JP4373038B2 - 計測用プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡画像を用いて画像処理により計測を行う計測内視鏡装置で記録された計測画像をパソコン上で取り扱うことができる計測用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内視鏡によって被検物をさらに詳細に調べるためには、その被検物を計測することが必要であり、このような要求を満足するために、従来から内視鏡を用いて被検物の計測が可能な計測手段が様々な提案によって開示されている。
【０００３】
例えば、特開平１０−２４８８０６号公報に記載の提案では、ステレオ計測による計測内視鏡装置が示されている。また、本出願人が先に出願した特願２０００−１０１１２２号に記載の提案では、光学アダプタの種類によって異なる計測手法を、光学アダプタの種類に応じて自動的に選択して実行する計測内視鏡装置が示されている。
【０００４】
前者の特開平１０−２４８８０６号公報に記載の計測内視鏡装置では、内視鏡本体に、被検物を撮像して計測を行うのに必要な２つの光学系を有する光学アダプタを着脱自在に設け、光学アダプタ内の２つのレンズ系の画像を１つの撮像素子上に結像し、少なくともこの得られた内視鏡画像を用いた画像処理により計測を行うもので、光学アダプタの光学データを記録した記録媒体から情報を読み込む処理と、内視鏡本体の撮像系の位置誤差を基に光学データを補正する処理と、補正した光学データを基に計測する画像を座標変換する処理と、座標変換された２つの画像を基に２画像のマッチングにより任意の点の３次元座標を求める処理と、を行う計測処理手段を有して構成されている
上記構成の計測内視鏡装置においては、前記光学アダプタを介して撮像素子により取り込まれた被検物（被写体）の２つの画像を座標変換して求めた２つの画像情報を基に、２画像のマッチングにより被検物上の任意の点の３次元座標を求める。これにより、安価でしかも計測精度の優れた計測内視鏡装置の実現を可能にしている。
【０００５】
一方、後者の特願２０００−１０１１２２号に記載の計測内視鏡装置は、内視鏡先端部に設けられた接続部と、前記接続部に着脱可能な被写体像を撮像素子に結像させる複数種の光学アダプタと、前記光学アダプタの１つを接続し、前記撮像素子の画像信号を画像処理により計測を行う計測内視鏡装置において、前記複数の光学アダプタに予め関係付けられた表示データにて、選択操作するメニュー表示処理と、前記メニュー表示処理による選択結果に基づいて、計測処理を行う計測処理手段とを有して構成されている。
【０００６】
上記構成の計測内視鏡装置においては、前記メニュー上で光学アダプタを選択すると、その光学アダプタに対応した計測方法が自動的に選択され、計測を実行する場合は内視鏡操作部に設けた計測実行スイッチを押下するのみで、前記選択された計測方法に対応した計測処理を実行させることが可能となる。
【０００７】
また、上記公報にある実施例の中で複数の光学アダプタそれぞれについてキャリブレーション処理を行なった結果を外部記憶媒体であるコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカードに計測環境データとして保存しておき、前記メニュー上で適切な光学アダプタを選択することで該当する光学アダプタに合った前記計測環境データが使用される構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
通常、計測画像は、ビデオ内視鏡本体、対物レンズを有する計測用光学アダプター、ビデオ内視鏡から出力される信号をＴＶ信号に変換するためのカメラコントロールユニツト（ＣＣＵ）、ＴＶ信号をデジタル信号に変換して記録するための記録装置の種類あるいは個体の違いによって画像の写り具合の特性が変化する。このために、計測内視鏡装置の設定を、計測画像を撮影したときのそれぞの装置の組み合わせに適した状態になるようにさまざまな計測環境の設定を行なわなければ、正しく計測を行うことができない。
【０００９】
したがって、計測を行う装置やシステムでは、実際に計測値を算出する処理の前に、計測画像を補正するために必要なデータを作成する処理も重要であり、またこの処理は画像を記録する装置に依存する特性があることから、画像を記録する装置に上記の計測に関する処理が組み込まれていたので、従来では、一旦記録された画像で再計測を行おうとした場合、この装置上でしか計測を行うことができなかった。あるいは、記録装置の個体差が無い場合には、他の装置で記録した画像を別の装置上で計測することも可能であったが、やはり計測内視鏡装置上で再計測を行うことに限られていた。
【００１０】
また、最近では、さまざまな計測の用途に合うように、内視鏡本体、光学アダプタやＣＣＵや画像記録装置などの種類も増えてきたのに伴って、さまざまな装置の組み合わせ（計測環境）で記録された計測画像で再計測を行なう機会が増えてきている。
【００１１】
また、記録した画像をパソコンに取り込んだり、表示したりするだけでなく、これらの動作が簡単にできるようなパソコン用のソフトウェアも数多く商品化されている。
【００１２】
よって、多数種にわたる計測画像もこのようなパソコン用のソフトウェアで管理することが一般的になってきているが、パソコン上で計測環境の設定を行えるようにする手段と処理が無かったために、パソコンに取り込まれた計測画像をパソコン上で再計測させることはできなかった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測内視鏡装置で記録された計測画像をパソコン上で再計測を行なえるようにして、検査の作業効率を向上させることのできる計測用プログラムを提供することを目的としている。
【００１４】
また、パソコンにはさまざまな計測環境で記録された画像が取り込まれ、それに適した計測環境の設定にする必要があるが、誤った計測環境で計測を行なってしまうことを防止することができるとともに、簡単な操作で正しい計測環境で再計測ができるようにすることによって、計測環境を意識しなくてもすぐに再計測が行え、その時の操作性を向上させることができる計測用プログラムを提供することも目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の計測用プログラムは、ステレオ計測アダプタを介して撮像された視差を有する二枚の画像を備えたステレオ画像データと、前記ステレオ計測アダプタの光学特性を示す校正データと、前記校正データの種類を示す計測環境情報と、を有する画像ファイルを取得可能な画像取得ステップと、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されているか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップが、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されていると判別したとき、前記判別ステップによって校正データが付加されていると判別された画像ファイルに付加されている校正データを、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルから読み出すステップと、前記判別ステップが、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されていないと判別したとき、前記計測環境情報を参照して、前記計測環境情報に対応した校正データが、少なくとも１つの任意の校正データが記録されている記録媒体に記録されているか否かを判断するステップと、前記計測環境情報に対応した校正データが前記記録媒体に記録されていると判断されたとき、前記計測環境情報に対応した校正データを前記記録媒体から読み出すステップと、読み出した校正データに基づいて、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルが有する前記ステレオ画像データに含まれる幾何学的歪みを補正して補正ステレオ画像データを生成するステップと、前記補正ステレオ画像データが備えた前記二枚の画像間におけるマッチング処理を行うステップと、前記マッチング処理の結果と前記読み出した校正データとに基づいて前記補正ステレオ画像データの任意の点における三次元座標を算出するステップと、前記三次元座標を用いて被写体を計測するステップとを備えて構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１７】
図１ないし図１５は本発明の一実施の形態に係わり、図１は計測内視鏡装置のシステム構成を示す斜視図、図２は図１の計測内視鏡装置の電気的回路構成を示すブロック図、図３は図１のリモートコントローラの構成を示す斜視図、図４はステレオ計測アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図４のステレオ計測アダプタを付けた内視鏡画像を示す図、図７は図４のステレオ計測アダプタのマスク形状の画像を示す図、図８は通常光学アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図、図９は図８のＡ−Ａ線断面図、図１０は図９の通常光学アダプタを付けた内視鏡画像を示す図、図１１はサムネイル画面の表示例を示す図、図１２はステレオ光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図、図１３は通常光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図、図１４は本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第１のフローチャート、図１５は本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第２のフローチャートである。
【００１８】
（構成）
本実施の形態の計測内視鏡装置１０のシステム構成を説明すると、該計測内視鏡装置１０は、図１に示すように、撮像素子を内蔵し複数のステレオ計測用光学アダプタと通常計測用光学アダプタを着脱自在に構成された内視鏡挿入部１１と、該内視鏡挿入部１１を収納するコントロールユニット１２と、該計測内視鏡装置１０のシステム全体の各種動作制御を実行するのに必要な操作を行うリモートコントローラ１３と、内視鏡画像、あるいは操作制御内容（例えば処理メニュー）等の表示を行う液晶モニタ（以下、ＬＣＤと記載）１４と、通常の内視鏡画像、あるいはその内視鏡画像を擬似的にステレオ画像として立体視可能なフェイスマウントディスプレイ（以下、ＦＭＤと記載）１７及び該ＦＭＤ１７に画像データを供給するＦＭＤアダプタ１８とを含んで構成されている。
【００１９】
さらに図２を参照しながら該装置のシステム構成を詳細に説明する。図２に示すように、前記内視鏡挿入部１１は、内視鏡ユニット２４に接続され、この内視鏡ユニット２４は、例えば図１に示すようにコントロールユニット１２内に搭載される。この内視鏡ユニット２４は、図示はしないが撮像時に必要な照明光を得るための光源装置と、前記内視鏡挿入部１１を電気的に自在に湾曲させるための電動湾曲装置とを含んで構成されている。
【００２０】
内視鏡挿入部先端の固体撮像素子４３（図５参照）からの撮像信号は、カメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記載）２５に入力される。該ＣＣＵ２５は、供給された撮像信号をＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換し、前記コントロールユニット１２内の主要処理回路群へと供給する。
【００２１】
前記コントロールユニット１２内に搭載された主要回路群は、例えば図２に示すように、主要プログラムに基づき各種機能を実行し動作させるように制御を行うＣＰＵ２６，ＲＯＭ２７，ＲＡＭ２８，ＰＣカードインターフェイス（以下、ＰＣカードＩ／Ｆと記載）３０，ＵＳＢインターフェイス（以下、ＵＳＢＩ／Ｆと記載）３１，ＲＳ−２３２Ｃインターフェイス（以下、ＲＳ−２３２ＣＩ／Ｆと記載）２９，音声信号処理回路３２及び映像信号処理回路３３とを含んで構成されている。
【００２２】
前記ＲＳ−２３２ＣＩ／Ｆ２９は、ＣＣＵ２５，内視鏡ユニット２４及びリモートコントローラ１３にそれぞれ接続され、ＣＣＵ２５，内視鏡ユニット２４の制御及び、動作指示を行うリモートコントローラ１３による操作に基づく動作制御するのに必要な通信をそれぞれ行うためのものである。
【００２３】
前記ＵＳＢＩ／Ｆ２１は、該コントロールユニット１２とパーソナルコンピュータ２１とを電気的に接続するためのインターフェイスであり、該ＵＳＢＩ／Ｆ２１を介して接続した場合には、パーソナルコンピュータ２１側でもコントロールユニット１２における内視鏡画像の表示指示や計測時における画像処理等の各種の指示制御を行うことが可能であり、またコントロールユニット１２，パーソナルコンピュータ２１間とで各種の処理に必要な制御情報やデータ等の入出力を行うことが可能である。
