JPH0618219A - 内視鏡による対象物の計測方法 - Google Patents
内視鏡による対象物の計測方法Info
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- JPH0618219A JPH0618219A JP4173282A JP17328292A JPH0618219A JP H0618219 A JPH0618219 A JP H0618219A JP 4173282 A JP4173282 A JP 4173282A JP 17328292 A JP17328292 A JP 17328292A JP H0618219 A JPH0618219 A JP H0618219A
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- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構造で、かつ細径な内視鏡を用いて使
用現場で簡単に対象物の計測を行うことのできる内視鏡
による対象物の計測方法を得る。 【構成】 第1の位置及び少量湾曲させた第2の位置位
置で対象物を撮像し、特徴点A,Bの座標を得た後、S
9で湾曲角θの初期値としてθ=0とおく。S10で、
点A,BのZ座標の比KAを計算する。S11で点Aの
Z座標ZAと先端部移動量Sを計算する。S12で計算
されたSが前回計算して得られたSとほとんど同じかど
うか判断する。S13ではSと既知の長さLより湾曲角
θの新しい値を計算しS10に戻りS10〜S12の処
理を繰り返す。S14で点C、DのZ座標Zc、Zdを求
める。S15で点C、DのX、Y座標XC ,YC ,XD
,YDを求める。S16で傷の長さであるCD間の3次
元的距離を求める。
用現場で簡単に対象物の計測を行うことのできる内視鏡
による対象物の計測方法を得る。 【構成】 第1の位置及び少量湾曲させた第2の位置位
置で対象物を撮像し、特徴点A,Bの座標を得た後、S
9で湾曲角θの初期値としてθ=0とおく。S10で、
点A,BのZ座標の比KAを計算する。S11で点Aの
Z座標ZAと先端部移動量Sを計算する。S12で計算
されたSが前回計算して得られたSとほとんど同じかど
うか判断する。S13ではSと既知の長さLより湾曲角
θの新しい値を計算しS10に戻りS10〜S12の処
理を繰り返す。S14で点C、DのZ座標Zc、Zdを求
める。S15で点C、DのX、Y座標XC ,YC ,XD
,YDを求める。S16で傷の長さであるCD間の3次
元的距離を求める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は対象物のあらかじめ相対
位置のわかっている2つ以上の特定点の位置を用いて、
対象物の長さ等を計測する内視鏡により対象物の計測方
法に関する。
位置のわかっている2つ以上の特定点の位置を用いて、
対象物の長さ等を計測する内視鏡により対象物の計測方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】特願平2−146881号公報に述べて
いるように、ジェットエンジンのブレード上のキズな
ど、内視鏡によって観察するだけではなくその長さ等を
数値として計測する必要がしばしばある。内視鏡は対象
物との距離が不特定である使い方が一般的なため、画像
から単純にキズの長さなどを計算することはできない。
いるように、ジェットエンジンのブレード上のキズな
ど、内視鏡によって観察するだけではなくその長さ等を
数値として計測する必要がしばしばある。内視鏡は対象
物との距離が不特定である使い方が一般的なため、画像
から単純にキズの長さなどを計算することはできない。
【0003】長さなどを測定する方法として、特開昭5
9−70903号公報では内視鏡の先端から2本の平行
なレーザ光を出射し、対象物上に生じる一定距離のレー
ザスポットを基準にして、検査部分を計測している。し
かし、この方法ではレーザ光を発振する装置が必要なこ
とと、レーザ光を出射できるような内視鏡の構造を要す
ることにより装置が複雑化し、高価となる。
9−70903号公報では内視鏡の先端から2本の平行
なレーザ光を出射し、対象物上に生じる一定距離のレー
ザスポットを基準にして、検査部分を計測している。し
かし、この方法ではレーザ光を発振する装置が必要なこ
とと、レーザ光を出射できるような内視鏡の構造を要す
ることにより装置が複雑化し、高価となる。
【0004】また、特開昭63−244011号公報に
は、対物撮像系を2個有するいわゆる2眼式内視鏡の例
が示されており、ステレオ視によって対象部分の3次元
形状を計測しようとするものである。内視鏡の構造が複
雑で効果になるとともに、内視鏡先端部の太径化をまね
