JP5153787B2 - 内視鏡湾曲制御装置及び内視鏡システム - Google Patents
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Description
例えば第1の従来例としての特開2003−93328号公報には、内視鏡画像に基づいて、挿入部の先端部を挿入すべき方向、すなわち目標位置を検出して、その目標位置の方向に設定する。
また、第2の従来例としての特開2006−116289号公報には、内視鏡撮像画像に基づく第1の湾曲制御手法と、内視鏡挿入形状の検出画像やCT画像に基づく第2の湾曲制御手法を選択して、挿入の際の湾曲制御を行う湾曲制御装置が開示されている。
この場合、この第1の従来例における第4の実施形態においては、目標位置となる管腔暗部が画像外に消失した際、その管腔暗部の消失方向に基づいて、挿入すべき方向を提示するようにしている。
しかし、管腔暗部が消失する前の情報、つまり過去の管腔暗部の情報が記憶されていないため、挿入すべき方向の提示を精度良く行うことが困難になる。さらに、管腔暗部が消失してから、その提示を行うまでの間に、内視鏡挿入部が捻られると、目標位置の方向も、回転移動してしまうので、消失した方向を再現できなくなってしまう欠点がある。
また、湾曲制御の動作モードを切り替えられるようにした場合、設定された切替条件では対応しにくいような挿入対象の部位又は場所の場合においても円滑な挿入を可能とする湾曲制御を行うことが望まれる。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、切替条件変更部は、挿入部先端側の位置を含む挿入形状を検出する挿入形状検出部の検出結果に基づいて、前記第1の切替条件又は前記第2の切替条件に含まれる特徴量パラメータを変更することを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記第1の切替条件又は前記第2の切替条件は、前記挿入部が挿入される管腔内の挿入パスに沿った場所に応じて変更設定されることを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記第1の切替条件及び前記第2の切替条件は、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長に応じて予め設定されることを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記切替条件変更部は、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長の情報を用いて前記第1の切替条件から前記第2の切替条件に変更することを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、切替条件変更部は、前記第2の切替条件に変更した場合、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長に応じてさらに前記第2の切替条件とは異なる第3の切替条件に変更することを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記第1の切替条件及び第2の切替条件は、前記挿入部が管腔内に挿入される挿入パスの場所に応じてそれぞれ異なる複数の特徴量パラメータを用いて設定されることを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡湾曲制御装置は、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記第1の切替条件及び前記第2の切替条件は、前記挿入部が挿入される前記管腔内の挿入パスに沿った場所としての第1及び第2のパス場所に応じて前記第1の切替条件及び第2の切替条件にそれぞれ含まれる特徴量パラメータをリストアップしたパスリストの形態で使用されることを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡システムは、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡と、前記内視鏡が接続され、前記撮像素子の出力信号から内視鏡画像を生成する信号処理装置と、前記内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記切替条件変更部は、挿入部先端側の位置を含む挿入形状を検出する挿入形状検出部の検出結果に基づいて、前記第1の切替条件又は前記第2の切替条件に含まれる特徴量パラメータを変更することを特徴とする。
本発明の他の形態に係る内視鏡システムは、挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡と、前記内視鏡が接続され、前記撮像素子の出力信号から内視鏡画像を生成する信号処理装置と、前記内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、を備え、前記第1の切替条件及び前記第2の切替条件は、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長に応じて予め設定されることを特徴とする。
(第1の実施形態)