【００２４】
また、前記ＰＣカードＩ／Ｆ３０は、ＰＣＭＣＩＡメモリカード２２及びコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード２３が着脱自由に接続されるようになっている。つまり、上記いずれかのメモリカードが装着された場合には、ＣＰＵ２６による制御によって、記録媒体としてのメモリーカードに記憶された制御処理情報や画像情報等のデータを再生し、該ＰＣカードＩ／Ｆ３０を介してコントロールユニット内に取り込むことができ、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータを該ＰＣカードＩ／Ｆ３０を介してメモリカードに供給して記録することができる。
【００２５】
前記映像信号処理回路３３は、ＣＣＵ２５から供給された内視鏡画像とグラフィックによる操作メニューとを合成した合成画像を表示するように、ＣＣＵ２５からの映像信号とＣＰＵ２６の制御により生成される操作メニューに基づく表示信号とを合成処理し、さらにＬＣＤ１４の画面上に表示するのに必要な処理を施してＬＣＤ１４に供給することにより、内視鏡画像と操作メニューとの合成画像がＬＣＤ１４に表示される。なお、映像信号処理回路３３では、単に内視鏡画像、あるいは操作メニュー等の画像を単独で表示するための処理を行うことも可能である。
【００２６】
前記音声信号処理回路３２は、マイク２０により集音されて生成され、メモリカード等の記録媒体に記録する音声信号、あるいはメモリカード等の記録媒体の再生によって得られた音声信号が供給され、供給された音声信号に再生するのに必要な処理（増幅処理等）を施し、スピーカ１９に出力する。これにより、スピーカ１９によって音声信号が再生される。
【００２７】
前記ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７に格納されているプログラムを実行し、目的に応じた処理を行うように各種の回路部を制御してシステム全体の動作制御を行う。
【００２８】
次に、図３を参照しながらリモートコントローラ１３の構成とその操作に基づくＣＰＵ２６のプログラム動作制御例を説明する。
【００２９】
本実施の形態の計測内視鏡装置１０に用いられるリモートコントローラ１３は、計測時等の使用時における操作性をより向上させるための改良がなされている。
【００３０】
リモートコントローラ１３は、図３に示すようにジョイスティック４７，レバースイッチ４８，フリーズスイッチ４９，ストアースイッチ５０及び計測実行スイッチ５１を少なくとも上面に併設して構成され、つまり、使用者にとって操作し易い配置形態が採用されている。
上記構成のリモートコントローラ１３において、ジョイスティック４７は内視鏡先端部の湾曲動作を行うスイッチであり、３６０度のいずれの方向に自在に操作指示を与えることが可能である。また、レバースイッチ４８は、グラフィック表示される各種メニュー操作や計測を行う場合のポインター操作を行うためのスイッチであり、前記ジョイスティックスイッチ４７と略同形状に構成されたものである。フリーズスイッチ４９は、ＬＣＤ１４に表示された内視鏡動画画像を静止画像として表示する際に用いられるスイッチである。ストアースイッチ５０は、前記フリーズスイッチ４９の押下によって静止画像を表示した場合に、該静止画像をＰＣＭＣＩＡメモリカード２２（図２参照）に記録する場合に用いられるスイッチである。また、計測実行スイッチ５１は、計測ソフトを実行する際に用いられるスイッチである。
【００３１】
なお、前記フリーズスイッチ４９，ストアースイッチ５０及び計測実行スイッチ５１は、例えばオン／オフの押下式を採用して構成されている。また、前記レバースイッチ４８には、上記以外の機能を割り当てることも可能である。
【００３２】
例えば、レバースイッチ４８を右に倒すと画像のズームＵＰ機能、レバーを左に倒すとズームＤＯＷＮ機能を実行することができるようにこれらの機能を該レバースイッチ４８に割り当てて構成しても良い。また、通常、ズーム画像で計測を行った場合は画像の倍率が変化しているため正しく計測できない。このような場合は、前記計測実行スイッチ５１を押下すると、ＣＰＵ２６はこの操作信号を受け、瞬時ズーム機能を解除して、画像をフリーズしてから計測を実行するように制御する。なお、これ以外の方法としては、ズーム倍率を考慮して画像のまま計測できるように制御するようにしても良い。
【００３３】
次に、本実施の形態の計測内視鏡装置１０に用いられるステレオ計測アダプタの構成を図４ないし図６を参照しながら説明する。
【００３４】
図４及び図５はステレオ計測アダプタ３７を内視鏡先端部３９に取り付けた状態を示しており、該ステレオ計測アダプタ３７は、固定リング３８の雌ねじ５３により内視鏡先端部３９の雄ねじ５４と螺合することによって固定されるようになっている。
【００３５】
また、ステレオ計測アダプタ３７の先端には、一対の照明レンズ３６と２つの対物レンズ３４，対物レンズ３５が設けられている。２つの対物レンズ３４，３５は、内視鏡先端部３９内に配設された撮像素子４３上に２つの画像を結像する。この得られた撮像信号は、電気的に接続された信号線４３ａ，内視鏡ユニット２４を介してＣＣＵ２５に供給され、該ＣＣＵ２５により映像信号に変換された後に映像信号処理回路３３に供給されることにより、その結果、例えば図６に示すような画像がＬＣＤ１４に表示される。
【００３６】
本実施の形態の計測内視鏡装置１０は、ステレオ計測を行う場合、図７に示すような白い被写体を撮像した内視鏡画像を用いて、例えばステレオ計測アダプタ３７の光学データを記録した記録媒体（例えばコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード）から取り込まれた光学データに基づき被計測物のステレオ計測処理を実行する。
【００３７】
該計測内視鏡装置１０によるステレオ計測は、前記ステレオ計測アダプタ３７の光学データを記録した記録媒体（例えばコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード）から光学情報を読み込む第１の処理と、前記内視鏡先端部３９の撮像素子４３とステレオ計測アダプタ３７との位置情報を読み込む第２の処理と、前記位置情報と生産時に求めた主となる内視鏡と当ステレオ計測アダプタ３７の位置情報から位置誤差を求める第３の処理と、前記位置誤差から前記光学データを補正する第４の処理と、前記補正した光学データを基に計測する画像を座標変換する第５の処理と、座標変換された画像を基に２画像のマッチングにより任意の点三次元座標を求める第６の処理とを少なくとも実行することにより行われる。
【００３８】
ＣＰＵ２６は、例えば前記第１〜第４の処理をステレオ計測アダプタ３７に対して一度実行し、結果をコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード２３上に計測環境データとして記録しておくように制御する。これ以降に、ステレオ計測を実行するときは、ＣＰＵ２６は、前記計測環境データをＲＡＭ上にロードして前記第５,第６，第７の処理を実行するように制御する。
【００３９】
なお、前記内視鏡先端３９の撮像素子４３とステレオ光学アダプタ３７との位置情報を読み込む第２の処理を行う場合は、図７に示すように図示しない光学アダプタに設けたマスクの形状を取り込み、生産時のマスクの形状と位置を比較することにより行う。この場合、前記マスク形状の取り込みは、白い画像を取り込む（白い紙などを映す）ことにより行う。このときの白色画像の明るさは、ＣＣＵ２５のゲインとシャッター速度で決まる。
【００４０】
通常はＣＣＵ２５のゲイン及び撮像素子４３のシャッター速度が自動的に最適な条件となるように制御されているが、前記マスク形状を取り込む場合はＣＣＵ２５のゲインは低く、撮像素子４３のシャッター速度が速く設定されてしまう傾向があり、画像が暗くなりマスク形状がはっきりと撮れなくなり、計測精度に悪影響を及ぼしてしまう。よって、本実施の形態では、ＣＣＵ２５のゲインとシャッター速度を固定させるようにＣＰＵ２６の制御によって実施するようにしている。これにより、確実にマスクの形状を撮り込むことができ、計測精度が低下しない。
【００４１】
計測の準備が整うと、例えば図６上のクラック４４の長さを測る場合には、左画像上でクラック４４の上を折れ線でなぞるように計測点を指定する。ＣＰＵ２６は、新たな計測点が指定されるごとに右画像上でそれぞれの対応点を探索し、計測点と対応点の座標から各点での三次元座標を求め、それらの三次元座標から隣り合う二点間の距離を計算し、それらの合計を算出することでクラック４４の全長としてその長さをＬＣＤ１４上に表示する。
【００４２】
次に、本実施の形態の計測内視鏡装置１０に用いられる通常光学アダプタの構成を図８ないし図１０を参照しながら説明する。
【００４３】
図８及び図９は通常光学アダプタ４２を内視鏡先端部３９に取り付けた状態を示しており、該通常光学アダプタ４２は、固定リング３８の雌ねじ５３により内視鏡先端部３９の雄ねじ５４と螺合することによって固定されるようになっている。
【００４４】
また、通常光学アダプタ４２の先端には、一対の照明レンズ４１と対物レンズ４０が設けられている。対物レンズ４０は、内視鏡先端部３９内に配設された撮像素子４３上に画像を結像する。この得られた撮像信号は、前記ステレオ計測アダプタ３７と同様に電気的に接続された信号線４３ａ，内視鏡ユニット２４を介してＣＣＵ２５に供給され、該ＣＣＵ２５により映像信号に変換された後に映像信号処理回路３３に供給されることにより、その結果、例えば図１０に示すような画像がＬＣＤ１４に表示される。
【００４５】
本実施の形態の計測内視鏡装置１０は、通常光学アダプタを用いた計測を行う場合、比較計測による方法を用いることによって行う。つまり、比較計測は、画面の中にある解っている寸法を基準にして計測する方法である。
【００４６】
例えば、図１０に示す円の直径がわかっている場合には、円の直径の両端にポインターを置き２点間の長さＬ1 ４５を入力する。知りたい寸法Ｌ2 ４６は、Ｌ1の画面上の大きさからＣＰＵ２６による演算処理によって比率で求める。また、このときにレンズのディストーション特性の情報を基に、ディストーション補正を行い、より正確に寸法を求めるように調整される。レンズのディストーション特性は、予めＲＯＭ２７上に記録しておき、ＣＰＵ２６は、選択された通常光学アダプタ４２に対応したデータをＲＡＭ２上にロードするようにして比較計測が実行される。
【００４７】
また、本計測内視鏡では、複数のステレオ計測アダプタの設定を保存しておくために、前記計測環境データを脱着自在なコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード２３上に記録するように制御される。
【００４８】
この計測環境データには、計測環境情報と校正データと変換テーブルと逆変換テーブルで構成されている。
【００４９】
計測環境情報には、計測環境データの種類、つまり校正データや変換テーブルの種類を示す情報であるため、例えば以下のような情報が含まれている。
【００５０】
・ステレオ計測アダプタの種類および個体識別番号
・内視鏡挿入部の種類および個体識別番号
・ＮＴＳＣなどのＴＶタイプ
・ＣＣＵの種類
・ビデオキャプチャー回路の種類
ＣＣＵの種類、ビデオキャプチャー回路の種類は、計測内視鏡装置の一モジユールとして装備されていることが多いので、この場合はこれらを計測内視鏡装置の種類と読み替えてもよい。
【００５１】
校正データには、ステレオ計測アダプタの生産工程で測定された光学特性を示す光学データを、実際に計測で使用する計測内視鏡に適した情報に補正したもので構成されているため、以下の内容が含まれている。
【００５２】
・生産工程のデータ測定で使用した内視鐘とこの光学アダプタとの組み合わせにおける取り付け具合の位置情報・実際に計測で使用する内視鏡とこの光学アダプタとの組み合わせにおける取り付け具合の位置情報
・生産工程のデータ測定で求められた２つの光学系の幾何学的歪み補正式に対して、上記２つの取り付け具合の位置情報から位置ずれ補正が行われた補正式
・生産工程のデータ測定で求められた２つのレンズにおける光軸の位置座標に対して、上記２つの取り付け具合の位置情報から位置ずれ補正が行われた光軸の位置座標
・生産工程のデータ測定で求められた２つのレンズにおける光軸間の距離
・生産工程のデータ測定で求められた２つのレンズ系の焦点距離
計測環境データに含まれる変換テーブルとは、上記校正データを用いて、木内視鏡装置で撮影した計測画像に対して幾何学的歪み補正を行うための変換テーブルのことであり、このテーブルを用いると歪み補正後の補正画像を作成できる。
【００５３】
また、計測環境データに含まれる逆変換テーブルとは、前記補正画像上の座標に対する補正前の元画像上の座標を求めるための逆変換テーブルのことである。
【００５４】
さらに、本計測内視鏡では、撮影した画像をＣＰＵ２６の制御によってＰＣＭＣＩＡメモリカード２２上に、計測で使用する校正データと計測環境情報とともに記録する。