き、中がせまい対象物に挿入できないという欠点をも
つ。
は、対物撮像系を2個有するいわゆる2眼式内視鏡の例
が示されており、ステレオ視によって対象部分の3次元
形状を計測しようとするものである。内視鏡の構造が複
雑で効果になるとともに、内視鏡先端部の太径化をまね
き、中がせまい対象物に挿入できないという欠点をも
つ。
【0005】さらに、特開昭63−246716号公報
は、先端部は普通と変わらない構造の内視鏡で、その湾
曲機構に特徴がある。第1の位置から第2の位置へ湾曲
を行ない、両位置における画像中の対象部分の位置と、
別途検知手段により検知した前記湾曲の角度とを用いる
ことにより、対象部分の3次元形状を計測しようとする
ものである。内視鏡先端部が太径化する欠点は生じない
が、湾曲角度を検知する特殊な検知手段を設けなければ
ならず、また検知手段を設けた場合においてもも、この
従来例のようにガイドワイヤ等を介して先端部の湾曲角
を検知する方法では高い精度を得ることは難しい。
は、先端部は普通と変わらない構造の内視鏡で、その湾
曲機構に特徴がある。第1の位置から第2の位置へ湾曲
を行ない、両位置における画像中の対象部分の位置と、
別途検知手段により検知した前記湾曲の角度とを用いる
ことにより、対象部分の3次元形状を計測しようとする
ものである。内視鏡先端部が太径化する欠点は生じない
が、湾曲角度を検知する特殊な検知手段を設けなければ
ならず、また検知手段を設けた場合においてもも、この
従来例のようにガイドワイヤ等を介して先端部の湾曲角
を検知する方法では高い精度を得ることは難しい。
【0006】さらにまた、特願平2−146881号公
報は、対象物の形状寸法データを用いて図形を構成し、
これを対象物の画像に重ね合わせることにより画像上の
任意の点の座標を得、計測を行なう。この手法はきわめ
てユニークであるが、対象物の形状寸法データをあらか
じめ用意しておかなければならない点が、唯一わずらわ
しい点である。
報は、対象物の形状寸法データを用いて図形を構成し、
これを対象物の画像に重ね合わせることにより画像上の
任意の点の座標を得、計測を行なう。この手法はきわめ
てユニークであるが、対象物の形状寸法データをあらか
じめ用意しておかなければならない点が、唯一わずらわ
しい点である。
【0007】
【発明が解決しようとする問題点】ところで、特願平4
−71299号公報には、撮像手段を移動させながら同
一対象物の複数の画像を撮像し、それらの画像中におけ
る対象物上の特定点の位置を相互相関演算によって追跡
し、各画像ごとの上記特定点の位置のちがいをもとに撮
像手段の移動ベクトルを推定し、その移動ベクトルをも
とに対象物の3次元形状を推定し、このプロセスを反復
することにより、対象物の形状の計測精度を高める手法
が提案されている。
−71299号公報には、撮像手段を移動させながら同
一対象物の複数の画像を撮像し、それらの画像中におけ
る対象物上の特定点の位置を相互相関演算によって追跡
し、各画像ごとの上記特定点の位置のちがいをもとに撮
像手段の移動ベクトルを推定し、その移動ベクトルをも
とに対象物の3次元形状を推定し、このプロセスを反復
することにより、対象物の形状の計測精度を高める手法
が提案されている。
【0008】この手法は前述の各先行例における欠点を
一掃する画期的な手法であるが、撮像手段の移動ベクト
ルの計算等のために膨大な量の数値計算が必要であり、
現在の高性能なコンピューターをもってしても、計算終
了までにある程度の時間を待たなければならない。した
がって簡便に使用できないという欠点を有する。
一掃する画期的な手法であるが、撮像手段の移動ベクト
ルの計算等のために膨大な量の数値計算が必要であり、
現在の高性能なコンピューターをもってしても、計算終
了までにある程度の時間を待たなければならない。した
がって簡便に使用できないという欠点を有する。
【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、レーザ光出射のような特別な構造を内視鏡に設
ける必要がなく、2眼式内視鏡のような太径になること
もなく、湾曲角度を別の手段を設けて検知する必要もな
く、対象物全体の形状寸法データをあらかじめ用意して
おく必要もなく、高価なコンピューターを用いたり、処
理結果が出るまで時間待ちする必要がなく、簡単な構造
で、かつ細径な内視鏡を用いて使用現場で簡単に対象物
の計測を行うことのできる内視鏡による対象物の計測方
法を提供することを目的としている。
であり、レーザ光出射のような特別な構造を内視鏡に設
ける必要がなく、2眼式内視鏡のような太径になること
もなく、湾曲角度を別の手段を設けて検知する必要もな
く、対象物全体の形状寸法データをあらかじめ用意して
おく必要もなく、高価なコンピューターを用いたり、処
理結果が出るまで時間待ちする必要がなく、簡単な構造