図1から図15は本発明の第1の実施形態に係り、図1は本発明の第1の実施形態を備えた内視鏡システムの構成を使用例の状態で示し、図2は内視鏡装置の外観例を示し、図3は内視鏡の内部構成を示し、図4は挿入部の先端側のコイルの配置例を示し、図5は検出される挿入形状を示す。
図6A〜図6Cは挿入形状データ、フレームデータ、コイル座標データの例を示し、図7はPC本体の機能的なブロック構成を示し、図8はメイン処理部の機能的なブロック構成を示し、図9は内視鏡先端の向きと湾曲させたい方向との湾曲角を形成する角θ及びφを示し、図10は図9の湾曲角からモータ電圧を生成する処理機能を示す。
図1に示すように、本発明の第1の実施形態を備えた内視鏡システム1は、内視鏡検査を行う内視鏡2、光源装置3、プロセッサ4及び内視鏡モニタ5を備えた内視鏡装置6と、内視鏡2により撮像された内視鏡画像に対して画像処理及び湾曲制御の処理を行うパーソナルコンピュータ本体(以下、PC本体と略記)7及びPCモニタ8と、内視鏡2の挿入部9における少なくともその先端側の位置検出を含む内視鏡形状検出手段としてのUPD装置11とを有する。
図2に示すように挿入部9は、その先端に設けられた先端部10と、この先端部10の後端に設けられ、湾曲自在の湾曲部18と、この湾曲部18の後端から操作部14まで延出された可撓性を有する可撓部19とを有する。
操作部14には、術者20が所望とする方向に湾曲部18を湾曲指示操作を行う湾曲指示操作手段としての例えばジョイスティック21が設けてある。
また、術者20が後述する自動湾曲制御モードを選択した場合においては、PC本体7によるモータ制御により、挿入部9の先端側を挿入部9が挿通される管腔の走行方向に向くようにモータユニット22を介して湾曲部18の湾曲制御を電気的に行う。
また、図1に示すように、挿入部9がその軸の回りで捻られた場合の捻り量を検出できるように、挿入部9における例えば後端側の外周面に捻り量検出ユニット23が設けてある。
なお、図1における内視鏡装置6としては、例えば図2に示すような外観である。この図2では、PC本体7は内視鏡2内のモータユニット22の湾曲制御ユニットとして内視鏡装置6を構成している。
また、図1では内視鏡2にジョイスティック21が用いられているが、図2に示すようにジョイパッドで湾曲指示操作手段を形成しても良い。
本実施形態では、術者20が湾曲指示操作手段としての例えばジョイスティック21を手動(マニュアル)で湾曲操作を行うことにより、先端部10側を管腔の走行方向に設定して内視鏡2を挿入する手動湾曲による通常の湾曲制御モードの他に、内視鏡画像から管腔暗部の位置を(目標位置として)画像処理により3次元的に推定すると共に、挿入部9の先端側の挿入形状を推定し、挿入部9の先端が目標位置の方向に向くように湾曲部18を電気的に湾曲制御する自動湾曲制御モードを備える。
図3に示すように、挿入部9内には照明光を伝送するライトガイド31が挿通され、このライトガイド31は、図1或いは図2に示す操作部14,ユニバーサルケーブル15を経てその後端が光源装置3に接続される。
そして、照明窓からこの挿入部9の長手軸の前方側に出射される照明光により、挿入部9が挿入される体腔内における長手軸の前方側を照明する。図3に示すように照明窓に隣接して設けられた観察窓には、光学像を結ぶ対物レンズ32が取り付けられており、その観察視野或いは撮像範囲は照明光で照明される。
光学像を結ぶ対物レンズ32と、その結像位置に配置された固体撮像素子としての例えばCCD33とにより撮像装置34が形成されている。
なお、この内視鏡画像信号は、画像処理及びモータ制御(或いは湾曲制御)を行う画像処理/モータ制御装置としてのPC本体7にも入力され、挿入部9の先端を体腔内の走行方向に挿入させるための位置情報の検出の画像処理に利用される。
そして、これらのコイル36a、36b、36c、…の各コイル位置を検出することにより、挿入部9の挿入形状を算出することができる。特に、挿入部9の先端側の複数のコイル、例えば36a、36b、36cの各位置を検出することにより、挿入部9の先端位置の他に、その長手軸の方向(向き)を検出することができる。
また、本実施形態では、図4に示すように長手軸の方向に配置されたコイル36a、36b、36cの他に、例えば長手軸に配置されたコイル36aと直交する方向で、湾曲部18を湾曲させる場合の上方向の湾曲方向(Up湾曲方向或いは単にUp方向という)に、そのソレノイドの軸(巻線の軸)を設定したコイル36a′が、コイル36aに隣接して先端部10内に配置されている。
なお、図4においては、コイル36cに対して、コイル36a″が同様の配置関係となるようにコイル36c、36a″が配置されている。
このような配置にすることにより、各コイル36a、36b、36c、36a′、36a″…の位置を検出することにより、先端部10の位置の他に、先端部10の(長手)軸周りの回転角又は方位(Up方向やCCD33の上方向)、換言すると挿入部9の捻りによる回転角又は方位の変化も検出できる。つまり、これらのコイルは、回転角検出部を形成する。
また、図1に示すUPD装置11は、コイル36a、36b、36c…を所定の周波数のドライブ信号の印加により磁界を発生させる図示しないUPDドライブ回路と、磁界を検出するためにそれぞれ所定の位置関係で配置された複数のセンスコイルからなる磁界検出用のセンスコイルユニットとを備えている。