【００５５】
また、本計測内視鏡では、本装置に登録されている複数の計測環境データの中から選択したものに含まれる校正データと計測環境情報を、画像を記録するための前記ＰＣＭＣＩＡメモリカード２２や、前記計測環境データを記録するための前記コンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカードとは別の着脱自在なメモリカード上に記録することもできる。
【００５６】
本実施の形態は、計測内視鏡装置でＰＣＭＣＩＡメモリカード２２上に記録され、校正データと計測環境情報が付いている計測画像をパソコン上に取り込み、この画像を撮影したときの計測内視鏡装置と同じ計測環境の設定をパソコン上で行って、パソコン上でも同じ計測を行うことができるソフトウェアに関するものであり、この形態について以下に説明する。
【００５７】
本実施の形態におけるパソコン用のソフトウェアは、計測内視鏡装置１０で記録された画像をパソコンの中に取り込んで管理する第一の処理と、管理している画像の中から１枚を選択して計測機能を呼び出す第二の処理と、記録媒体に記録されている校正データと計測環境情報をパソコンの中で管理する第三の処理と、計測画像に適した校正データを関連付ける第四の処理と、画像に含まれる幾何学的歪みを補正するための変換テーブルを作成する第五の処理と、計測用に撮影した画像を変換テーブルを用いて座標変換をおこない補正画像を作成する第六の処理と、補正画像を基にして任意の点で左右２画像のマッチングを行う第七の処理と、マッチングによって求まった左右２つの座標と光軸の位置座標と焦点距離から三次元座標を求める第ハの処理と、任意の複数点の三次元座標からある二点間距離や面積などの計測値を求める第九の処理とで構成されており、これらを実行することにより計測が行われる。
【００５８】
パソコンに計測画像が記録されたメモリカードを装着して、本ソフトウェアでこの中の画像を選択すると、前記第１の処理によって、本ソフトウェアで管理しているパソコン内のフォルダの中にこれらの画像が複製される。この処理が終了すると、図１１に示すような本ソフトウェアのサムネイル画面の中に、先ほど複製した画像のサムネイル５５が表示される。また、複製した画像ファイルのヘッダにステレオ計測用の画像か比較計測用の画像を示す記号が記録されている場合には、それに応じてステレオ計測アイコン５６や比較計測アイコン５７が各サムネイル５５上に表示される。
【００５９】
そして、サムネイル画面上の中から計測したい画像を選択して、メニューバー５８の中から図示はしないが計測実行メニューを選択したり、ツールバー５９の中から計測実行ボタン６０を押したり、サムネイル上のステレオ計測アイコン５６や比較計測アイコン５７を押すと、前記第２の処理によって各計測機能が呼び出され、計測の準備が整うと、図１２に示すようなステレオ計測画面や、図１３に示すような比較計測画面になる。
【００６０】
図１２は、各種計測機能を実行するための各種メニューボタン６１や、操作に関するメッセージ等を表示するメッセージ表示欄６３や、計測を行った結果（数値）を表示する各種数値表示欄６２、さらに計測画像上から左右２つの計測可能な視野領域６４を切り取り、この計測画面上に貼り付けて表示されている例を示している。
【００６１】
図１３は、図１２と同様に、各種メニューボタン６５、メッセージ表示欄６７、各種数値表示欄６６、及び計測画像６８が表示されている例を示している。
【００６２】
計測内視鏡装置では複数の計測環境データを登録しており、これらの各計測環境データに含まれる変換テーブルと逆変換テープルの総容量は、例えば１２Ｍｂｙｔｅになる。したがって、ステレオ計測アダプタを本装置に３つ登録すると、１２Ｍｂｙｔｅ×３＝３６Ｍｂｙｔｅとなる。計測内視鏡装置では、ＣＰＵなどの制約から計測環境データの作成に時間がかかり、また、数種類の光学アダプタを用いながらさまざまな計測を行うという場合が多いことから、計測内視鏡装置に搭載されているフラッシュＲＯＭやコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカードの容量の範囲内で記録できるだけの数個の計測環境データをあらかじめ作成していた。
【００６３】
これに対して、最近市販されているパソコンの処理速度は、計測内視鏡装置と比較すると数倍〜数十倍速い。これにより、パソコンで計測環境データを作成すると、数秒から数十秒で完了する。また、ＰＣでは数多くの画像を管理しておくという性格上、かなり多くの種類の計測環境データを取り扱う必要がある。よって、画像を選択して計測を実行するたびに、画像に付いている校正データから計測環境データを作成するようにすることで、一つ分の計測環境データの容量を確保しておくだけでよくなる。
【００６４】
さらに、計測環境データの作成に必要な校正データは、数十Ｋｂｙｔｅときわめて小容量である場合が多いので、複数の校正データをパソコン内に保存しておきやすくなり、これにより多数の計測環境を登録しておくことが可能となる。したがって、たとえ画像に校正データが付いていなかったとしても、校正データのリストから適当なものを選択することで計測環境データを作り出し再計測が可能になるという利便性がある。
【００６５】
ここで、パソコン内に登録されている複数の計測環境データと校正データは、以下の２つの方法によって簡単に登録できる。
【００６６】
一つ目の方法は、計測環境情報と校正データが付いている計測画像を選択して計測を実行するときに、既に登録されている計測環境データの中に選択した画像と同じ計測環境のものが存在するかどうかを検索し、同じものが登録されていないならば、画像に付いている計測環境情報と校正データを自動的に本ソフトウェアが管理しているフォルダの中に複製してこれを登録する。
【００６７】
二つ目の方法では、計測内視鏡装置でここに登録されている計測環境データの中から適当なものを選択して、着脱自在な記録媒体に計測環境情報と校正データを記録したものをあらかじめ用意する。あるいは、本ソフトウェアで登録されている計測環境の中から適当なものを選択して、着脱自在な記録媒体に計測環境情報と校正データを記録したものを用意する。このように準備した記録媒体をパソコンに装着し、本ソフトウェアでここに記録されている適当な計測環境情報と校正データを選択して、本ソフトウェアが管理しているフォルダの中に複製してこれを登録する。
【００６８】
以上により、本ソフトウェアで対応している計測環境ならば、さまざまな計測内視鏡装置で記録したどんな計測画像でも簡単に計測環境の設定を行うことができ、迅速に再計測を行えるようになる。
【００６９】
（作用）
図１４、図１５を参照して、本実施形態のソフトウェアの特徴となる制御動作を詳細に説明する。
【００７０】
計測内視鏡装置で記録された計測画像を本ソフトウェアで取り込み、図１１の画面からマウスやキー操作などによって適当なサムネイルを１枚選択する。そして、メニューバー５８の中の計測実行メニューを選択したり、ツールバー５９の中から計測実行ボタン６０を押したり、またはサムネイル上のステレオ計測アイコン５６や比較計測アイコン５７を押すと、図１４に示すルーチンのプログラムが実行される。
【００７１】
図１４に示すルーチンが実行されたら、ステップＳ１１１の判断処理で、選択した画像ファイルのヘッダを参照して計測内視鏡装置で記録された画像か否かの判断を行い、計測内視鏡装置で記録された画像である場合にはステップＳ１１２判断処理でその画像がステレオ計測画像か否かの判断を画像のヘッダを参照して行う。
【００７２】
ここで、ステレオ計測画像である場合は、ステップＳ１１３の判断処理でこの画像ファイルのヘッダに計測環境情報が付いているか否かの判断を行い、これが記録されている場合には、ステップＳ１１４の判断処理で画像に付いている校正データが本ソフトウェアで対応しているか否かを判断し、対応している場合にはステップＳ１１６の処理へ進む。ステップＳ１１４の判断処理で画像に付いている校正データが本ソフトウェアで対応していない場合は、ステレオ計測を行うことができないことを表示して、別の画像を選択するように図１１の画面に戻る。
【００７３】
また、ステップＳ１１６の判断処理で、パソコンの中に既に登録されている計測環境データベースの中に記録されている計測環境データの中にこの画像と同じ計測環境情報のものがあるか否かを判断して、同じものがある場合にはステップＳ１１８へ進む。ステップＳ１１６の判断処理で、同じものがない場合には画像に付いている計測環境情報と校正データをデータベースの中に登録してからステップＳ１１８へ進む。
【００７４】
ステップＳ１１８の判断処理で、現在既に作成され設定されている計測環境データと同じ計測環境情報か否かを判断し、同じであればステップＳ１１９の判断処理で、画像に付いている校正データの中に含まれている視野領域の位置情報と、現在の計測環境データに含まれる視野領域の位置情報の差があらかじめ定めた閾値よりも小さいかどうかを判断する。
【００７５】
ステップＳ１１９の処理で閾値よりも小さい場合は、現在の設定の計測環境データを読み込んで、ステップＳ１２１のステレオ計測処理を行うようにする。
【００７６】
また、ステップＳ１１８の判断処理で現在の計測環境データとは異なる場合や、ステップＳ１１９の判断処理で閾値よりも大きい場合は、この画像ファイルのヘッダに付いている校正データを使用して計測環境データを新しく作成しなおして、ステップＳ１２１のステレオ計測処理を行うようにする。
【００７７】
ステップＳ１２１でステレオ計測の準備が完了すると、図１２の画面で待機状態になり、この画面で計測を行うとその計測結果が表示される。
【００７８】
また、この画面を閉じると、図１１の画面に戻り、別の画像を選択できるようになる。
【００７９】
一方、ステップＳ１１３の判断処理で計測画像に計測環境情報と校正データが付いていない場合には、この画像に適した計測環境データを手動で選択して計測できる状態にするためにＳ１２３へ進み、図１５に示すルーチンのプログラムが実行される。
【００８０】
ステップＳ２０１で、既に登録されている校正データの中から適当なものを選択するか、別の記録媒体に記録されている校正データを使用するか、または計測を終了するかをユーザに選択させる。
【００８１】
既に登録されている校正データの中から適当なものを選択する場合は、ステップＳ２０３で計測環境データベースの中に登録されている校正データのリストを表示し、ステップＳ２０４でユーザにその中から適当なものを選択させる。次に、ステップＳ２０５で、画像に計測環境情報が付いているか否かを判別し、付いていればステップＳ２０６の判断処理で画像ファイルに記録されている計測環境情報の内容と、ユーザが選択した校正データの計測環境情報の内容とが一致しているか否かを判別する。ステップＳ２０６で一致していれば、ステップＳ２０９に進む。
【００８２】
また、ステップＳ２０６で一致していなければ、選択した校正データを使用することはできないことを表示し、別の校正データを選択させるようにするためにステップＳ２０１へ戻る。
【００８３】
一方、ステップＳ２０５で、画像に計測環境情報が付いていない場合には、選択した校正データにおける計測環境情報を内容をユーザに再確認させてステップＳ２０９へ進む。
【００８４】
そして、ステップＳ２０９で、リストから選択した校正データを使用して計測環境データを作成してステレオ計測処理を実行する。
【００８５】
また、ステップＳ２０１で、データベースからではなく別の記録媒体に記録されている校正データを使用するとした場合は、校正データが記録されている記録媒体をパソコンに挿入し、ステップＳ２１２でその中にある校正データのリストを表示する。
【００８６】
そして、ユーザがこの中から適当なものを選択した後で、ステップＳ２１４の判断処理で選択した校正データが本ソフトウェアに対応しているかどうかを判断する。ステップＳ２１４で対応している場合は、ステップＳ２１５で画像に計測環境情報が付いているか否かを判別し、付いていればステップＳ２１７の判断処理で画像ファイルに記録されている計測環境情報の内容と、ユーザが選択した校正データの計測環境情報の内容とが一致しているか否かを判別する。ステップＳ２１７で一致していれば、ステップＳ２１９に進む。
【００８７】
また、ステップＳ２１５で画像に計測環境情報が付いていない場合には、選択した校正データにおける計測環境情報を内容をユーザに再確認させてステップＳ２１９へ進む。
【００８８】
そして、ステップＳ２１９で選択した校正データと計測環境情報をデータベースに登録し、Ｓ２２０でこの校正データを使用して計測環境データを作成してステレオ計測処理を実行する。
【００８９】
一方、ステップＳ２１４で選択した校正データが本ソフトウェアで対応していない場合や、ステップＳ２１７で画像の中の計測環境情報の内容と選択した校正データの計測環境情報の内容が一致していない場合には、選択した校正データを使用することはできないことを表示し、別の校正データを選択させるようにするためにステップＳ２０１へ戻る。
【００９０】
また、ステップＳ２０９やステップＳ２２０が完了すると、ステレオ計測を実行する前に、ユーザの希望に応じてその画像ファイルのヘッダに計測環境情報および校正データを記録するようにしてもよい。