で、かつ細径な内視鏡を用いて使用現場で簡単に対象物
の計測を行うことのできる内視鏡による対象物の計測方
法を提供することを目的としている。
【0010】
【問題点を解決する手段および作用】本発明の内視鏡に
よる対象物の計測方法は、内視鏡で検査対象物の第1の
画像を撮像する第1のプロセスと、前記内視鏡の少くと
も先端部を不特定量だけ変位させて前記検査対象物の第
2の画像を撮像する第2のプロセスと、前記第1の画像
および前記第2の画像中における、前記検査対象物上の
あらかじめ相対位置のわかっている2つ以上の特定点の
位置を用いて、前記内視鏡の少くとも先端部の変位量を
検出する第3のプロセスと、前記変位量より、少くとも
前記第1の画像または前記第2の画像の一方に含まれる
複数の検査対象点の相対的位置を算出する第4のプロセ
スとにより前記第4のプロセスで算出された複数の検査
対象点の相対位置を用いて、前記複数の検査対象点によ
って規定される被測定量を計測する。
よる対象物の計測方法は、内視鏡で検査対象物の第1の
画像を撮像する第1のプロセスと、前記内視鏡の少くと
も先端部を不特定量だけ変位させて前記検査対象物の第
2の画像を撮像する第2のプロセスと、前記第1の画像
および前記第2の画像中における、前記検査対象物上の
あらかじめ相対位置のわかっている2つ以上の特定点の
位置を用いて、前記内視鏡の少くとも先端部の変位量を
検出する第3のプロセスと、前記変位量より、少くとも
前記第1の画像または前記第2の画像の一方に含まれる
複数の検査対象点の相対的位置を算出する第4のプロセ
スとにより前記第4のプロセスで算出された複数の検査
対象点の相対位置を用いて、前記複数の検査対象点によ
って規定される被測定量を計測する。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いて実施例を説明する。
【0012】図1ないし図11は第1実施例に係わり、
図1は内視鏡による対象物の計測方法の前段の流れを示
すフローチャート、図2は内視鏡による対象物の計測方
法の後段の流れを示すフローチャート、図3は対象物と
内視鏡先端の位置関係を説明する説明図、図4は内視鏡
による対象物の計測方法を実現する内視鏡装置の構成を
示す構成図、図5はモニタ上の対象物を説明する説明
図、図6は対象物の特徴点の位置関係を説明する説明
図、図7は対象物の特徴点のX,Z平面での位置関係を
説明する説明図、図8は図7の一部を取り出した説明
図、図9は対象物の計測点のX,Z平面での位置関係を
説明する説明図、図10は対象物の計測点の位置関係を
説明する説明図、図11は内視鏡の変形例の要部の構成
を示す構成図である。
図1は内視鏡による対象物の計測方法の前段の流れを示
すフローチャート、図2は内視鏡による対象物の計測方
法の後段の流れを示すフローチャート、図3は対象物と
内視鏡先端の位置関係を説明する説明図、図4は内視鏡
による対象物の計測方法を実現する内視鏡装置の構成を
示す構成図、図5はモニタ上の対象物を説明する説明
図、図6は対象物の特徴点の位置関係を説明する説明
図、図7は対象物の特徴点のX,Z平面での位置関係を
説明する説明図、図8は図7の一部を取り出した説明
図、図9は対象物の計測点のX,Z平面での位置関係を
説明する説明図、図10は対象物の計測点の位置関係を
説明する説明図、図11は内視鏡の変形例の要部の構成
を示す構成図である。
【0013】図4に示すように1実施例に係る内視鏡装
置1は電子内視鏡2と、この電子内視鏡2に照明光を供
給する光源装置3と、電子内視鏡2の撮像手段に対する
信号処理を行う映像信号処理装置4と、この映像信号処
理装置4で生成された標準的な映像信号をモニタ5に表
示したり、ブレード6等の対象物の模擬図形等を表示し
たり等してブレード6等の対象物のキズ8等の検査対象
部分の長さか面積等の被測定量の測定を行う測定装置9
とから構成される。
置1は電子内視鏡2と、この電子内視鏡2に照明光を供
給する光源装置3と、電子内視鏡2の撮像手段に対する
信号処理を行う映像信号処理装置4と、この映像信号処
理装置4で生成された標準的な映像信号をモニタ5に表
示したり、ブレード6等の対象物の模擬図形等を表示し
たり等してブレード6等の対象物のキズ8等の検査対象
部分の長さか面積等の被測定量の測定を行う測定装置9
とから構成される。
【0014】上記電子内視鏡2は、細長の挿入部11を
有し、この挿入部11の後端側に太幅の操作部12が形
成されている。
有し、この挿入部11の後端側に太幅の操作部12が形
成されている。
【0015】上記挿入部11内にはライトガイド13が
挿通され、このライトガイド13の末端を光源装置3に
接続することにより、ランプ14の照明光を電装し、先
端部15側の端面から照明レンズ16を介して被写体に
向けて出射する。尚、先端部15は、図示しない湾曲機