また、このUPD装置11は、複数のセンスコイルによる検出信号から各コイル36a、36b、36c、…の位置を検出(算出)する位置検出部と、各コイル36a、36b、36c、…の位置情報から挿入部9(内視鏡2)の挿入形状の算出処理と、算出された挿入形状の表示処理を行う挿入形状算出・表示処理回路とを内蔵し、またその挿入形状を表示する図示しない形状表示モニタとを備えている。
なお、図1に示すように挿入部9の捻り量を検出する捻り量検出ユニット23は、図4に示すようなコイル36a′を設けて先端部10の方位(Up方向)を検出可能とした場合には、必要不可欠となるものではない。
図5は、UPD装置11により生成される挿入形状の1例を示す。この図5に示すように3次元の座標系で例えばjフレーム(ただし、j=0、1、2…)におけるコイル36a、36b、36c、…の位置(Xji,Yji,Zji)(ここで、i=a,b…,m)が算出され、それらを結ぶことにより、挿入形状が生成される。
そして、挿入状態情報としての各フレームデータは、図6Bに示すように、挿入形状データの作成時刻、表示属性、付属情報及びコイルの3次元座標データ(コイル座標データ)等のデータを有して構成されている。
また、コイル座標データは、図6Cに示すように、挿入部9の先端側から基端側(操作部14側)に順次配置されたコイル36a、36b、36c、…の3次元座標をそれぞれ示すデータである。
一方、先端部10に設けられた撮像装置34により得られる内視鏡画像は、挿入部9の体腔内(以下では大腸のような管腔内)への挿入量に伴って変化する。
なお、先端部10に設けられた撮像装置34による観察方向(撮像方向)は、この内視鏡2においては挿入部9の長手軸と平行であり、上記挿入方向或いは湾曲方向は、撮像装置34による観察方向と同じ方向となる。
UPD装置11内部のコイル位置検出部により検出されたコイル36a、36b、36c、36d…のコイル座標位置及び方向の情報は、PC本体7にも入力される(後述する図7参照)。
操作部14内には上下方向の湾曲ワイヤ41u、41dの両端が連結されたワイヤが巻装されたプーリ42aと、左右方向の各湾曲ワイヤ41l、41rの両端が連結されたワイヤが巻装されたプーリ42bが設置されている。
各プーリ42a,42bは、それぞれ上下湾曲(駆動)用のUDモータ43a,左右湾曲用のRLモータ43b(単にモータ43a、43bとも略記)の回転軸に連結され、正転及び逆転が自在のモータ43a,43bの回転方向に応じて回転される。
そして、モータ43a,43bによりプーリ42a,42bを回転することによって、湾曲ワイヤ41u、41d、41l、41rを牽引/弛緩(押し引き)して湾曲部18を電気的に湾曲駆動する電気的湾曲駆動手段が構成されている。
モータ43a,43bを介してプーリ42a,42bを回転させる回転量に応じて湾曲部18の湾曲量が対応するため、プーリ42a,42bの回転量をプーリアングル或いはプーリ角という。
モータ43a,43bの回転角(モータ角ともいう)或いはプーリ角は、回転角或いは回転位置の検出手段として、例えばモータ43a,43bの回転軸にそれぞれ取り付けられている上下用ロータリーエンコーダ(UDエンコーダ)44a,左右用ロータリーエンコーダ(RLエンコーダ44b)によってそれぞれ検出される。
そして、自動湾曲制御モードの場合においては、モータユニット22内のモータ43a、43bは、PC本体7側からのUPD装置11による目標位置の推定結果と、現在の(内視鏡)先端部10側の位置及び方向から目標位置の方向に湾曲部18を湾曲駆動するように回転が制御される。
この他にPC本体7は、画像処理により、湾曲させたい方向に相当する目標位置の算出の処理を行う。
なお、自動湾曲制御モードは、後述するように内視鏡画像の画像解析結果により電気的に湾曲制御を行う湾曲制御モードである。
また、さらに予め設定した切替条件を、切替条件を切り替える条件或いは切り替えるべき場所で有るか否かの判定結果により変更することにより、挿入されている管腔部位(場所)によって異なる特徴、特性を持つ場合にも、その深部側に円滑に挿入できるようにしている。
なお、手動操作により湾曲を行う場合には、操作部14に設けられた湾曲指示操作手段としてのジョイスティック21によって上下、左右の任意の湾曲方向への指示値に応じて、エンコーダ出力がその値に一致するように、モータ43a、43bの回転駆動量(プーリ42a,42bのプーリアングルに相当する)が制御され、湾曲部18は湾曲指示された湾曲量まで湾曲する。
また、UPD装置11によるコイル座標と方向の情報は、コイル情報取得スレッド53を介してメモリ52内に、内視鏡形状パラメタ、具体的には、コイル座標位置、コイル方向、先端Up方向のデータとして格納される。
そして、内視鏡画像のデータと内視鏡形状パラメタのデータは、CPUにより形成されるメイン処理部(或いはメインスレッド)55に出力される。
また、内視鏡2のモータユニット22のエンコーダ出力は、湾曲量制御スレッド56に入力される。そして、湾曲量制御スレッド56は、モータユニット22からのエンコーダ出力(つまりプーリアングル)を、その時間tのデータ(情報)と共にメモリ52の(保存用)湾曲量パラメタとして記憶する。
そして、この湾曲量パラメタは、他のデータと共に、メイン処理部55を介して履歴情報の格納部(記憶部)としてのリングバッファ58に格納される。このリングバッファ58には、時間tの経過に従って、過去の時間tと共に、過去の湾曲制御に用いられるデータが時間順(時系列)に格納される。