【００９１】
さらに、図１４のステップＳ１１２で選択した画像がステレオ計測の画像でなかった場合、ステップＳ１２４の判断処理でこの画像が比較計測かどうかを画像のヘッダを参照して判断し、比較計測画像である場合は、ステップＳ１２５で画像に付いている光学アダプタの歪み補正情報を読み込み、比較計測処理を実行する。
【００９２】
一方、ステップＳ１２４の判断処理で、選択した画像がステレオ計測画像でも比較計測画像でもない場合には、計測処理を終了して別の画像を選択させるために図１１の画面に戻すか、ステップＳ１２７でユーザに計測手法を選択させる。
【００９３】
ステップＳ１２７で選択した計測手法が比較計測の場合は、初期値の歪み補正情報を読み込んで比較計測処理を実行する。
【００９４】
また、ステップＳ１２７でステレオ計測を選択した場合は、ステップＳ１２３に進み図１５のプログラムを実行して、適当な校正データをリストから選択して計測が行えるようにする。
【００９５】
なお、ステップＳ１１１で選択した画像が計測内視鏡装置で記録された画像でない場合や、ステップＳ１２８で計測を終了させる場合には、図１１の画面に戻り別の画像が選択できるように待機状態にする。
【００９６】
（効果１）
本実施の形態では、計測画像を選択して、計測を実行させるだけで、計測に必要な正しい情報を読み込んで計測環境の設定を行い、計測内視鏡装置上ではなく一般のパソコン上でも正しい計測が可能となる。
【００９７】
また、計測画像を選択して、計測の種類に関係無く、計測実行メニユーや計測ボタンを押すだけで、適切な計測プログラムが実行する。
【００９８】
（効果２）
計測環境情報と校正データが付いている画像で計測を行う場合に、画像を撮影するときに使用した機器の種類を示した計測環境情報が現在の設定に一致しているときに現在の設定を使つて計測を行つたとすると、視野領域の位置を検査するために撮影する自い画像の写り具合が何らかの原因で変化し、これに伴つて位置関係の情報も変化したのが原因で計測精度が低下することがある。
【００９９】
本実施の形態では、画像を撮影するときに使用した機器の種類を示した計測環境情報が現在の設定に一致している場合でも、視野領域の位置情報が変化しているかどうかを確認しているので、このような原因で精度が低下するケースを低減するだけでなく、画像にあらかじめ付いている校正データを使用して自動的に計測環境の設定を行つて計測できるようにしているので、安全性が高く、しかも迅速で、簡便に計測を行う準備を整えることができる。
【０１００】
（効果３）
校正データの容量は数十Ｋｂｙｔｅ、計測環境情報は数Ｋｂｙｔｅであることが多いので、一つの画像ファイルを小さくするために、計測環境情報だけを画像に記録するようにしておきたいこともある。
【０１０１】
また、画像ファイルとは別のファイルに計測環境情報や校正データが記録されていると、何らかの原因で画像に関連付けられて記録されていた計測環境情報や校正データのファイルが紛失したり削除されてしまったりすることも考えられる。
【０１０２】
従来の計測内視鏡システムならこのような画像では装置上でも再計測を行うことができないか、または実際に再計測を行うまでの計測環境の設定作業が煩雑であった。
【０１０３】
これに対して、本実施例では、既に登録されている計測環境データのリストや、別のメモリカードに記録されている校正データのリストからそれらを選択するだけでパソコン上でも簡単に計測環境の設定が行え、迅速に再計測を行うことができる。
【０１０４】
さらに、リストから選択したデータが計測したい画像に適合しているかどうかの確認がおこなわれるので、不整合な状態で計測を行ってしまうケースを少なくする効果もある。
【０１０５】
上記実施の形態による本発明では、計測内視鏡装置で着脱自在の記録媒体に記録された画像に対して、パソコン上で計測環境の設定を行って再計測を行うことができるとともに、この場合、計測用の画像ではない画像で計測を実行することを防止することができる。そして、ユーザーは光学アダプタの機器の種類などを気にすることなく、簡単な操作で正しい光学アダプタに対応した計測を実行させることが可能となり、再計測時における操作性を向上させ、検査効率を向上させることが可能となる。
【０１０６】
また、さまざまな計測環境に対応しているが計測環境データを必要に応じて作成しなおしているので、１セット分の計測環境データの容量のみパソコン内の記録媒体（ＨＤ）に確保されていればよいので、このためにパソコンのＨＤの仕様を特に限定する必要はない。
【０１０７】
また、初めての種類の校正データが付いている計測画像で計測を行う場合には、その校正データが管理されている校正データ群の中に自動的に取り込むことができるので、ユーザーは校正データの存在をあまり意識することなく再計測を行うことができる。
【０１０８】
なお、計測画像とは別に校正データだけを記録媒体に記録したり、またそれをパソコンの中に取り込んだりすることもできるため、校正データが付いていない画像でも再計測を行うことも可能となる。
【０１０９】
さらに、画像を実際に撮影した装置上で再計測を行う必然性がないので、画像が記録されている記録媒体を別の装置に装着して同様の簡単な操作によって、別の装置上でも再計測を行うことが可能となる。
【０１１０】
これにより、さまざまな計測内視鏡装置内の計測環境の状態を、一台のパソコン内で再現させることができるので、検査者が使い慣れたパソコン上で容易に計測画像を再計測することができ、さらにコンピューターのネットワークシステムを利用することで、画像や計測結果のデータを複数の検査者で容易にデータを共有することが可能になり、検査環境が格段に向上する。
【０１１１】
すなわち、本発明によれば、計測画像を計測環境情報と校正データと共にパソコンに取り込み、保存されているこれらの複数の画像から適当な画像を選択し、ステレオ計測機能を実行させるだけで、計測画像に付いている計測環境情報や校正データから自動的に計測環境の設定が行われ、直ちにパソコン上で計測処理を実行することが可能となる。このとき、画像に付いていた計測環境情報と校正データは、校正データ群のデータベースの中に自動的に複製され、画像とは別に管理される。
【０１１２】
また、計測画像に記録されている計測環境情報を参照してパソコンの中に既に管理されている校正データ群の中から同じものを検索する予段と、前記検索結果のデータを使用して自動的に計測環境の設定を変更する手段を設けたことによって、画像を記録する媒体の容量などに理由により校正データが付いていない画像で計測を行う場合は、選択した計測画像と同じ計測情報である計測環境データが装置の中に存在していれば、既に存在する校正データから計測環境データを自動的に作成し、これを使用することで計測処理を実行することが可能となる。
【０１１３】
さらに、計測画像に記録されている計測環境情報を参照して現在の計測環境の設定と一致しているかを判断する手段を設けたことによって、あらためて計測環境データを作成することなく、現在の設定されている計測環境データを使用して計測処理を実行することができ、計測の準備を行なう時間を短縮させることが可能となる。
【０１１４】
さらに、なんらかの理由で計測画像に計測環境情報や校正データが記録されていなかったとしても、それを告知する手段を設けているので、計測者は選択した画像の計測環境が記録されているかどうかを意識することなく計測作業を行なうことができ、またこの場合には既にパソコンの中に存在している校正データの一覧を表示させて、この中から適当なものを選択すると計測を行なうことが可能となる。
【０１１５】
また、画像の記録媒体への書き出しや記録媒体からの取り込みとは別に、パソコンの中にある校正データを記録媒体に複製したり、記録媒体の中の校正データをパソコンの中のデータベースに取り込んだりすることもできるので、校正データだけを独立して管理できるデーターベースを構築することが可能となる。これにより、校正データと計測環境データが付いていない画像で再計測を行なう場合でも、このデータベースの中に適当な校正データを記録媒体経由で取り込めば、このような画像でも再計測を容易に行なうことが可能となる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、計測内視鏡装置で記録された計測画像をパソコン上で再計測を行なえるようにして、検査の作業効率を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る計測内視鏡装置のシステム構成を示す斜視図
【図２】図１の計測内視鏡装置の電気的回路構成を示すブロック図
【図３】図１のリモートコントローラの構成を示す斜視図
【図４】ステレオ計測アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図
【図６】図４のステレオ計測アダプタを付けた内視鏡画像を示す図
【図７】図４のステレオ計測アダプタのマスク形状の画像を示す図
【図８】通常光学アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図
【図１０】図９の通常光学アダプタを付けた内視鏡画像を示す図
【図１１】サムネイル画面の表示例を示す図
【図１２】ステレオ光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図
【図１３】通常光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図
【図１４】本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第１のフローチャート
【図１５】本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第２のフローチャート
【符号の説明】
１０…計測内視鏡装置
１１…内視鏡挿入部
１２…コントロールユニット
１３…リモートコントローラ
１４…液晶モニタ（ＬＣＤ）
１７…フェイスマントデイスプレイ（ＦＭＤ）
１８…ＦＭＤアダプタ
１９…スピーカ
２０…マイク
２１…パーソナルコンピュータ
２２…ＰＣＭＣＩＡメモリーカード
２３…コンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリーカード
２４…内視鏡ユニット
２５…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
２６…ＣＰＵ（制御部）
２７…ＲＯＭ
２８…ＲＡＭ
２９…ＲＳ−２３２ＣＩ／Ｆ
３０…ＰＣカードＩ／Ｆ
３１…ＵＳＢＩ／Ｆ
３２…音声信号処理回路
３３…映像信号処理回路
３４，３５，４０…対物レンズ系
３６，４１…照明レンズ
３７…ステレオ光学アダプタ
３８…固定リング
３９…内視鏡先端部
４２…通常光学アダプタ
４３…撮像素子
４４…クラック
４５…Ｌ１（既知の寸法）
４６…Ｌ２（未知の寸法）
４７…ジョイスティック
４８…レバースイッチ
４９…フリーズスイッチ
５０…ストアースイッチ
５１…計測実行スイッチ
５３…雌ねじ
５４…雄ねじ
５５…サムネイル
５６…ステレオ計測アイコン
５７…比較計測アイコン
５８…メニューバー
５９…ツールバー
６０…計測実行ボタン
６１，６５…各種メニューボタン
６２，６６…各種数値表示欄
６３，６７…メッセージ表示欄
６４…計測可能な視野領域
６８…計測画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡画像を用いて画像処理により計測を行う計測内視鏡装置で記録された計測画像をパソコン上で取り扱うことができる計測用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内視鏡によって被検物をさらに詳細に調べるためには、その被検物を計測することが必要であり、このような要求を満足するために、従来から内視鏡を用いて被検物の計測が可能な計測手段が様々な提案によって開示されている。
【０００３】
例えば、特開平１０−２４８８０６号公報に記載の提案では、ステレオ計測による計測内視鏡装置が示されている。また、本出願人が先に出願した特願２０００−１０１１２２号に記載の提案では、光学アダプタの種類によって異なる計測手法を、光学アダプタの種類に応じて自動的に選択して実行する計測内視鏡装置が示されている。
【０００４】
前者の特開平１０−２４８８０６号公報に記載の計測内視鏡装置では、内視鏡本体に、被検物を撮像して計測を行うのに必要な２つの光学系を有する光学アダプタを着脱自在に設け、光学アダプタ内の２つのレンズ系の画像を１つの撮像素子上に結像し、少なくともこの得られた内視鏡画像を用いた画像処理により計測を行うもので、光学アダプタの光学データを記録した記録媒体から情報を読み込む処理と、内視鏡本体の撮像系の位置誤差を基に光学データを補正する処理と、補正した光学データを基に計測する画像を座標変換する処理と、座標変換された２つの画像を基に２画像のマッチングにより任意の点の３次元座標を求める処理と、を行う計測処理手段を有して構成されている