構により上下左右に湾曲駆動できるようになっている。
挿通され、このライトガイド13の末端を光源装置3に
接続することにより、ランプ14の照明光を電装し、先
端部15側の端面から照明レンズ16を介して被写体に
向けて出射する。尚、先端部15は、図示しない湾曲機
構により上下左右に湾曲駆動できるようになっている。
【0016】照明された被写体は、先端部15に配設し
た対象レンズ18によって、その焦点面に配設したCC
D19に結像する。このCCD19の撮像面にはモザイ
クカラーフィルタが取付けてあり、各画素毎に色分離す
る。
た対象レンズ18によって、その焦点面に配設したCC
D19に結像する。このCCD19の撮像面にはモザイ
クカラーフィルタが取付けてあり、各画素毎に色分離す
る。
【0017】上記CCD19で光電変換された信号は、
信号線20を介して、映像信号処理装置4に入力され、
映像信号処理された後、測定装置9の画像メモリ21に
入力され、一時記憶される。この画像メモリ21から読
出された映像信号は、合成装置22を介してモニタ5に
出力でき、対象物(この場合ブレード6)の画像6Aを
モニタ画像に表示することができる。
信号線20を介して、映像信号処理装置4に入力され、
映像信号処理された後、測定装置9の画像メモリ21に
入力され、一時記憶される。この画像メモリ21から読
出された映像信号は、合成装置22を介してモニタ5に
出力でき、対象物(この場合ブレード6)の画像6Aを
モニタ画像に表示することができる。
【0018】この測定装置9は、対象物におけるキズ8
の大きさ(長さ)等を測定するための測定プログラムを
実行するCPU24と、対象物の形状寸法を規定するデ
ータが記録されたフロッピィディスクから、これらのデ
ータを読込み、CPU24に出力するフロッピィディス
ク装置25と、このデータをコピーして使用したり、測
定装置9の実行用プログラム等を記録する等に用いられ
る磁気ディスク装置26と、データの入力用等に用いら
れるキーボード27と、CPU24の制御のもとで対象
物6の模擬図形とかカーソルを発生する図形発生装置2
8とから構成される。
の大きさ(長さ)等を測定するための測定プログラムを
実行するCPU24と、対象物の形状寸法を規定するデ
ータが記録されたフロッピィディスクから、これらのデ
ータを読込み、CPU24に出力するフロッピィディス
ク装置25と、このデータをコピーして使用したり、測
定装置9の実行用プログラム等を記録する等に用いられ
る磁気ディスク装置26と、データの入力用等に用いら
れるキーボード27と、CPU24の制御のもとで対象
物6の模擬図形とかカーソルを発生する図形発生装置2
8とから構成される。
【0019】上記合成装置22は、画像メモリ21から
出力される映像信号(被写体画像又は画像信号とも記
す。)と、CPU24の制御のもとで図形発生装置28
から出力される対象物模擬図形(信号)との一方をモニ
タ5に出力したり、画像及び図形を重畳してモニタ5に
出力したりすることもできる。
出力される映像信号(被写体画像又は画像信号とも記
す。)と、CPU24の制御のもとで図形発生装置28
から出力される対象物模擬図形(信号)との一方をモニ
タ5に出力したり、画像及び図形を重畳してモニタ5に
出力したりすることもできる。
【0020】尚、キーボード27を操作して、モニタ画
面上でカーソルを移動した場合における各カーソルの位
置は、CPU24で把握されるようになっている。
面上でカーソルを移動した場合における各カーソルの位
置は、CPU24で把握されるようになっている。
【0021】この内視鏡装置1を用いての対象物6の測
定方法について説明する。
定方法について説明する。
【0022】電子内視鏡2の先端部15は、図3におい
て、まず実線で示す第1の位置にある。電子内視鏡2の
対物レンズ18の光軸に一致するようにZ軸を設け、対
物レンズ18の中心を座標系の原点0とする。
て、まず実線で示す第1の位置にある。電子内視鏡2の
対物レンズ18の光軸に一致するようにZ軸を設け、対
物レンズ18の中心を座標系の原点0とする。
【0023】対象物6上に特徴点、この場合はコーナー
A,Bであり、A,B間の距離lが既知である。
A,Bであり、A,B間の距離lが既知である。
【0024】線分ABとXZ平面が平行になるように、
すでに定めた原点0とZ軸を含めて、XYZ直交座標系
を設けることができる。そうすると、線分ABのXZ平
面へ投映像である線分Ax Bx は、線分ABと平行であ
り、したがってその長さも同じくlである。
すでに定めた原点0とZ軸を含めて、XYZ直交座標系
を設けることができる。そうすると、線分ABのXZ平
面へ投映像である線分Ax Bx は、線分ABと平行であ
り、したがってその長さも同じくlである。
