づいて、LCD5に静止画像を表示させる(表示を固定させる)。その後、ステップS104の処理に進む。なお、LCD5に静止画像を表示させるのは、光路切り替え中の画像をユーザに見せないためである。また、ここで、LCD5に表示させる画像は、計測用画像取得をユーザに表すメッセージ表示画像などでも良い。
(ステップS104)撮像素子2aは、基準撮像信号を出力する。その後、ステップS105の処理に進む。なお、この基準撮像信号を第1基準撮像信号とする。
(ステップS106)メカニカルシャッター72は、第1の光路を遮蔽している遮蔽部材721を、第1の光路を遮蔽しない位置7212に移動させる。その後、ステップS107の処理に進む。
(ステップS107)撮像素子2aは、重畳撮像信号を出力する。その後、ステップS108の処理に進む。なお、重畳撮像信号は、第1の視点からの光学像と第2の視点からの光学像とが重畳されている撮像信号である。
(ステップS109)撮像素子2aは、基準撮像信号を出力する。その後、ステップS110の処理に進む。なお、この基準撮像信号を第2基準撮像信号とする。
(ステップS112)CPU18は、第1基準撮像信号に基づいた画像と、第2基準撮像信号に基づいた画像と、重畳撮像信号に基づいた画像とを破棄する。その後、映像信号処理回路12は、測定に用いる画像信号を取得出来ていないことを示す画像(エラー画像)をLCD5に表示させ、処理を終了する。
(分離画像)=(重畳撮像信号に基づいた画像)−(第2基準撮像信号に基づいた画像)・・・(3)
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態と第1の実施形態とで異なる点は、光学アダプタが備える光学シャッターの構成のみである。その他の内視鏡装置1の構成は、第1の実施形態における内視鏡装置1の構成と同様である。
(分離画像)=α×{(重畳撮像信号に基づいた画像)−(第2基準撮像信号に基づいた画像)}・・・(4)
α≡1/(TO−TC)・・・(5)
なお、簡略化のためα=1としても良い。
(計測用基準撮像画像)=(第2基準撮像信号に基づいた画像)−β×{(重畳撮像信号に基づいた画像)−(第2基準撮像信号に基づいた画像)}・・・(6)
β≡TC/(TO−TC)・・・(7)
次に、本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態と第2の実施形態とで異なる点は、光学アダプタが3つの開口部を有する絞り部材と、2つの液晶シャッターとを備える点である。その他の内視鏡装置1の構成は、第2の実施形態における内視鏡装置1の構成と同様である。
(ステップS203)映像信号処理回路12は、撮像素子2aが出力する映像信号に基づいて、LCD5に静止画像を表示させる。その後、ステップS204の処理に進む。なお、LCD5に静止画像を表示させるのは、光路切り替え中の画像をユーザに見せないためである。また、ここで、LCD5に表示させる画像は、計測用画像取得をユーザに表すメッセージ表示画像などでも良い。
(ステップS204)撮像素子2aは、基準撮像信号を出力する。その後、ステップS205の処理に進む。なお、この基準撮像信号を第1基準撮像信号とする。
(ステップS206)第1液晶シャッター372は、光を遮断する状態から光を透過する状態に変更する。すなわち、第1液晶シャッター372を開ける。その後、ステップS207の処理に進む。
(ステップS207)撮像素子2aは、第1の重畳撮像信号を出力する。その後、ステップS208の処理に進む。なお、第1の重畳撮像信号は、第1の視点からの光学像と第3の視点からの光学像とが重畳されている撮像信号である。
(ステップS209)第2液晶シャッター373は、光を遮断する状態から光を透過する状態に変更する。すなわち、第2液晶シャッター373を開ける。その後、ステップS210の処理に進む。
(ステップS210)撮像素子2aは、第2の重畳撮像信号を出力する。その後、ステップS211の処理に進む。なお、第2の重畳撮像信号は、第2の視点からの光学像と第3の視点からの光学像とが重畳されている撮像信号である。
(ステップS212)撮像素子2aは、基準撮像信号を出力する。その後、ステップS213の処理に進む。なお、この基準撮像信号を第2基準撮像信号とする。
(ステップS215)CPU18は、第1基準撮像に基づいた画像と、第2基準撮像信号に基づいた画像と、第1の重畳撮像信号に基づいた画像と、第2の重畳撮像信号に基づいた画像とを破棄する。その後、映像信号処理回路12は、測定に用いる画像信号を取得出来ていないことを示す画像をLCD5に表示させ、処理を終了する。
(第1の分離画像)=α1×{(第1の重畳撮像信号に基づいた画像)−(第2基準撮像信号に基づいた画像)}・・・(8)
α1≡1/(TO1−TC1)・・・(9)
なお、簡略化のためα1=1としても良い。
(第2の分離画像)=α2×{(第2の重畳撮像信号に基づいた画像)−(第2基準撮像信号に基づいた画像)}・・・(10)
α2≡1/(TO2−TC2)・・・(11)
なお、簡略化のためα2=1としても良い。
(計測用基準撮像信号に基づいた画像)=(第2基準撮像信号に基づいた画像)−β1×{(第1の重畳撮像信号に基づいた画像)−(第1基準撮像信号に基づいた画像)}−β2×{(第2の重畳撮像信号に基づいた画像)−(第2基準撮像信号に基づいた画像)}・・・(12)
β1≡TC1/(TO1−TC1)・・・(13)
また、β2は、以下の式(14)で表す定数である。
β2≡TC2/(TO2−TC2)・・・(14)
また、本実施形態では、光学アダプタ37は3つの開口部716〜717を有する絞り部材を備えているが、これに限らず、4つ以上の開口部を有する絞り部材を備えていてもよい。
また、本実施形態では、第1の重畳撮像信号と第2の重畳撮像信号とは、2重像の重畳撮像信号であるが、これに限らない。例えば、3重以上のN重像の重畳撮像信号であってもよい。この場合には、N重像の重畳撮像信号から(N−1)重像の重畳撮像信号の差分を取って分離画像を生成する。
次に、本発明の第4の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態と第2の実施形態とで異なる点は、光学アダプタが備える対物光学系の構成のみである。その他の内視鏡装置1の構成は、第2の実施形態における内視鏡装置1の構成と同様である。