そして、このリングバッファ58に格納された過去の湾曲制御に用いられたデータは、自動湾曲制御モードにおいて、内視鏡画像から管腔暗部が消失して管腔暗部を検出できないような場合、或いは後述する切替条件に従って、具体的には探索モードに切り替えられた場合に利用されることになる。
この探索モードにおいては、管腔暗部が消失した時間からリングバッファ58に格納されている過去の履歴情報を参照して、例えば管腔暗部が検出された時間での湾曲制御情報を読み出す。
なお、以下においては、自動湾曲制御モードにおけるセンタリングモードや探索モードを、紛らわしい場合を除いて単に動作モードで総称する。
上記湾曲量制御スレッド56には、メイン処理部55による処理で生成され、メモリ52内に一時格納された(制御用)湾曲量パラメタのデータが入力される。
この湾曲量パラメタとしては、現在のプーリアングルから目標位置の方向に設定すべきプーリアングルとしての設定プーリアングルである。なお、上述した(保存用)湾曲パラメタとして、メイン処理部55による処理で生成された(制御用)湾曲量パラメタで流用しても良い(両者の時間差が短い場合には、両者は殆ど同じ値となる)。
湾曲量制御スレッド56は、算出されたプーリアングルをモータ電圧(より具体的には、UDモータ電圧値、RLモータ電圧値)に変換してモータユニット22のUDモータ43a,RLモータ43bに出力する。
また、メイン処理部55は、ビデオ回路59aを経て表示しようとする情報をPCモニタ8に出力し、例えば後述する先端通過目標位置の検出、又は湾曲量パラメタ等、術者への提示すべき情報を表示する。
また、本実施形態においては、例えば不揮発性メモリに、複数の動作モード間の切替条件に相当する情報と、その切替条件自体を変更した切替条件変更の情報(切替条件・変更情報と略記)を格納して切替条件・変更情報格納部60が設けられている。
そして、自動湾曲制御モードが選択された場合には、メイン処理部55は、後述するようにこの切替条件・変更情報格納部60に格納されている複数の動作モード間の切替条件の情報を参照して動作モード間の切替(例えばセンタリングモードと探索モード間の切替)や、挿入されている部位が(内視鏡先端の)移動により変化したような場合には、内視鏡先端が移動した場所(の部位)の湾曲制御に適した切替条件となるように切替条件自体を変更(切替)する。
つまり、切替条件・変更情報格納部60には、パス値PIと関連付けて各動作モードの切替条件に関連する情報(具体的には特徴量パラメータ)全てがリストアップされてセットにされたパスリスト60aとして、(より広義には関連付けて)格納されている。
図8は、メイン処理部55による機能的な構成を示す。
図8に示すようにメイン処理部55は、内視鏡画像における管腔情報から目標位置を検出する画像内目標位置検出部55aの機能と、コイル座標から内視鏡各部の位置、方向を検出する内視鏡形状処理部55bと、相対捻り量から絶対捻り量を算出する捻り量算出部55cの機能を有する。なお、点線で示すように捻り量算出部55cは、相対捻り量が入力された場合にこの処理を行う。
この管腔暗部の位置は、CCD33の画素サイズ、焦点距離等の値を考慮して検出される。そして、その時刻における挿入部9の先端位置に対する管腔暗部の位置の情報から、その方向が挿入部先端(内視鏡先端)の挿入方向として検出される。
また、この管腔暗部の2次元の位置情報は、さらにその管腔暗部の奥行き方向の値を含めた3次元の位置が、、例えば陰影からの形状復元法としてのShape From Shading法(SFS法と略記)により算出される。そして、この3次元の位置情報は、挿入部9先端を指向させて導入すべき目標位置の情報として利用される。
そして、変換された目標位置は、湾曲量算出を行う湾曲量算出部55dに出力される。 湾曲量算出部55dには、内視鏡形状処理部55bにより、内視鏡各部の位置、方向、速度の情報が入力される。なお、画像内目標位置検出部55aにより目標位置が検出できない場合或いは動作モードを切り替えた方が望ましいと予め設定された切替条件に従って、以下に説明する動作モード/切替条件判定部55fにより、動作モードが切り替えられる。
なお、捻り量検出ユニット23が設けてない場合にも、図4に示したコイル36a、36a′の位置検出により、(Up方向が検出でき、これにより捻り量を用いないで)内視鏡先端の湾曲方向(或いは軸回りの方位)を算出することができる。
本実施形態においては、メイン処理部55は、さらに内視鏡画像からその内視鏡画像内における内視鏡先端の管腔内挿入状態(或いは挿入部位状態)を検出或いは推定する管腔内挿入状態推定手段として、画像特徴量算出部55eを有する。
この画像特徴量算出部55eは、主に内視鏡画像における管腔暗部に関係する画像特徴量を算出する。具体的には、図11に示すように管腔暗部距離D,ハレーション画素比率a、暗部画素比率b、(管腔暗部)長円長軸/短軸比r、エッジ線最大長eの画像特徴量を算出する。
また、ハレーション画素比率aは、内視鏡画像中における全画素におけるハレーション画素の比率を表す。ここで、ハレーション画素は、例えば内視鏡画像を形成するR,G,B成分の信号画素の各(信号)画素値(画素レベル又は輝度レベル)が飽和する値或いはこれに近い閾値以上と判定された画素である。