【0025】対象物6上にキズがあり、その長さを計測
したい。キズの両端の点を点C,Dとする。
したい。キズの両端の点を点C,Dとする。
【0026】電子内視鏡2の湾曲機能を用いることによ
り先端部15を移動させることができる。一般に電子内
視鏡2は、上下左右すなわち4方向に湾曲できるものが
多く、それらを組み合わせることにより任意の方向に湾
曲させることができる。また上下の2方向のみ湾曲可能
な内視鏡であっても、光軸の回りに内視鏡を回転させる
ことにより、やはり任意の方向に湾曲させることができ
る。
り先端部15を移動させることができる。一般に電子内
視鏡2は、上下左右すなわち4方向に湾曲できるものが
多く、それらを組み合わせることにより任意の方向に湾
曲させることができる。また上下の2方向のみ湾曲可能
な内視鏡であっても、光軸の回りに内視鏡を回転させる
ことにより、やはり任意の方向に湾曲させることができ
る。
【0027】そこで、図3に示すように、電子内視鏡2
の先端部15をXZ平面内で湾曲させる。湾曲の機構に
ついては多数の先行例中に記述されている通りである
が、内視鏡中のある1点Rを中心に湾曲が行なわれると
考えてもよい。点Rの位置は内視鏡の機種によって異な
るが、点Rと対物レンズの中心との距離Lは、機種ごと
に既知である。
の先端部15をXZ平面内で湾曲させる。湾曲の機構に
ついては多数の先行例中に記述されている通りである
が、内視鏡中のある1点Rを中心に湾曲が行なわれると
考えてもよい。点Rの位置は内視鏡の機種によって異な
るが、点Rと対物レンズの中心との距離Lは、機種ごと
に既知である。
【0028】図3において、まず実線で示す電子内視鏡
2の第1の位置において、対象物6の第1の画像を撮像
する。次に同図に示すようにXZ平面内で角度θだけ湾
曲させて、電子内視鏡2の先端部15を破線で示す第2
の位置に移動させ、その状態で対象物6の第2の画像を
撮像する。
2の第1の位置において、対象物6の第1の画像を撮像
する。次に同図に示すようにXZ平面内で角度θだけ湾
曲させて、電子内視鏡2の先端部15を破線で示す第2
の位置に移動させ、その状態で対象物6の第2の画像を
撮像する。
【0029】図5は、モニタ5に対象物の画像が表示さ
れている様子を示している。図3中に示すカーソルは、
図2における図形発生装置28で発生された十字形のマ
ークで、合成装置22によって画像メモリー21から読
み出される対象物の画像と重ね合わせられて、モニタ5
に図5のように表示される。図5にはまた、画面内座標
系であるXY座標系も図示してある。
れている様子を示している。図3中に示すカーソルは、
図2における図形発生装置28で発生された十字形のマ
ークで、合成装置22によって画像メモリー21から読
み出される対象物の画像と重ね合わせられて、モニタ5
に図5のように表示される。図5にはまた、画面内座標
系であるXY座標系も図示してある。
【0030】カーソルの位置は、オペレーターによるキ
ーボード27の操作にもとづいてCPU24が制御し、
画面上の任意の位置に移動することができる。またCP
U24はカーソルの画面内の位置を常に把握しており、
XY座標系上におけるその位置データを用いて、以下に
述べるような計算を行ない、目的の計測値を算出する。
ーボード27の操作にもとづいてCPU24が制御し、
画面上の任意の位置に移動することができる。またCP
U24はカーソルの画面内の位置を常に把握しており、
XY座標系上におけるその位置データを用いて、以下に
述べるような計算を行ない、目的の計測値を算出する。
【0031】いま、図5のようにカーソルを対象物6の
画像上の点Aの位置に合わせたとする。そのときXY座
標系におけるカーソル位置の座標(X,Y)が定まる。
図6は実際の空間内に前述のようにして定めたXYZ座
標系である。図5においてカーソルを点A上に置くとい
うことは、図6に示すような、原点0と点Aとを結ぶ直
線gが定まるということである。点AのXZ平面への投
影点Ax に加えて、点AのYZ平面への投影点Ay を考
える。
画像上の点Aの位置に合わせたとする。そのときXY座
標系におけるカーソル位置の座標(X,Y)が定まる。
図6は実際の空間内に前述のようにして定めたXYZ座
標系である。図5においてカーソルを点A上に置くとい
うことは、図6に示すような、原点0と点Aとを結ぶ直
線gが定まるということである。点AのXZ平面への投
影点Ax に加えて、点AのYZ平面への投影点Ay を考
える。
【0032】点Ax とZ軸とのなす角をa1 ,点Ay と
Z軸とのなす角をay とする。入射角をa,像の大きさ
をh,レンズの焦点距離をfとすると、一般に h=f・tana と表わせる。このhは内視鏡に設けた撮像素子などに投
影される像の大きさであるが、図5におけるXY座標系
上の像の大きさはこのhと一定の比例関係にある。その