上記構成の計測内視鏡装置においては、前記光学アダプタを介して撮像素子により取り込まれた被検物（被写体）の２つの画像を座標変換して求めた２つの画像情報を基に、２画像のマッチングにより被検物上の任意の点の３次元座標を求める。これにより、安価でしかも計測精度の優れた計測内視鏡装置の実現を可能にしている。
【０００５】
一方、後者の特願２０００−１０１１２２号に記載の計測内視鏡装置は、内視鏡先端部に設けられた接続部と、前記接続部に着脱可能な被写体像を撮像素子に結像させる複数種の光学アダプタと、前記光学アダプタの１つを接続し、前記撮像素子の画像信号を画像処理により計測を行う計測内視鏡装置において、前記複数の光学アダプタに予め関係付けられた表示データにて、選択操作するメニュー表示処理と、前記メニュー表示処理による選択結果に基づいて、計測処理を行う計測処理手段とを有して構成されている。
【０００６】
上記構成の計測内視鏡装置においては、前記メニュー上で光学アダプタを選択すると、その光学アダプタに対応した計測方法が自動的に選択され、計測を実行する場合は内視鏡操作部に設けた計測実行スイッチを押下するのみで、前記選択された計測方法に対応した計測処理を実行させることが可能となる。
【０００７】
また、上記公報にある実施例の中で複数の光学アダプタそれぞれについてキャリブレーション処理を行なった結果を外部記憶媒体であるコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカードに計測環境データとして保存しておき、前記メニュー上で適切な光学アダプタを選択することで該当する光学アダプタに合った前記計測環境データが使用される構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
通常、計測画像は、ビデオ内視鏡本体、対物レンズを有する計測用光学アダプター、ビデオ内視鏡から出力される信号をＴＶ信号に変換するためのカメラコントロールユニツト（ＣＣＵ）、ＴＶ信号をデジタル信号に変換して記録するための記録装置の種類あるいは個体の違いによって画像の写り具合の特性が変化する。このために、計測内視鏡装置の設定を、計測画像を撮影したときのそれぞの装置の組み合わせに適した状態になるようにさまざまな計測環境の設定を行なわなければ、正しく計測を行うことができない。
【０００９】
したがって、計測を行う装置やシステムでは、実際に計測値を算出する処理の前に、計測画像を補正するために必要なデータを作成する処理も重要であり、またこの処理は画像を記録する装置に依存する特性があることから、画像を記録する装置に上記の計測に関する処理が組み込まれていたので、従来では、一旦記録された画像で再計測を行おうとした場合、この装置上でしか計測を行うことができなかった。あるいは、記録装置の個体差が無い場合には、他の装置で記録した画像を別の装置上で計測することも可能であったが、やはり計測内視鏡装置上で再計測を行うことに限られていた。
【００１０】
また、最近では、さまざまな計測の用途に合うように、内視鏡本体、光学アダプタやＣＣＵや画像記録装置などの種類も増えてきたのに伴って、さまざまな装置の組み合わせ（計測環境）で記録された計測画像で再計測を行なう機会が増えてきている。
【００１１】
また、記録した画像をパソコンに取り込んだり、表示したりするだけでなく、これらの動作が簡単にできるようなパソコン用のソフトウェアも数多く商品化されている。
【００１２】
よって、多数種にわたる計測画像もこのようなパソコン用のソフトウェアで管理することが一般的になってきているが、パソコン上で計測環境の設定を行えるようにする手段と処理が無かったために、パソコンに取り込まれた計測画像をパソコン上で再計測させることはできなかった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測内視鏡装置で記録された計測画像をパソコン上で再計測を行なえるようにして、検査の作業効率を向上させることのできる計測用プログラムを提供することを目的としている。
【００１４】
また、パソコンにはさまざまな計測環境で記録された画像が取り込まれ、それに適した計測環境の設定にする必要があるが、誤った計測環境で計測を行なってしまうことを防止することができるとともに、簡単な操作で正しい計測環境で再計測ができるようにすることによって、計測環境を意識しなくてもすぐに再計測が行え、その時の操作性を向上させることができる計測用プログラムを提供することも目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の計測用プログラムは、ステレオ計測アダプタを介して撮像された視差を有する二枚の画像を備えたステレオ画像データと、前記ステレオ計測アダプタの光学特性を示す校正データと、前記校正データの種類を示す計測環境情報と、を有する画像ファイルを取得可能な画像取得ステップと、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されているか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップが、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されていると判別したとき、前記判別ステップによって校正データが付加されていると判別された画像ファイルに付加されている校正データを、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルから読み出すステップと、前記判別ステップが、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されていないと判別したとき、前記計測環境情報を参照して、前記計測環境情報に対応した校正データが、少なくとも１つの任意の校正データが記録されている記録媒体に記録されているか否かを判断するステップと、前記計測環境情報に対応した校正データが前記記録媒体に記録されていると判断されたとき、前記計測環境情報に対応した校正データを前記記録媒体から読み出すステップと、読み出した校正データに基づいて、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルが有する前記ステレオ画像データに含まれる幾何学的歪みを補正して補正ステレオ画像データを生成するステップと、前記補正ステレオ画像データが備えた前記二枚の画像間におけるマッチング処理を行うステップと、前記マッチング処理の結果と前記読み出した校正データとに基づいて前記補正ステレオ画像データの任意の点における三次元座標を算出するステップと、前記三次元座標を用いて被写体を計測するステップとを備えて構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１７】
図１ないし図１５は本発明の一実施の形態に係わり、図１は計測内視鏡装置のシステム構成を示す斜視図、図２は図１の計測内視鏡装置の電気的回路構成を示すブロック図、図３は図１のリモートコントローラの構成を示す斜視図、図４はステレオ計測アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図４のステレオ計測アダプタを付けた内視鏡画像を示す図、図７は図４のステレオ計測アダプタのマスク形状の画像を示す図、図８は通常光学アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図、図９は図８のＡ−Ａ線断面図、図１０は図９の通常光学アダプタを付けた内視鏡画像を示す図、図１１はサムネイル画面の表示例を示す図、図１２はステレオ光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図、図１３は通常光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図、図１４は本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第１のフローチャート、図１５は本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第２のフローチャートである。
【００１８】
（構成）
本実施の形態の計測内視鏡装置１０のシステム構成を説明すると、該計測内視鏡装置１０は、図１に示すように、撮像素子を内蔵し複数のステレオ計測用光学アダプタと通常計測用光学アダプタを着脱自在に構成された内視鏡挿入部１１と、該内視鏡挿入部１１を収納するコントロールユニット１２と、該計測内視鏡装置１０のシステム全体の各種動作制御を実行するのに必要な操作を行うリモートコントローラ１３と、内視鏡画像、あるいは操作制御内容（例えば処理メニュー）等の表示を行う液晶モニタ（以下、ＬＣＤと記載）１４と、通常の内視鏡画像、あるいはその内視鏡画像を擬似的にステレオ画像として立体視可能なフェイスマウントディスプレイ（以下、ＦＭＤと記載）１７及び該ＦＭＤ１７に画像データを供給するＦＭＤアダプタ１８とを含んで構成されている。
【００１９】
さらに図２を参照しながら該装置のシステム構成を詳細に説明する。図２に示すように、前記内視鏡挿入部１１は、内視鏡ユニット２４に接続され、この内視鏡ユニット２４は、例えば図１に示すようにコントロールユニット１２内に搭載される。この内視鏡ユニット２４は、図示はしないが撮像時に必要な照明光を得るための光源装置と、前記内視鏡挿入部１１を電気的に自在に湾曲させるための電動湾曲装置とを含んで構成されている。
【００２０】
内視鏡挿入部先端の固体撮像素子４３（図５参照）からの撮像信号は、カメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記載）２５に入力される。該ＣＣＵ２５は、供給された撮像信号をＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換し、前記コントロールユニット１２内の主要処理回路群へと供給する。
【００２１】
前記コントロールユニット１２内に搭載された主要回路群は、例えば図２に示すように、主要プログラムに基づき各種機能を実行し動作させるように制御を行うＣＰＵ２６，ＲＯＭ２７，ＲＡＭ２８，ＰＣカードインターフェイス（以下、ＰＣカードＩ／Ｆと記載）３０，ＵＳＢインターフェイス（以下、ＵＳＢＩ／Ｆと記載）３１，ＲＳ−２３２Ｃインターフェイス（以下、ＲＳ−２３２ＣＩ／Ｆと記載）２９，音声信号処理回路３２及び映像信号処理回路３３とを含んで構成されている。
【００２２】
前記ＲＳ−２３２ＣＩ／Ｆ２９は、ＣＣＵ２５，内視鏡ユニット２４及びリモートコントローラ１３にそれぞれ接続され、ＣＣＵ２５，内視鏡ユニット２４の制御及び、動作指示を行うリモートコントローラ１３による操作に基づく動作制御するのに必要な通信をそれぞれ行うためのものである。
【００２３】
前記ＵＳＢＩ／Ｆ２１は、該コントロールユニット１２とパーソナルコンピュータ２１とを電気的に接続するためのインターフェイスであり、該ＵＳＢＩ／Ｆ２１を介して接続した場合には、パーソナルコンピュータ２１側でもコントロールユニット１２における内視鏡画像の表示指示や計測時における画像処理等の各種の指示制御を行うことが可能であり、またコントロールユニット１２，パーソナルコンピュータ２１間とで各種の処理に必要な制御情報やデータ等の入出力を行うことが可能である。
【００２４】
また、前記ＰＣカードＩ／Ｆ３０は、ＰＣＭＣＩＡメモリカード２２及びコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード２３が着脱自由に接続されるようになっている。つまり、上記いずれかのメモリカードが装着された場合には、ＣＰＵ２６による制御によって、記録媒体としてのメモリーカードに記憶された制御処理情報や画像情報等のデータを再生し、該ＰＣカードＩ／Ｆ３０を介してコントロールユニット内に取り込むことができ、あるいは制御処理情報や画像情報等のデータを該ＰＣカードＩ／Ｆ３０を介してメモリカードに供給して記録することができる。
【００２５】
前記映像信号処理回路３３は、ＣＣＵ２５から供給された内視鏡画像とグラフィックによる操作メニューとを合成した合成画像を表示するように、ＣＣＵ２５からの映像信号とＣＰＵ２６の制御により生成される操作メニューに基づく表示信号とを合成処理し、さらにＬＣＤ１４の画面上に表示するのに必要な処理を施してＬＣＤ１４に供給することにより、内視鏡画像と操作メニューとの合成画像がＬＣＤ１４に表示される。なお、映像信号処理回路３３では、単に内視鏡画像、あるいは操作メニュー等の画像を単独で表示するための処理を行うことも可能である。
【００２６】
前記音声信号処理回路３２は、マイク２０により集音されて生成され、メモリカード等の記録媒体に記録する音声信号、あるいはメモリカード等の記録媒体の再生によって得られた音声信号が供給され、供給された音声信号に再生するのに必要な処理（増幅処理等）を施し、スピーカ１９に出力する。これにより、スピーカ１９によって音声信号が再生される。