また、(管腔暗部)長円長軸/短軸比rは、管腔暗部は通常長円形として検出されるため、その長円と見なした場合の長軸と短軸との比を表す。
また、エッジ線最大長eは、内視鏡画像からエッジ抽出を行った場合に抽出されるエッジ線における最大長である。
画像特徴量算出部55eは、算出した画像特徴量を、例えば湾曲量算出部55d内の動作モード/切替条件判定部55fに出力する。
また、動作モード/切替条件判定部55fには、内視鏡形状特徴量算出部55gにより算出された内視鏡形状特徴量も入力される。この内視鏡形状特徴量算出部55gは、コイル座標の情報から内視鏡形状特徴量を算出する。
この内視鏡形状特徴量は、具体的には図11に示すように挿入長Lである。この挿入長Lは、例えば大腸等の挿入入り口の位置から、内視鏡形状に沿って内視鏡先端に設けられているコイル座標の位置までの距離で算出できる。
そして、動作モード/切替条件判定部55fは、算出された画像特徴量と内視鏡形状特徴量をパスリスト60aの情報(この場合には切替条件の情報)のパラメタ値と比較して、比較結果から動作モードを切り替えるか否かの判定を行う。なお、この場合の判定は、主として算出された画像特徴量に基づいて行われる。
また、動作モード/切替条件判定部55fは、切替条件変更の情報のパラメタ値と比較して切替条件自体を切り替えるか否かの判定とを行う。
そして、動作モード/切替条件判定部55fによる判定結果により動作モードの切替が行われたり、切替条件自体が変更される。この動作モード/切替条件判定部55fは、動作モード切替部と、切替条件変更部の機能を持つ。
また、各動作モードにおいて、湾曲量算出部55dは、入力される情報における内視鏡先端の位置及び方向の情報から、現在の内視鏡先端の位置及び方向を算出する。
また、湾曲量算出部55dは、現在の内視鏡先端の位置及び方向を算出した後、その状態から目標位置の方向に内視鏡先端を湾曲させるため、図9に示すように湾曲角を算出する。
そして、UDモータ43a、RLモータ43bの回転駆動により、湾曲部18は、内視鏡先端が目標位置の方向に一致するように湾曲される。
図9は、湾曲角(φ、θ)を挿入部9の先端との関係で示す。図9の左側は、内視鏡先端の向き(方向)と、湾曲させたい方向(つまり目標位置の方向)とのなす角θを示す。また、図9の右側の先端面を正面から見た図は、湾曲の上(U)方向と、湾曲させたい方向とのなす角φを示す。
そして、生成されたUD方向の絶対目標プーリ角と、RL方向の絶対目標プーリ角とは、モータ電圧設定部56bに入力される。
そして、モータ電圧設定部56bは、UD方向の絶対目標プーリ角及びRL方向の絶対目標プーリ角の情報と、UDエンコーダによる現在のプーリ角及びRLエンコーダによる現在のプーリ角の情報とからPID制御により、デジタルのモータ電圧をそれぞれ生成する。
図11は、挿入対象部位を例えば図12に示すように大腸61に設定し、その大腸61内に内視鏡2を円滑に挿入するための(動作モードの切り替えに使用される)切替条件と、この切替条件をパス値PI(ここではI=1,2,3)の移行或いは変更に応じて切り替える特徴量パラメタ等の詳細を示す。
なお、以下では簡単化のため、動作モードの切替に関しては、センタリングモードと探索モード間での切替について説明する。
また、パス値PIの移行に応じて切替条件を切り替える場合の条件を決めると特徴量或いは特徴量パラメタとしては、挿入長L、(管腔暗部長円)長軸/短軸比r、エッジ線最大長e、エッジコーナ有り、が用いられる。
そして、前者の切替条件をパス値PIの移行に応じて変更することにより、移行した次のパス値P(I+1)においても適切な(動作モードの)切替条件下で、その動作モードで挿入のための湾曲制御を行うようにする。
具体的には、図12に示すように直腸62aにおいてはパス値P1の切替条件に、S状結腸62bにおいてはパス値P2の切替条件に、下行結腸62cにおいてはパス値P3の切替条件に、それぞれ設定する。そして、各パス値PIにおける切替条件は、以下のような特徴量パラメタとの比較により決定される。
センタリングモード:D>D1、a<a1、b<b1(の条件を満たす場合)
探索モード:D≦D1、a≧a1、b≧b1(の条件を満たす場合)
パス値P2における(動作モードの)切替条件
センタリングモード:D>D2、a<a2、b<b2(の条件を満たす場合)
探索モード:D≦D2、a≧a2、b≧b2(の条件を満たす場合)
パス値P3における(動作モードの)切替条件
センタリングモード:D>D3、a<a3、b<b3(の条件を満たす場合)
探索モード:D≦D3、a≧a3、b≧b3(の条件を満たす場合)
となる。
また、パス値P1からパス値P2への切替条件への切替を行う切替条件は、
L>L1,r<r1
パス値P2からパス値P3への切替条件への切替を行う切替条件は、
L>L2,e>e2
パス値P3移行のパス値への切替条件への切替を行う切替条件は、
L>L3,エッジコーナ有り
の各条件を満たす場合となる。本実施形態においては、上記した切替条件の特徴量パラメタと、切替条件を変更する特徴量パラメタとがパスリスト60aとしてセットにされている。
また、管腔暗部距離D等に関する補足説明は以下のようになる。
管腔暗部距離Dに関しては、パス値P1の直腸62a〜パス値P3の下行結腸62c中において、下行結腸62cは、ほぼ直線状である。このため、その管腔暗部距離D3は、長くなることが一般的である。他の部位では、その管腔暗部距離D1,D2が短くても、管腔暗部の“消失或いは見失い”ではない場合がある。