比例定数まで含めた変換係数をft とすれば、XY座標
系上の画像の大きさHは H=ft ・tana と表わせる。ft は前記のようにレンズの焦点距離,撮
像素子の種類、XY座標系の単位など、システムを構成
する要素の組み合わせにより定まる既知の係数である。
Z軸とのなす角をay とする。入射角をa,像の大きさ
をh,レンズの焦点距離をfとすると、一般に h=f・tana と表わせる。このhは内視鏡に設けた撮像素子などに投
影される像の大きさであるが、図5におけるXY座標系
上の像の大きさはこのhと一定の比例関係にある。その
比例定数まで含めた変換係数をft とすれば、XY座標
系上の画像の大きさHは H=ft ・tana と表わせる。ft は前記のようにレンズの焦点距離,撮
像素子の種類、XY座標系の単位など、システムを構成
する要素の組み合わせにより定まる既知の係数である。
【0033】以上より、図5におけるカーソルの座標
(X,Y)と図4における角度a1 ,ay との関係は、 X=ft ・tan(a1) Y=ft ・tan(ay) となる。したがって、カーソルの座標(X,Y)がモニ
ターの画像上で特定されれば、入射角a1 ,ay が a1 =arctan(X/ft) ay =arctan(Y/ft) として求められる。
(X,Y)と図4における角度a1 ,ay との関係は、 X=ft ・tan(a1) Y=ft ・tan(ay) となる。したがって、カーソルの座標(X,Y)がモニ
ターの画像上で特定されれば、入射角a1 ,ay が a1 =arctan(X/ft) ay =arctan(Y/ft) として求められる。
【0034】同様にして点Bについても、カーソルを合
わせることにより、入射角b1 ,by が求められる。
わせることにより、入射角b1 ,by が求められる。
【0035】点Aと点Bについて、XZ平面への投影点
からの入射角a1 ,b1 が求められた。
からの入射角a1 ,b1 が求められた。
【0036】次に、図3に示すように電子内視鏡2の湾
曲を行ない、先端部がXZ平面内で角度θだけ動いた第
2の位置へ移動する。そして得た第2の画像を用いて、
上記と同様にして点A,BのXZ平面への投影点からの
入射角a2 ,b2 を得ることができる。
曲を行ない、先端部がXZ平面内で角度θだけ動いた第
2の位置へ移動する。そして得た第2の画像を用いて、
上記と同様にして点A,BのXZ平面への投影点からの
入射角a2 ,b2 を得ることができる。
【0037】なお、内視鏡先端部の移動の角度θが小さ
ければ、原点0に一致していた対物レンズ中心はX軸上
で移動すると見なしてよい。したがって、入射角a1 ,
b1,a2 ,b2 の関係は図5に示すような関係にな
る。
ければ、原点0に一致していた対物レンズ中心はX軸上
で移動すると見なしてよい。したがって、入射角a1 ,
b1,a2 ,b2 の関係は図5に示すような関係にな
る。
【0038】対物レンズの移動量をSとすると、Sも角
θも未知の量ではあるが、図7から以下の関係が成り立
っている。
θも未知の量ではあるが、図7から以下の関係が成り立
っている。
【0039】 S=ZA ・tana1 −ZA ・tan(a2 +θ) =ZB ・tanb1 −ZB ・tan(b2 +θ) ……(1) ここでZA ・ZB は点Ax ,Bx のZ座標であるが、こ
れは図1から点A,BのZ座標でもある。
れは図1から点A,BのZ座標でもある。
【0040】上式は、 ZB =kA ・ZA ……(2) と表わせる。ここで kA={tan(a1)−tan(a1+θ)}/{tan(b1)−tan(b1+θ)} ……(3) 図7から抜粋した図8において、線分Ax Bx の長さは
既知の値lである。図8のように角度βをとると、
既知の値lである。図8のように角度βをとると、
【数1】 ここに(2) 式ZB =kA ・ZA を用いると、
【数2】 一方、やはり図8から l・cosβ=ZB ・tanb1 −ZA ・tana1 =(kA ・tanb1 −tana1 )・ZA ……(5) (4)と(5)から
【数3】 この方程式をZA について解くと、
【数4】 これらの関係を用いて、θ,Sが未知のままZA ,ZB
を求めることができるが、その手順を以下に説明する。
を求めることができるが、その手順を以下に説明する。
【0041】まず、内視鏡の移動角であるθはあまり大
きくないので、(3)式において、θ=0 を代入して
kA を求める。kA が決まると、(6)式によって一応
ZA が求まる。このZA を(1)式に用いることによ
り、先端部のX移動量Sが求まる。ところで図7におい
て、湾曲の中心点Rから対物レンズの中心までの既知の
長さLを用いると、 S=L・tanθ なる関係がある。これより θ=arctan(S/L) であるから、Sが与えられるとθが求まる。このθを再