・・像伝送光学系、272・・・液晶シャッター、273・・・温度センサ、372・・・第1液晶シャッター、373・・・第2液晶シャッター、700,701,7000・・・絞り部材、711,712,716〜718,1711,1712・・・開口部、713,1713・・・軸、714,1714・・・レバー、721,1721・・・遮蔽部材、2721・・・電源線
Claims (14)
- 第1の視点である主視点からの光学像と、主視点とは別の視点である一つまたは複数の副視点からの光学像とを共通の焦点面に結像する光学系と、
一つまたは複数の前記副視点それぞれの光路を開閉する一つまたは複数の光学シャッターと、
前記焦点面に結像された前記光学像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子と、
一つまたは複数の前記光学シャッターのすべてを閉じた上で、その際に前記撮像素子が出力した前記撮像信号から画像を生成し主視点画像とする主視点画像取得処理部と、
一つまたは複数の前記光学シャッターの一つを開いた上で、その際に前記撮像素子が出力した前記撮像信号から一つまたは複数の画像を生成しステレオ重畳画像とする重畳画像取得処理部と、
を備えることを特徴とするステレオ計測用画像取得装置。 - 複数の視点からの前記光学像が前記焦点面に結像している場合と、一つの視点からの前記光学像のみが前記焦点面に結像している場合とで、前記撮像信号取得のための露光条件設定を切り替える設定部
を備えることを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記撮像素子は、表示用に用いる前記撮像信号と、計測用に用いる前記撮像信号とをそれぞれ出力し、
前記表示用に用いる前記撮像信号を出力する場合と、前記計測用に用いる前記撮像信号を出力する場合とで、前記撮像信号取得のための露光条件設定を切り替える設定部
を備えることを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記主視点画像取得処理部が生成した前記主視点画像を表示する映像表示部
を備えることを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記映像表示部は、前記光学シャッターが開閉を切り替えている際には当該切り替え中に前記撮像素子が出力した前記撮像信号に基づいた画像を表示しないことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。
- 光学系を取り替えることが出来るアダプタ式光学系を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記光学系は、第1の視点からの第1の光学像を前記焦点面に結像する第1の光路と、第2の視点からの第2の光学像を前記焦点面に結像する第2の光路とを備え、前記光学シャッターは、前記第1の光路と前記第2の光路とに対応して配置された2つの開口部を有する絞り部材と、2つの前記開口部のうち一方の前記開口部を遮蔽可能な遮蔽部材とを備え、
前記遮蔽部材は、前記開口部を塞がない位置に退避可能である
ことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記光学シャッターはMEMSからなる
ことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記光学シャッターは電気光学シャッターである
ことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記電気光学シャッターは液晶シャッターである
ことを特徴とする請求項9に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記主視点画像もしくは前記ステレオ重畳画像のいずれかに基づいてぶれを検出するぶれ検出部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記主視点画像取得処理部は、前記重畳画像取得処理部が前記ステレオ重畳画像を取得する前に、一つまたは複数の前記光学シャッターのすべてを閉じた上で、その際に前記撮像素子が出力した前記撮像信号から第1の主視点画像を生成し、前記重畳画像取得処理部が前記ステレオ重畳画像を取得した後に、一つまたは複数の前記光学シャッターのすべてを閉じた上で、その際に前記撮像素子が出力した前記撮像信号から第2の主視点画像を生成するものであって、
前記ぶれ検出部は、前記第1の主視点画像及び前記第2の主視点画像に基づいてぶれを検出する
ことを特徴とする請求項11に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 前記主視点画像と、一つまたは複数の前記ステレオ重畳画像とを用いて三角測量の原理で被写体の3次元座標を算出するステレオ計測処理部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のステレオ計測用画像取得装置。 - 第1の視点である主視点からの光学像と、主視点とは別の視点である一つまたは複数の副視点からの光学像とを共通の焦点面に結像する光学系を有するステレオ計測用画像取得装置の作動方法であって、
一つまたは複数の前記副視点それぞれの光路を開閉する一つまたは複数の光学シャッターを駆動する駆動ステップと、
前記焦点面に結像された前記光学像を撮像して撮像信号を出力する撮像ステップと、
一つまたは複数の前記光学シャッターのすべてを閉じた上で、その際に前記撮像ステップで出力した前記撮像信号から画像を生成し主視点画像とする主視点画像取得処理ステップと、
一つまたは複数の前記光学シャッターの一つを開いた上で、その際に前記撮像ステップで出力した前記撮像信号から一つまたは複数の画像を生成しステレオ重畳画像とする重畳画像取得処理ステップと、
を含むことを特徴とするステレオ計測用画像取得装置の作動方法。
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