これに対して、他の部位では、管腔暗部の“消失或いは見失い”時において、それ程ハレーション画素比率a2,a3が高くない。
暗部画素比率bに関しては、パス値P2のS状結腸62bでは、襞が多いため、内視鏡画像内に目標となる管腔暗部以外の暗部(襞の陰)が多い。このため、その暗部画素比率b2は大きくなる。これに対して、他の部位では、管腔暗部の“消失或いは見失い”時において、それ程暗部画素比率b1,b3が高くない。
挿入長Lに関しては、直腸62aからの(内視鏡先端の)挿入につれ、その挿入長が長くなる。
また、エッジ線最大長eに関しては、画像幅×0.8よりも長い時、画面上に現れるエッジが十分に大きいと見なす。ここで、0.8は、経験による設定値である。また、エッジが長いと襞が画面上に現れる、つまりS状結腸62bの判定に有効な特徴を表す。
次に図13を参照して本実施形態による湾曲制御の動作を説明する。
最初のステップS1において、メイン処理部55は、初期設定を行う。次のステップS2においてメイン処理部55は、コイル情報、つまり各コイル位置の情報を取得する。 次のステップS3においてメイン処理部55は、コイル位置の情報から内視鏡の先端位置、先端方向の算出を行う。次のステップS4においてメイン処理部55は、内視鏡画像の画像データの取得を行う。
次のステップS6においてメイン処理部55は、内視鏡画像から内視鏡先端を通過させようとする先端通過目標位置の検出を行う。なお、ここで用いている先端通過目標位置は、現在の内視鏡先端位置(及び方向)の状態において、この内視鏡先端を実際に通過させようとする目標位置としての意味を明確化して表わしている。この先端通過目標位置の検出に関しては図14にてより詳細に説明する。
次のステップS7においてメイン処理部55は、ステップS6により検出された先端通過目標位置は、2次元の位置情報であるため上述したSFS法等を用いて3次元座標に変換する。
次のステップS9において、算出した目標プーリアングルから対応するモータ電圧を算出する。なお、この算出は、図7に示した構成例においては湾曲量制御スレッド56の処理として行う。算出されたモータ電圧は、モータユニット22のモータ43a、43bに印加され、モータ43a、43bの回転駆動により湾曲部18が湾曲駆動される。そして、ステップS9の処理後に、ステップS2の処理に戻る。
次に図14を参照してステップS6の先端通過目標位置の検出の処理を説明する。
最初のステップS11においてメイン処理部55は、内視鏡画像から画像特徴量(パラメタ)の算出を行う。
そして、次のステップS13においてメイン処理部55は、パスリスト60aを変更するか否かの判定処理を行う。
この場合、ステップS13の処理が最初に行われる場合、例えば、ステップS1の初期設定においてパスリスト60aとして予めパス値P1に設定されている。具体的には、図15に示すパス値P1に示すような動作モードの切替条件(つまり、現在採用されている第1の切替条件)となり、また、この切替条件とセットにされた次のパス値P2への移行(切替)条件(つまり、第1の切替条件から切り替えられる場合の第2の切替条件)が初期設定されている。
そして、内視鏡先端が図12に示す直腸62a(この場合のパス値はP1)に挿入された状態の場合には、ステップS13の更新は行われない判定がされる。
一方、内視鏡先端が図12に示す直腸62aを通過してこの直腸62aよりも奥のS状結腸62b側に移行した場合には、パス値P1からP2への移行(切替)条件に該当する判定、つまり切替条件の更新(変更)の判定が行われる。
この場合にはステップS14に示すように、次のパス値の特徴量パラメタが取得される。つまり、第2の切替条件に変更される。例えば上記のように直腸62aからS状結腸62b側に移行した場合には、パス値P2に相当する特徴量パラメタ等が取得され、パスリスト60aがパス値P2に更新される。このパス値P2の具体例を図15に示している。 また、内視鏡先端が図12に示すS状結腸62bを通過してこのS状結腸62bよりも奥の下行結腸62c側に移行した場合には、パス値P2からP3への移行(切替)条件に該当する判定、つまり更新の判定が行われることになる。このパス値P3の具体例を図15に示している。
ステップS14の処理の後、ステップS15に移る。ステップS15の判定処理において、探索モードへの移行条件に該当する判定が行われた場合には、ステップS16に移る。
ステップS16において湾曲量算出部55dは、リングバッファ58に格納された過去の履歴情報を読み出し、管腔暗部が検出されるような状態に内視鏡先端がなるように湾曲部18を湾曲制御する。そして、管腔暗部が検出される状態になった場合、その状態におけ内視鏡先端に対する先端通過目標位置を決定(或いは算出)する処理を行う。そして、図13のステップS7の処理に移る。
このステップS17においてはこの非探索モードで先端通過目標位置を決定(或いは算出)する処理を行う。そして、図13のステップS7の処理に移る。
このような湾曲制御を行うことにより、本実施形態によれば、大腸61のように挿入パスにおける挿入場所において異なる特徴を有するような管腔臓器の場合にも、内視鏡先端をその深部側に挿入する作業を円滑に行うことが可能となる。