び(3)式に代入してkA を求め、以下同様にする。こ
れをSが充分安定した値になるまでくり返して演算す
る。こうすることにより、未知の値であるS,θ,ZA
,ZB を求めることができる。
きくないので、(3)式において、θ=0 を代入して
kA を求める。kA が決まると、(6)式によって一応
ZA が求まる。このZA を(1)式に用いることによ
り、先端部のX移動量Sが求まる。ところで図7におい
て、湾曲の中心点Rから対物レンズの中心までの既知の
長さLを用いると、 S=L・tanθ なる関係がある。これより θ=arctan(S/L) であるから、Sが与えられるとθが求まる。このθを再
び(3)式に代入してkA を求め、以下同様にする。こ
れをSが充分安定した値になるまでくり返して演算す
る。こうすることにより、未知の値であるS,θ,ZA
,ZB を求めることができる。
【0042】図3において、キズ8の一端である点Cに
ついて、点A,Bと同様にXZ平面への投影点Cx を定
めることができる。そして図9と同様に、第1、第2の
画像から求められる。XZ平面上での入射角を図9のよ
うにC1 ,C2 とすれば、 S=ZC・tan(c1)−ZC・tan(c2+θ) ∴ZC=S/{tan(c1)−tan(c2+θ)} すでに前述のように内視鏡先端部の移動に関する量であ
るSとθが求められているから、点CのZ座標Zc は上
式によって簡単に求められる。同様にしてキズの他端の
点Dについても、Z座標Zd が求められる。
ついて、点A,Bと同様にXZ平面への投影点Cx を定
めることができる。そして図9と同様に、第1、第2の
画像から求められる。XZ平面上での入射角を図9のよ
うにC1 ,C2 とすれば、 S=ZC・tan(c1)−ZC・tan(c2+θ) ∴ZC=S/{tan(c1)−tan(c2+θ)} すでに前述のように内視鏡先端部の移動に関する量であ
るSとθが求められているから、点CのZ座標Zc は上
式によって簡単に求められる。同様にしてキズの他端の
点Dについても、Z座標Zd が求められる。
【0043】図5におけるカーソルの画面上の座標
(X,Y)を用いることにより、図6における点Aに関
するXZ平面上の入射角a1 と、YZ平面上の入射角a
y を求める手順はすでに説明した。全く同様に、モニタ
画面上カーソルによって点C,Dの位置を各々指定する
ことにより、点C,Dの各々のXZ平面上での入射角c
1,d1 はもちろん、YZ平面上での各々の入射角度cy
,dy を求めることができる。
(X,Y)を用いることにより、図6における点Aに関
するXZ平面上の入射角a1 と、YZ平面上の入射角a
y を求める手順はすでに説明した。全く同様に、モニタ
画面上カーソルによって点C,Dの位置を各々指定する
ことにより、点C,Dの各々のXZ平面上での入射角c
1,d1 はもちろん、YZ平面上での各々の入射角度cy
,dy を求めることができる。
【0044】これらの角度と、すでに求めたZC ,CD
を用いることにより、点C,DのX,Y座標XC ,XD
,YC ,YD を次のようにして求めることができる。
を用いることにより、点C,DのX,Y座標XC ,XD
,YC ,YD を次のようにして求めることができる。
【0045】 XC =ZC ・tanc1 XD =ZD ・tand1 YC =ZC ・tancy YD =ZD ・tandy 図10は点Cについて、座標と角度の関係を図示したも
のである。
のである。
【0046】このようにして、対象物上の任意の点C,
Dの3次元座標 (XC ,YC ,ZC ),(XD ,YD ,ZD ) が求められる。
Dの3次元座標 (XC ,YC ,ZC ),(XD ,YD ,ZD ) が求められる。
【0047】キズの長さにあたる、線分CDの長さを得
るには、
るには、
【数5】 の計算により簡単に求められる。
【0048】これらの処理の流れを図1および図2に示
す。ここで、前述したように、l、ft、Lは既知量で
あって、 l:対象物6上の特徴点A,B間の距離 ft:電子内視鏡2の光学系への光線の入射角から画面
上の像の大きさへの変換係数 L:電子内視鏡2の湾曲の中心から先端部15までに長
さ である。
す。ここで、前述したように、l、ft、Lは既知量で
あって、 l:対象物6上の特徴点A,B間の距離 ft:電子内視鏡2の光学系への光線の入射角から画面
上の像の大きさへの変換係数 L:電子内視鏡2の湾曲の中心から先端部15までに長
さ である。
【0049】図1において、ステップ(以下、Sと略記
する)1よりスタートし、S2で図3における実線で示
す電子内視鏡2の第1の位置において、特徴点A,B及
びキズ端部C,Dを含む対象物6の第1の画像を撮像す
る。S3で点A,B,C,D各々の、第1の画像での位