【００２７】
前記ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７に格納されているプログラムを実行し、目的に応じた処理を行うように各種の回路部を制御してシステム全体の動作制御を行う。
【００２８】
次に、図３を参照しながらリモートコントローラ１３の構成とその操作に基づくＣＰＵ２６のプログラム動作制御例を説明する。
【００２９】
本実施の形態の計測内視鏡装置１０に用いられるリモートコントローラ１３は、計測時等の使用時における操作性をより向上させるための改良がなされている。
【００３０】
リモートコントローラ１３は、図３に示すようにジョイスティック４７，レバースイッチ４８，フリーズスイッチ４９，ストアースイッチ５０及び計測実行スイッチ５１を少なくとも上面に併設して構成され、つまり、使用者にとって操作し易い配置形態が採用されている。
上記構成のリモートコントローラ１３において、ジョイスティック４７は内視鏡先端部の湾曲動作を行うスイッチであり、３６０度のいずれの方向に自在に操作指示を与えることが可能である。また、レバースイッチ４８は、グラフィック表示される各種メニュー操作や計測を行う場合のポインター操作を行うためのスイッチであり、前記ジョイスティックスイッチ４７と略同形状に構成されたものである。フリーズスイッチ４９は、ＬＣＤ１４に表示された内視鏡動画画像を静止画像として表示する際に用いられるスイッチである。ストアースイッチ５０は、前記フリーズスイッチ４９の押下によって静止画像を表示した場合に、該静止画像をＰＣＭＣＩＡメモリカード２２（図２参照）に記録する場合に用いられるスイッチである。また、計測実行スイッチ５１は、計測ソフトを実行する際に用いられるスイッチである。
【００３１】
なお、前記フリーズスイッチ４９，ストアースイッチ５０及び計測実行スイッチ５１は、例えばオン／オフの押下式を採用して構成されている。また、前記レバースイッチ４８には、上記以外の機能を割り当てることも可能である。
【００３２】
例えば、レバースイッチ４８を右に倒すと画像のズームＵＰ機能、レバーを左に倒すとズームＤＯＷＮ機能を実行することができるようにこれらの機能を該レバースイッチ４８に割り当てて構成しても良い。また、通常、ズーム画像で計測を行った場合は画像の倍率が変化しているため正しく計測できない。このような場合は、前記計測実行スイッチ５１を押下すると、ＣＰＵ２６はこの操作信号を受け、瞬時ズーム機能を解除して、画像をフリーズしてから計測を実行するように制御する。なお、これ以外の方法としては、ズーム倍率を考慮して画像のまま計測できるように制御するようにしても良い。
【００３３】
次に、本実施の形態の計測内視鏡装置１０に用いられるステレオ計測アダプタの構成を図４ないし図６を参照しながら説明する。
【００３４】
図４及び図５はステレオ計測アダプタ３７を内視鏡先端部３９に取り付けた状態を示しており、該ステレオ計測アダプタ３７は、固定リング３８の雌ねじ５３により内視鏡先端部３９の雄ねじ５４と螺合することによって固定されるようになっている。
【００３５】
また、ステレオ計測アダプタ３７の先端には、一対の照明レンズ３６と２つの対物レンズ３４，対物レンズ３５が設けられている。２つの対物レンズ３４，３５は、内視鏡先端部３９内に配設された撮像素子４３上に２つの画像を結像する。この得られた撮像信号は、電気的に接続された信号線４３ａ，内視鏡ユニット２４を介してＣＣＵ２５に供給され、該ＣＣＵ２５により映像信号に変換された後に映像信号処理回路３３に供給されることにより、その結果、例えば図６に示すような画像がＬＣＤ１４に表示される。
【００３６】
本実施の形態の計測内視鏡装置１０は、ステレオ計測を行う場合、図７に示すような白い被写体を撮像した内視鏡画像を用いて、例えばステレオ計測アダプタ３７の光学データを記録した記録媒体（例えばコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード）から取り込まれた光学データに基づき被計測物のステレオ計測処理を実行する。
【００３７】
該計測内視鏡装置１０によるステレオ計測は、前記ステレオ計測アダプタ３７の光学データを記録した記録媒体（例えばコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード）から光学情報を読み込む第１の処理と、前記内視鏡先端部３９の撮像素子４３とステレオ計測アダプタ３７との位置情報を読み込む第２の処理と、前記位置情報と生産時に求めた主となる内視鏡と当ステレオ計測アダプタ３７の位置情報から位置誤差を求める第３の処理と、前記位置誤差から前記光学データを補正する第４の処理と、前記補正した光学データを基に計測する画像を座標変換する第５の処理と、座標変換された画像を基に２画像のマッチングにより任意の点三次元座標を求める第６の処理とを少なくとも実行することにより行われる。
【００３８】
ＣＰＵ２６は、例えば前記第１〜第４の処理をステレオ計測アダプタ３７に対して一度実行し、結果をコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード２３上に計測環境データとして記録しておくように制御する。これ以降に、ステレオ計測を実行するときは、ＣＰＵ２６は、前記計測環境データをＲＡＭ上にロードして前記第５,第６，第７の処理を実行するように制御する。
【００３９】
なお、前記内視鏡先端３９の撮像素子４３とステレオ光学アダプタ３７との位置情報を読み込む第２の処理を行う場合は、図７に示すように図示しない光学アダプタに設けたマスクの形状を取り込み、生産時のマスクの形状と位置を比較することにより行う。この場合、前記マスク形状の取り込みは、白い画像を取り込む（白い紙などを映す）ことにより行う。このときの白色画像の明るさは、ＣＣＵ２５のゲインとシャッター速度で決まる。
【００４０】
通常はＣＣＵ２５のゲイン及び撮像素子４３のシャッター速度が自動的に最適な条件となるように制御されているが、前記マスク形状を取り込む場合はＣＣＵ２５のゲインは低く、撮像素子４３のシャッター速度が速く設定されてしまう傾向があり、画像が暗くなりマスク形状がはっきりと撮れなくなり、計測精度に悪影響を及ぼしてしまう。よって、本実施の形態では、ＣＣＵ２５のゲインとシャッター速度を固定させるようにＣＰＵ２６の制御によって実施するようにしている。これにより、確実にマスクの形状を撮り込むことができ、計測精度が低下しない。
【００４１】
計測の準備が整うと、例えば図６上のクラック４４の長さを測る場合には、左画像上でクラック４４の上を折れ線でなぞるように計測点を指定する。ＣＰＵ２６は、新たな計測点が指定されるごとに右画像上でそれぞれの対応点を探索し、計測点と対応点の座標から各点での三次元座標を求め、それらの三次元座標から隣り合う二点間の距離を計算し、それらの合計を算出することでクラック４４の全長としてその長さをＬＣＤ１４上に表示する。
【００４２】
次に、本実施の形態の計測内視鏡装置１０に用いられる通常光学アダプタの構成を図８ないし図１０を参照しながら説明する。
【００４３】
図８及び図９は通常光学アダプタ４２を内視鏡先端部３９に取り付けた状態を示しており、該通常光学アダプタ４２は、固定リング３８の雌ねじ５３により内視鏡先端部３９の雄ねじ５４と螺合することによって固定されるようになっている。
【００４４】
また、通常光学アダプタ４２の先端には、一対の照明レンズ４１と対物レンズ４０が設けられている。対物レンズ４０は、内視鏡先端部３９内に配設された撮像素子４３上に画像を結像する。この得られた撮像信号は、前記ステレオ計測アダプタ３７と同様に電気的に接続された信号線４３ａ，内視鏡ユニット２４を介してＣＣＵ２５に供給され、該ＣＣＵ２５により映像信号に変換された後に映像信号処理回路３３に供給されることにより、その結果、例えば図１０に示すような画像がＬＣＤ１４に表示される。
【００４５】
本実施の形態の計測内視鏡装置１０は、通常光学アダプタを用いた計測を行う場合、比較計測による方法を用いることによって行う。つまり、比較計測は、画面の中にある解っている寸法を基準にして計測する方法である。
【００４６】
例えば、図１０に示す円の直径がわかっている場合には、円の直径の両端にポインターを置き２点間の長さＬ1 ４５を入力する。知りたい寸法Ｌ2 ４６は、Ｌ1の画面上の大きさからＣＰＵ２６による演算処理によって比率で求める。また、このときにレンズのディストーション特性の情報を基に、ディストーション補正を行い、より正確に寸法を求めるように調整される。レンズのディストーション特性は、予めＲＯＭ２７上に記録しておき、ＣＰＵ２６は、選択された通常光学アダプタ４２に対応したデータをＲＡＭ２上にロードするようにして比較計測が実行される。
【００４７】
また、本計測内視鏡では、複数のステレオ計測アダプタの設定を保存しておくために、前記計測環境データを脱着自在なコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカード２３上に記録するように制御される。
【００４８】
この計測環境データには、計測環境情報と校正データと変換テーブルと逆変換テーブルで構成されている。
【００４９】
計測環境情報には、計測環境データの種類、つまり校正データや変換テーブルの種類を示す情報であるため、例えば以下のような情報が含まれている。
【００５０】
・ステレオ計測アダプタの種類および個体識別番号
・内視鏡挿入部の種類および個体識別番号
・ＮＴＳＣなどのＴＶタイプ
・ＣＣＵの種類
・ビデオキャプチャー回路の種類
ＣＣＵの種類、ビデオキャプチャー回路の種類は、計測内視鏡装置の一モジユールとして装備されていることが多いので、この場合はこれらを計測内視鏡装置の種類と読み替えてもよい。
【００５１】
校正データには、ステレオ計測アダプタの生産工程で測定された光学特性を示す光学データを、実際に計測で使用する計測内視鏡に適した情報に補正したもので構成されているため、以下の内容が含まれている。
【００５２】
・生産工程のデータ測定で使用した内視鐘とこの光学アダプタとの組み合わせにおける取り付け具合の位置情報・実際に計測で使用する内視鏡とこの光学アダプタとの組み合わせにおける取り付け具合の位置情報
・生産工程のデータ測定で求められた２つの光学系の幾何学的歪み補正式に対して、上記２つの取り付け具合の位置情報から位置ずれ補正が行われた補正式
・生産工程のデータ測定で求められた２つのレンズにおける光軸の位置座標に対して、上記２つの取り付け具合の位置情報から位置ずれ補正が行われた光軸の位置座標
・生産工程のデータ測定で求められた２つのレンズにおける光軸間の距離
・生産工程のデータ測定で求められた２つのレンズ系の焦点距離
計測環境データに含まれる変換テーブルとは、上記校正データを用いて、木内視鏡装置で撮影した計測画像に対して幾何学的歪み補正を行うための変換テーブルのことであり、このテーブルを用いると歪み補正後の補正画像を作成できる。
【００５３】
また、計測環境データに含まれる逆変換テーブルとは、前記補正画像上の座標に対する補正前の元画像上の座標を求めるための逆変換テーブルのことである。
【００５４】
さらに、本計測内視鏡では、撮影した画像をＣＰＵ２６の制御によってＰＣＭＣＩＡメモリカード２２上に、計測で使用する校正データと計測環境情報とともに記録する。
【００５５】
また、本計測内視鏡では、本装置に登録されている複数の計測環境データの中から選択したものに含まれる校正データと計測環境情報を、画像を記録するための前記ＰＣＭＣＩＡメモリカード２２や、前記計測環境データを記録するための前記コンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカードとは別の着脱自在なメモリカード上に記録することもできる。
【００５６】
本実施の形態は、計測内視鏡装置でＰＣＭＣＩＡメモリカード２２上に記録され、校正データと計測環境情報が付いている計測画像をパソコン上に取り込み、この画像を撮影したときの計測内視鏡装置と同じ計測環境の設定をパソコン上で行って、パソコン上でも同じ計測を行うことができるソフトウェアに関するものであり、この形態について以下に説明する。
【００５７】
本実施の形態におけるパソコン用のソフトウェアは、計測内視鏡装置１０で記録された画像をパソコンの中に取り込んで管理する第一の処理と、管理している画像の中から１枚を選択して計測機能を呼び出す第二の処理と、記録媒体に記録されている校正データと計測環境情報をパソコンの中で管理する第三の処理と、計測画像に適した校正データを関連付ける第四の処理と、画像に含まれる幾何学的歪みを補正するための変換テーブルを作成する第五の処理と、計測用に撮影した画像を変換テーブルを用いて座標変換をおこない補正画像を作成する第六の処理と、補正画像を基にして任意の点で左右２画像のマッチングを行う第七の処理と、マッチングによって求まった左右２つの座標と光軸の位置座標と焦点距離から三次元座標を求める第ハの処理と、任意の複数点の三次元座標からある二点間距離や面積などの計測値を求める第九の処理とで構成されており、これらを実行することにより計測が行われる。