換言すると、設定された1つの切替条件では対応しにくいような挿入対象部位或いは挿入対象臓器の場合においても、挿入パスにおける異なる特徴を有する挿入場所に応じて切替条件を変更するようにしているので、内視鏡先端をその深部側に円滑に挿入することを可能とする湾曲制御を行うことができる。
なお、上述の説明においては、動作モードとして第1の動作モードのセンタリングモードと、第2の動作モードの探索モード間の切替に関して説明した。この他に、例えば、図16Aに示すように襞押し込みモードや図16Bに示す回転モードを選択して動作モードとして選択してその動作モードを採用できるようにしても良い。
S状結腸62bのようにその部位での腸管部分の屈曲量が大きく、また固定されていないためにその形状が変化するような部位においては、例えば図16Aに示すように内視鏡2の先端側が大きく湾曲される場合がある。
そして、この場合には、現在の湾曲方向とは逆の方向に湾曲部18を湾曲させる。つまり、図16Aにおける矢印で示す方向に湾曲させる。そして、内視鏡先端側を2点鎖線で示すような形状にして、深部側に挿入し易くする。なお、襞押し込みモードに切り替えて、例えば設定された時間後にも管腔暗部を検出できない場合には、探索モードに切り替えるようにしても良い。
このため、例えば湾曲部18の湾曲量がある閾値以上の場合で、かつ内視鏡2の単位時間当たりの捻り量が閾値以上であることを検出した場合、センタリングモードにより管腔暗部が検出できなくなった場合、この回転モードを術者が選択できるようにしても良い。 なお、この場合には、PCモニタ8等に、術者が回転を行う回転操作を表示する。そして、術者は、表示されたように例えば矢印示すように回転操作を行うことにより、2点鎖線で示すように管腔暗部を検出し易い状態にすることができる。
HDD72には、内視鏡検査を行う管腔臓器(例えば大腸や小腸)や管腔部位に対応して複数のパスリスト60j(j=a,b,…)が予め格納されている。そして、CPU71は、実際に内視鏡検査が行われる管腔臓器、管腔部位に対応したパスリスト60jをHDD72から選択して読み出し、例えばメモリ52等に一時格納して、それを使用する構成にしている。なお、符号73はバスを示す。
本変形例によれば、内視鏡検査を行う管腔臓器が異なる場合にも、その管腔臓器に対して第1の実施形態と同様に円滑な挿入を行うことが可能になる。
また、術者による手技に応じて、術者がその術者の手技に適したパスリスト60jを設定するようにしても良い。例えば、挿入の操作を早く行うような手技の術者の場合には、例えばセンタリングモードにおける管腔暗部距離Dの値を、標準の場合よりも大きく設定した方が管腔暗部の消失が発生する確率を低くできる。
また、術者が実際に大腸61等へ内視鏡先端を挿入した場合の湾曲制御の時間的なデータを保存し、その保存したデータからより挿入を円滑に行えるようなパスリスト60jに変更設定するようにしても良い。
(第2の実施形態)
図18から図23は、本発明の第2の実施形態に係るものである。図18は、本発明の第2の実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成の一例を示す図である。図19は、図18の端末装置において行われる目標位置検出処理の一例を示すフローチャートである。図20は、図18の端末装置において行われる湾曲制御設定処理の一例を示すフローチャートである。図21は、画像データ内に存在する暗部領域の一例を示す図である。
…(1)
Ri=(((m20+m02)−msq)/((m20+m02)+msq))1/2 …(2)
演算処理部191は、図19のステップS104の処理において算出した比Riの値が所定の閾値Th1より大きいか否かを判定する(図19のステップS105)。
図24から図32は、本発明の実施形態に係るものである。図24は、本発明の第3の実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成の一例を示す図である。図25は、先端部を通過させる経路を設定するために行われる処理の一例を示すフローチャートである。図26は、湾曲部に対する湾曲制御内容を設定するために行われる処理の一例を示すフローチャートである。図27は、先端部の現在位置の近傍における管腔の形状の一例を示す図である。図28は、図25のフローチャートの処理の概要に関する模式図である。図29は、先端部を通過させる目標位置を算出する処理の一例を示す図である。図30は、先端部を通過させる目標位置を算出する処理の、図29とは異なる例を示す図である。図31は、図26のフローチャートに追加可能な処理の一例を示す図である。図32は、図31のフローチャートの処理の概要に関する模式図である。
Claims (13)
- 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
さらに、前記履歴情報を記憶する記憶部を有し、該記憶部は前記管腔暗部の位置の情報と共に、前記挿入部先端の位置及び方向の情報を前記履歴情報として記憶することを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記切替条件変更部は、挿入部先端側の位置を含む挿入形状を検出する挿入形状検出部の検出結果に基づいて、前記第1の切替条件又は前記第2の切替条件に含まれる特徴量パラメータを変更することを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記第1の切替条件又は前記第2の切替条件は、前記挿入部が挿入される管腔内の挿入パスに沿った場所に応じて変更設定されることを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記第1の切替条件及び前記第2の切替条件は、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長に応じて予め設定されることを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記切替条件変更部は、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長の情報を用いて前記第1の切替条件から前記第2の切替条件に変更することを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記切替条件変更部は、前記第2の切替条件に変更した場合、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長に応じてさらに前記第2の切替条件とは異なる第3の切替条件に変更することを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 前記記憶部は、前記管腔暗部の位置の情報と、前記挿入部先端の位置及び方向の情報とを、時間の経過順に前記履歴情報として記憶することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡湾曲制御装置。
- 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記第1の切替条件及び第2の切替条件は、前記挿入部が管腔内に挿入される挿入パスの場所に応じてそれぞれ異なる複数の特徴量パラメータを用いて設定されることを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡における前記撮像素子から得られる内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記第1の切替条件及び前記第2の切替条件は、前記挿入部が挿入される前記管腔内の挿入パスに沿った場所としての第1及び第2のパス場所に応じて前記第1の切替条件及び第2の切替条件にそれぞれ含まれる特徴量パラメータをリストアップしたパスリストの形態で使用されることを特徴とする内視鏡湾曲制御装置。 - 前記パスリストは、前記挿入部が挿入される管腔臓器の種類に応じて選択使用されることを特徴とする請求項9に記載の内視鏡湾曲制御装置。
- 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡と、
前記内視鏡が接続され、前記撮像素子の出力信号から内視鏡画像を生成する信号処理装置と、
前記内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
さらに、前記履歴情報を記憶する記憶部を有し、該記憶部は前記管腔暗部の位置と共に、前記挿入部先端の位置及び方向の情報を前記履歴情報として記憶することを特徴とする内視鏡システム。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡と、
前記内視鏡が接続され、前記撮像素子の出力信号から内視鏡画像を生成する信号処理装置と、
前記内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記切替条件変更部は、挿入部先端側の位置を含む挿入形状を検出する挿入形状検出部の検出結果に基づいて、前記第1の切替条件又は前記第2の切替条件に含まれる特徴量パラメータを変更することを特徴とする内視鏡システム。 - 挿入部の先端側に撮像素子と湾曲部とが設けられた内視鏡と、
前記内視鏡が接続され、前記撮像素子の出力信号から内視鏡画像を生成する信号処理装置と、
前記内視鏡画像から、前記挿入部が挿入される管腔内の管腔暗部に関する画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
算出された前記画像特徴量から管腔暗部の位置を挿入目標として、挿入部先端をその位置に向ける第1の湾曲動作モードと、過去に算出された管腔暗部の位置を含む履歴情報を参照することにより現在の管腔暗部の位置を推定し、推定された管腔暗部の位置の方向に挿入部先端を向ける第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードにより、前記湾曲部を湾曲制御する湾曲制御部と、
算出された前記画像特徴量の第1の切替条件に従って、前記第1の湾曲動作モードと前記第2の湾曲動作モードとの一方の湾曲動作モードから他方の湾曲動作モードへ切替を行う動作モード切替部と、
前記湾曲動作モードの切替に採用された第1の切替条件から該第1の切替条件とは異なる第2の切替条件に変更する切替条件変更部と、
を備え、
前記第1の切替条件及び前記第2の切替条件は、前記挿入部が前記管腔内に挿入される挿入長に応じて予め設定されることを特徴とする内視鏡システム。
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