【００５８】
パソコンに計測画像が記録されたメモリカードを装着して、本ソフトウェアでこの中の画像を選択すると、前記第１の処理によって、本ソフトウェアで管理しているパソコン内のフォルダの中にこれらの画像が複製される。この処理が終了すると、図１１に示すような本ソフトウェアのサムネイル画面の中に、先ほど複製した画像のサムネイル５５が表示される。また、複製した画像ファイルのヘッダにステレオ計測用の画像か比較計測用の画像を示す記号が記録されている場合には、それに応じてステレオ計測アイコン５６や比較計測アイコン５７が各サムネイル５５上に表示される。
【００５９】
そして、サムネイル画面上の中から計測したい画像を選択して、メニューバー５８の中から図示はしないが計測実行メニューを選択したり、ツールバー５９の中から計測実行ボタン６０を押したり、サムネイル上のステレオ計測アイコン５６や比較計測アイコン５７を押すと、前記第２の処理によって各計測機能が呼び出され、計測の準備が整うと、図１２に示すようなステレオ計測画面や、図１３に示すような比較計測画面になる。
【００６０】
図１２は、各種計測機能を実行するための各種メニューボタン６１や、操作に関するメッセージ等を表示するメッセージ表示欄６３や、計測を行った結果（数値）を表示する各種数値表示欄６２、さらに計測画像上から左右２つの計測可能な視野領域６４を切り取り、この計測画面上に貼り付けて表示されている例を示している。
【００６１】
図１３は、図１２と同様に、各種メニューボタン６５、メッセージ表示欄６７、各種数値表示欄６６、及び計測画像６８が表示されている例を示している。
【００６２】
計測内視鏡装置では複数の計測環境データを登録しており、これらの各計測環境データに含まれる変換テーブルと逆変換テープルの総容量は、例えば１２Ｍｂｙｔｅになる。したがって、ステレオ計測アダプタを本装置に３つ登録すると、１２Ｍｂｙｔｅ×３＝３６Ｍｂｙｔｅとなる。計測内視鏡装置では、ＣＰＵなどの制約から計測環境データの作成に時間がかかり、また、数種類の光学アダプタを用いながらさまざまな計測を行うという場合が多いことから、計測内視鏡装置に搭載されているフラッシュＲＯＭやコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリカードの容量の範囲内で記録できるだけの数個の計測環境データをあらかじめ作成していた。
【００６３】
これに対して、最近市販されているパソコンの処理速度は、計測内視鏡装置と比較すると数倍〜数十倍速い。これにより、パソコンで計測環境データを作成すると、数秒から数十秒で完了する。また、ＰＣでは数多くの画像を管理しておくという性格上、かなり多くの種類の計測環境データを取り扱う必要がある。よって、画像を選択して計測を実行するたびに、画像に付いている校正データから計測環境データを作成するようにすることで、一つ分の計測環境データの容量を確保しておくだけでよくなる。
【００６４】
さらに、計測環境データの作成に必要な校正データは、数十Ｋｂｙｔｅときわめて小容量である場合が多いので、複数の校正データをパソコン内に保存しておきやすくなり、これにより多数の計測環境を登録しておくことが可能となる。したがって、たとえ画像に校正データが付いていなかったとしても、校正データのリストから適当なものを選択することで計測環境データを作り出し再計測が可能になるという利便性がある。
【００６５】
ここで、パソコン内に登録されている複数の計測環境データと校正データは、以下の２つの方法によって簡単に登録できる。
【００６６】
一つ目の方法は、計測環境情報と校正データが付いている計測画像を選択して計測を実行するときに、既に登録されている計測環境データの中に選択した画像と同じ計測環境のものが存在するかどうかを検索し、同じものが登録されていないならば、画像に付いている計測環境情報と校正データを自動的に本ソフトウェアが管理しているフォルダの中に複製してこれを登録する。
【００６７】
二つ目の方法では、計測内視鏡装置でここに登録されている計測環境データの中から適当なものを選択して、着脱自在な記録媒体に計測環境情報と校正データを記録したものをあらかじめ用意する。あるいは、本ソフトウェアで登録されている計測環境の中から適当なものを選択して、着脱自在な記録媒体に計測環境情報と校正データを記録したものを用意する。このように準備した記録媒体をパソコンに装着し、本ソフトウェアでここに記録されている適当な計測環境情報と校正データを選択して、本ソフトウェアが管理しているフォルダの中に複製してこれを登録する。
【００６８】
以上により、本ソフトウェアで対応している計測環境ならば、さまざまな計測内視鏡装置で記録したどんな計測画像でも簡単に計測環境の設定を行うことができ、迅速に再計測を行えるようになる。
【００６９】
（作用）
図１４、図１５を参照して、本実施形態のソフトウェアの特徴となる制御動作を詳細に説明する。
【００７０】
計測内視鏡装置で記録された計測画像を本ソフトウェアで取り込み、図１１の画面からマウスやキー操作などによって適当なサムネイルを１枚選択する。そして、メニューバー５８の中の計測実行メニューを選択したり、ツールバー５９の中から計測実行ボタン６０を押したり、またはサムネイル上のステレオ計測アイコン５６や比較計測アイコン５７を押すと、図１４に示すルーチンのプログラムが実行される。
【００７１】
図１４に示すルーチンが実行されたら、ステップＳ１１１の判断処理で、選択した画像ファイルのヘッダを参照して計測内視鏡装置で記録された画像か否かの判断を行い、計測内視鏡装置で記録された画像である場合にはステップＳ１１２判断処理でその画像がステレオ計測画像か否かの判断を画像のヘッダを参照して行う。
【００７２】
ここで、ステレオ計測画像である場合は、ステップＳ１１３の判断処理でこの画像ファイルのヘッダに計測環境情報が付いているか否かの判断を行い、これが記録されている場合には、ステップＳ１１４の判断処理で画像に付いている校正データが本ソフトウェアで対応しているか否かを判断し、対応している場合にはステップＳ１１６の処理へ進む。ステップＳ１１４の判断処理で画像に付いている校正データが本ソフトウェアで対応していない場合は、ステレオ計測を行うことができないことを表示して、別の画像を選択するように図１１の画面に戻る。
【００７３】
また、ステップＳ１１６の判断処理で、パソコンの中に既に登録されている計測環境データベースの中に記録されている計測環境データの中にこの画像と同じ計測環境情報のものがあるか否かを判断して、同じものがある場合にはステップＳ１１８へ進む。ステップＳ１１６の判断処理で、同じものがない場合には画像に付いている計測環境情報と校正データをデータベースの中に登録してからステップＳ１１８へ進む。
【００７４】
ステップＳ１１８の判断処理で、現在既に作成され設定されている計測環境データと同じ計測環境情報か否かを判断し、同じであればステップＳ１１９の判断処理で、画像に付いている校正データの中に含まれている視野領域の位置情報と、現在の計測環境データに含まれる視野領域の位置情報の差があらかじめ定めた閾値よりも小さいかどうかを判断する。
【００７５】
ステップＳ１１９の処理で閾値よりも小さい場合は、現在の設定の計測環境データを読み込んで、ステップＳ１２１のステレオ計測処理を行うようにする。
【００７６】
また、ステップＳ１１８の判断処理で現在の計測環境データとは異なる場合や、ステップＳ１１９の判断処理で閾値よりも大きい場合は、この画像ファイルのヘッダに付いている校正データを使用して計測環境データを新しく作成しなおして、ステップＳ１２１のステレオ計測処理を行うようにする。
【００７７】
ステップＳ１２１でステレオ計測の準備が完了すると、図１２の画面で待機状態になり、この画面で計測を行うとその計測結果が表示される。
【００７８】
また、この画面を閉じると、図１１の画面に戻り、別の画像を選択できるようになる。
【００７９】
一方、ステップＳ１１３の判断処理で計測画像に計測環境情報と校正データが付いていない場合には、この画像に適した計測環境データを手動で選択して計測できる状態にするためにＳ１２３へ進み、図１５に示すルーチンのプログラムが実行される。
【００８０】
ステップＳ２０１で、既に登録されている校正データの中から適当なものを選択するか、別の記録媒体に記録されている校正データを使用するか、または計測を終了するかをユーザに選択させる。
【００８１】
既に登録されている校正データの中から適当なものを選択する場合は、ステップＳ２０３で計測環境データベースの中に登録されている校正データのリストを表示し、ステップＳ２０４でユーザにその中から適当なものを選択させる。次に、ステップＳ２０５で、画像に計測環境情報が付いているか否かを判別し、付いていればステップＳ２０６の判断処理で画像ファイルに記録されている計測環境情報の内容と、ユーザが選択した校正データの計測環境情報の内容とが一致しているか否かを判別する。ステップＳ２０６で一致していれば、ステップＳ２０９に進む。
【００８２】
また、ステップＳ２０６で一致していなければ、選択した校正データを使用することはできないことを表示し、別の校正データを選択させるようにするためにステップＳ２０１へ戻る。
【００８３】
一方、ステップＳ２０５で、画像に計測環境情報が付いていない場合には、選択した校正データにおける計測環境情報を内容をユーザに再確認させてステップＳ２０９へ進む。
【００８４】
そして、ステップＳ２０９で、リストから選択した校正データを使用して計測環境データを作成してステレオ計測処理を実行する。
【００８５】
また、ステップＳ２０１で、データベースからではなく別の記録媒体に記録されている校正データを使用するとした場合は、校正データが記録されている記録媒体をパソコンに挿入し、ステップＳ２１２でその中にある校正データのリストを表示する。
【００８６】
そして、ユーザがこの中から適当なものを選択した後で、ステップＳ２１４の判断処理で選択した校正データが本ソフトウェアに対応しているかどうかを判断する。ステップＳ２１４で対応している場合は、ステップＳ２１５で画像に計測環境情報が付いているか否かを判別し、付いていればステップＳ２１７の判断処理で画像ファイルに記録されている計測環境情報の内容と、ユーザが選択した校正データの計測環境情報の内容とが一致しているか否かを判別する。ステップＳ２１７で一致していれば、ステップＳ２１９に進む。
【００８７】
また、ステップＳ２１５で画像に計測環境情報が付いていない場合には、選択した校正データにおける計測環境情報を内容をユーザに再確認させてステップＳ２１９へ進む。
【００８８】
そして、ステップＳ２１９で選択した校正データと計測環境情報をデータベースに登録し、Ｓ２２０でこの校正データを使用して計測環境データを作成してステレオ計測処理を実行する。
【００８９】
一方、ステップＳ２１４で選択した校正データが本ソフトウェアで対応していない場合や、ステップＳ２１７で画像の中の計測環境情報の内容と選択した校正データの計測環境情報の内容が一致していない場合には、選択した校正データを使用することはできないことを表示し、別の校正データを選択させるようにするためにステップＳ２０１へ戻る。
【００９０】
また、ステップＳ２０９やステップＳ２２０が完了すると、ステレオ計測を実行する前に、ユーザの希望に応じてその画像ファイルのヘッダに計測環境情報および校正データを記録するようにしてもよい。
【００９１】
さらに、図１４のステップＳ１１２で選択した画像がステレオ計測の画像でなかった場合、ステップＳ１２４の判断処理でこの画像が比較計測かどうかを画像のヘッダを参照して判断し、比較計測画像である場合は、ステップＳ１２５で画像に付いている光学アダプタの歪み補正情報を読み込み、比較計測処理を実行する。
【００９２】
一方、ステップＳ１２４の判断処理で、選択した画像がステレオ計測画像でも比較計測画像でもない場合には、計測処理を終了して別の画像を選択させるために図１１の画面に戻すか、ステップＳ１２７でユーザに計測手法を選択させる。
【００９３】
ステップＳ１２７で選択した計測手法が比較計測の場合は、初期値の歪み補正情報を読み込んで比較計測処理を実行する。
【００９４】
また、ステップＳ１２７でステレオ計測を選択した場合は、ステップＳ１２３に進み図１５のプログラムを実行して、適当な校正データをリストから選択して計測が行えるようにする。
【００９５】
なお、ステップＳ１１１で選択した画像が計測内視鏡装置で記録された画像でない場合や、ステップＳ１２８で計測を終了させる場合には、図１１の画面に戻り別の画像が選択できるように待機状態にする。
【００９６】
（効果１）
本実施の形態では、計測画像を選択して、計測を実行させるだけで、計測に必要な正しい情報を読み込んで計測環境の設定を行い、計測内視鏡装置上ではなく一般のパソコン上でも正しい計測が可能となる。
【００９７】
また、計測画像を選択して、計測の種類に関係無く、計測実行メニユーや計測ボタンを押すだけで、適切な計測プログラムが実行する。
【００９８】
（効果２）
計測環境情報と校正データが付いている画像で計測を行う場合に、画像を撮影するときに使用した機器の種類を示した計測環境情報が現在の設定に一致しているときに現在の設定を使つて計測を行つたとすると、視野領域の位置を検査するために撮影する自い画像の写り具合が何らかの原因で変化し、これに伴つて位置関係の情報も変化したのが原因で計測精度が低下することがある。
【００９９】
本実施の形態では、画像を撮影するときに使用した機器の種類を示した計測環境情報が現在の設定に一致している場合でも、視野領域の位置情報が変化しているかどうかを確認しているので、このような原因で精度が低下するケースを低減するだけでなく、画像にあらかじめ付いている校正データを使用して自動的に計測環境の設定を行つて計測できるようにしているので、安全性が高く、しかも迅速で、簡便に計測を行う準備を整えることができる。
【０１００】
（効果３）
校正データの容量は数十Ｋｂｙｔｅ、計測環境情報は数Ｋｂｙｔｅであることが多いので、一つの画像ファイルを小さくするために、計測環境情報だけを画像に記録するようにしておきたいこともある。
【０１０１】
また、画像ファイルとは別のファイルに計測環境情報や校正データが記録されていると、何らかの原因で画像に関連付けられて記録されていた計測環境情報や校正データのファイルが紛失したり削除されてしまったりすることも考えられる。
【０１０２】
従来の計測内視鏡システムならこのような画像では装置上でも再計測を行うことができないか、または実際に再計測を行うまでの計測環境の設定作業が煩雑であった。
【０１０３】
これに対して、本実施例では、既に登録されている計測環境データのリストや、別のメモリカードに記録されている校正データのリストからそれらを選択するだけでパソコン上でも簡単に計測環境の設定が行え、迅速に再計測を行うことができる。
【０１０４】
さらに、リストから選択したデータが計測したい画像に適合しているかどうかの確認がおこなわれるので、不整合な状態で計測を行ってしまうケースを少なくする効果もある。
【０１０５】
上記実施の形態による本発明では、計測内視鏡装置で着脱自在の記録媒体に記録された画像に対して、パソコン上で計測環境の設定を行って再計測を行うことができるとともに、この場合、計測用の画像ではない画像で計測を実行することを防止することができる。そして、ユーザーは光学アダプタの機器の種類などを気にすることなく、簡単な操作で正しい光学アダプタに対応した計測を実行させることが可能となり、再計測時における操作性を向上させ、検査効率を向上させることが可能となる。
【０１０６】
また、さまざまな計測環境に対応しているが計測環境データを必要に応じて作成しなおしているので、１セット分の計測環境データの容量のみパソコン内の記録媒体（ＨＤ）に確保されていればよいので、このためにパソコンのＨＤの仕様を特に限定する必要はない。
【０１０７】
また、初めての種類の校正データが付いている計測画像で計測を行う場合には、その校正データが管理されている校正データ群の中に自動的に取り込むことができるので、ユーザーは校正データの存在をあまり意識することなく再計測を行うことができる。
【０１０８】
なお、計測画像とは別に校正データだけを記録媒体に記録したり、またそれをパソコンの中に取り込んだりすることもできるため、校正データが付いていない画像でも再計測を行うことも可能となる。
【０１０９】
さらに、画像を実際に撮影した装置上で再計測を行う必然性がないので、画像が記録されている記録媒体を別の装置に装着して同様の簡単な操作によって、別の装置上でも再計測を行うことが可能となる。
【０１１０】
これにより、さまざまな計測内視鏡装置内の計測環境の状態を、一台のパソコン内で再現させることができるので、検査者が使い慣れたパソコン上で容易に計測画像を再計測することができ、さらにコンピューターのネットワークシステムを利用することで、画像や計測結果のデータを複数の検査者で容易にデータを共有することが可能になり、検査環境が格段に向上する。
【０１１１】
すなわち、本発明によれば、計測画像を計測環境情報と校正データと共にパソコンに取り込み、保存されているこれらの複数の画像から適当な画像を選択し、ステレオ計測機能を実行させるだけで、計測画像に付いている計測環境情報や校正データから自動的に計測環境の設定が行われ、直ちにパソコン上で計測処理を実行することが可能となる。このとき、画像に付いていた計測環境情報と校正データは、校正データ群のデータベースの中に自動的に複製され、画像とは別に管理される。
【０１１２】
また、計測画像に記録されている計測環境情報を参照してパソコンの中に既に管理されている校正データ群の中から同じものを検索する予段と、前記検索結果のデータを使用して自動的に計測環境の設定を変更する手段を設けたことによって、画像を記録する媒体の容量などに理由により校正データが付いていない画像で計測を行う場合は、選択した計測画像と同じ計測情報である計測環境データが装置の中に存在していれば、既に存在する校正データから計測環境データを自動的に作成し、これを使用することで計測処理を実行することが可能となる。
【０１１３】
さらに、計測画像に記録されている計測環境情報を参照して現在の計測環境の設定と一致しているかを判断する手段を設けたことによって、あらためて計測環境データを作成することなく、現在の設定されている計測環境データを使用して計測処理を実行することができ、計測の準備を行なう時間を短縮させることが可能となる。
【０１１４】
さらに、なんらかの理由で計測画像に計測環境情報や校正データが記録されていなかったとしても、それを告知する手段を設けているので、計測者は選択した画像の計測環境が記録されているかどうかを意識することなく計測作業を行なうことができ、またこの場合には既にパソコンの中に存在している校正データの一覧を表示させて、この中から適当なものを選択すると計測を行なうことが可能となる。
【０１１５】
また、画像の記録媒体への書き出しや記録媒体からの取り込みとは別に、パソコンの中にある校正データを記録媒体に複製したり、記録媒体の中の校正データをパソコンの中のデータベースに取り込んだりすることもできるので、校正データだけを独立して管理できるデーターベースを構築することが可能となる。これにより、校正データと計測環境データが付いていない画像で再計測を行なう場合でも、このデータベースの中に適当な校正データを記録媒体経由で取り込めば、このような画像でも再計測を容易に行なうことが可能となる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、計測内視鏡装置で記録された計測画像をパソコン上で再計測を行なえるようにして、検査の作業効率を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る計測内視鏡装置のシステム構成を示す斜視図
【図２】図１の計測内視鏡装置の電気的回路構成を示すブロック図
【図３】図１のリモートコントローラの構成を示す斜視図
【図４】ステレオ計測アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図
【図６】図４のステレオ計測アダプタを付けた内視鏡画像を示す図
【図７】図４のステレオ計測アダプタのマスク形状の画像を示す図
【図８】通常光学アダプタを付けた図１の内視鏡挿入部の内視鏡先端部の構成を示す斜視図
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図
【図１０】図９の通常光学アダプタを付けた内視鏡画像を示す図
【図１１】サムネイル画面の表示例を示す図
【図１２】ステレオ光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図
【図１３】通常光学アダプタによる計測画面の表示例を示す図
【図１４】本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第１のフローチャート
【図１５】本計測ソフトウェアの特徴となる制御動作例を示す第２のフローチャート
【符号の説明】
１０…計測内視鏡装置
１１…内視鏡挿入部
１２…コントロールユニット
１３…リモートコントローラ
１４…液晶モニタ（ＬＣＤ）
１７…フェイスマントデイスプレイ（ＦＭＤ）
１８…ＦＭＤアダプタ
１９…スピーカ
２０…マイク
２１…パーソナルコンピュータ
２２…ＰＣＭＣＩＡメモリーカード
２３…コンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリーカード
２４…内視鏡ユニット
２５…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
２６…ＣＰＵ（制御部）
２７…ＲＯＭ
２８…ＲＡＭ
２９…ＲＳ−２３２ＣＩ／Ｆ
３０…ＰＣカードＩ／Ｆ
３１…ＵＳＢＩ／Ｆ
３２…音声信号処理回路
３３…映像信号処理回路
３４，３５，４０…対物レンズ系
３６，４１…照明レンズ
３７…ステレオ光学アダプタ
３８…固定リング
３９…内視鏡先端部
４２…通常光学アダプタ
４３…撮像素子
４４…クラック
４５…Ｌ１（既知の寸法）
４６…Ｌ２（未知の寸法）
４７…ジョイスティック
４８…レバースイッチ
４９…フリーズスイッチ
５０…ストアースイッチ
５１…計測実行スイッチ
５３…雌ねじ
５４…雄ねじ
５５…サムネイル
５６…ステレオ計測アイコン
５７…比較計測アイコン
５８…メニューバー
５９…ツールバー
６０…計測実行ボタン
６１，６５…各種メニューボタン
６２，６６…各種数値表示欄
６３，６７…メッセージ表示欄
６４…計測可能な視野領域
６８…計測画像
Claims (4)
- ステレオ計測アダプタを介して撮像された視差を有する二枚の画像を備えたステレオ画像データと、前記ステレオ計測アダプタの光学特性を示す校正データと、前記校正データの種類を示す計測環境情報と、を有する画像ファイルを取得可能な画像取得ステップと、
前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されているか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップが、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されていると判別したとき、前記判別ステップによって校正データが付加されていると判別された画像ファイルに付加されている校正データを、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルから読み出すステップと、
前記判別ステップが、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルに校正データが付加されていないと判別したとき、前記計測環境情報を参照して、前記計測環境情報に対応した校正データが、少なくとも１つの任意の校正データが記録されている記録媒体に記録されているか否かを判断するステップと、
前記計測環境情報に対応した校正データが前記記録媒体に記録されていると判断されたとき、前記計測環境情報に対応した校正データを前記記録媒体から読み出すステップと、
読み出した校正データに基づいて、前記画像取得ステップによって取り込まれた画像ファイルが有する前記ステレオ画像データに含まれる幾何学的歪みを補正して補正ステレオ画像データを生成するステップと、
前記補正ステレオ画像データが備えた前記二枚の画像間におけるマッチング処理を行うステップと、
前記マッチング処理の結果と前記読み出した校正データとに基づいて前記補正ステレオ画像データの任意の点における三次元座標を算出するステップと、
前記三次元座標を用いて被写体を計測するステップとを有することを特徴とする計測用プログラム。 - 前記補正ステレオ画像データを生成する前記ステップは、
前記読み出した校正データから、前記ステレオ画像データにおける座標変換に用いられる変換テーブルを作成するステップと、
前記変換テーブルに基づいて、前記ステレオ画像データを、前記ステレオ画像データから幾何学的歪みを除くように座標変換するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の計測用プログラム。 - 前記判別ステップによって校正データが付加されていると判別された画像ファイルに付加されている校正データは、前記ステレオ計測アダプタの生産工程で測定された光学特性が、前記ステレオ計測アダプタが接続される内視鏡挿入部に適した光学特性として補正されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測用プログラム。
- 前記ステレオ画像データに対して実行可能な計測処理の種類を判別するステップと、
判別された前記種類に応じた計測処理を前記補正ステレオ画像データに対して実行するステップとを有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の計測用プログラム。
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