置をカーソルで指定し、それらの画像状の座標を得る。
S4で既知の変換計数ftを用いて、像の座標から点
A,B,C,D各々の入射角(a1、ay)、(b1、b
y)、(c1、cy)、(d1、dy)を計算する。S5で
電子内視鏡2に湾曲をかけ、先端部15を任意の少量だ
け移動させ、その状態においてS6で点A,B,C,D
を含む第2の画像を撮像する。S7で点A,B,C,D
各々の、第2の画像での位置をカーソルで指定し、それ
らの画像状の座標を得る。S8で既知の変換計数ftを
用いて、像の座標から点A,B,C,D各々の入射角
(a2、ay)、(b2、by)、(c2、cy)、(d2、
dy)を計算する。
する)1よりスタートし、S2で図3における実線で示
す電子内視鏡2の第1の位置において、特徴点A,B及
びキズ端部C,Dを含む対象物6の第1の画像を撮像す
る。S3で点A,B,C,D各々の、第1の画像での位
置をカーソルで指定し、それらの画像状の座標を得る。
S4で既知の変換計数ftを用いて、像の座標から点
A,B,C,D各々の入射角(a1、ay)、(b1、b
y)、(c1、cy)、(d1、dy)を計算する。S5で
電子内視鏡2に湾曲をかけ、先端部15を任意の少量だ
け移動させ、その状態においてS6で点A,B,C,D
を含む第2の画像を撮像する。S7で点A,B,C,D
各々の、第2の画像での位置をカーソルで指定し、それ
らの画像状の座標を得る。S8で既知の変換計数ftを
用いて、像の座標から点A,B,C,D各々の入射角
(a2、ay)、(b2、by)、(c2、cy)、(d2、
dy)を計算する。
【0050】図2に移り、S9で湾曲角θの初期値とし
てθ=0とおく。S10でa1、a2、b1、b2、θを用
いて、点A,BのZ座標の比KAを計算する。S11で
a1、b1、KAと既知量lを用いて、点AのZ座標ZAと
先端部移動量Sを計算する。S12で計算された先端部
移動量Sが前回計算して得られたSとほとんど同じかど
うか判断し、YESならばS14に進み、NOならばS
13に進む。S13では先端部移動量Sと既知の長さL
より湾曲角θの新しい値を計算しS10に戻りS10〜
S12の処理を繰り返す。S14では最終的なS、θ及
びc1、c2、d1、d2を用いて、点C、DのZ座標Z
c、Zdを求める。S15ではZC、ZD、c1、d1、c
y、dyを用いて、点C、DのX、Y座標XC ,YC ,X
D ,YDを求める。S16で点C,DのX,Y,Z座標
を用いて、傷の長さであるCD間の3次元的距離を求
め、S17に進み終了する。
てθ=0とおく。S10でa1、a2、b1、b2、θを用
いて、点A,BのZ座標の比KAを計算する。S11で
a1、b1、KAと既知量lを用いて、点AのZ座標ZAと
先端部移動量Sを計算する。S12で計算された先端部
移動量Sが前回計算して得られたSとほとんど同じかど
うか判断し、YESならばS14に進み、NOならばS
13に進む。S13では先端部移動量Sと既知の長さL
より湾曲角θの新しい値を計算しS10に戻りS10〜
S12の処理を繰り返す。S14では最終的なS、θ及
びc1、c2、d1、d2を用いて、点C、DのZ座標Z
c、Zdを求める。S15ではZC、ZD、c1、d1、c
y、dyを用いて、点C、DのX、Y座標XC ,YC ,X
D ,YDを求める。S16で点C,DのX,Y,Z座標
を用いて、傷の長さであるCD間の3次元的距離を求
め、S17に進み終了する。
【0051】この処理の流れの中での一連の計算は、上
述したように、三角関数を用いた小規模の計算であり、
小型のマイクロコンピューター、パーソナルコンピュー
ター等で実行しても瞬時に結果が得られる。
述したように、三角関数を用いた小規模の計算であり、
小型のマイクロコンピューター、パーソナルコンピュー
ター等で実行しても瞬時に結果が得られる。
【0052】従って、簡単な構造で、かつ細径な電子内
視鏡2を用いて、対象物のキズ等を使用現場で簡単に計
測することのできる。
視鏡2を用いて、対象物のキズ等を使用現場で簡単に計
測することのできる。
【0053】尚、最近ではテレビカメラ自体が大変小型
になり、人間の指ほどの大きさのものが市販されてい
る。したがって図11のように、細長の挿入部材30
と、図示しない小型モータ等による湾曲機構31を設
け、先端にこのような小型テレビカメラ32を取付けれ
ば、電子内視鏡2と同様に第1実施例の計測方法を適用
できる。
になり、人間の指ほどの大きさのものが市販されてい
る。したがって図11のように、細長の挿入部材30
と、図示しない小型モータ等による湾曲機構31を設
け、先端にこのような小型テレビカメラ32を取付けれ
ば、電子内視鏡2と同様に第1実施例の計測方法を適用
できる。
【0054】また、図5においてカーソルを対象物の画
像中の特定点にオペレーターが合わせることにより、そ
の点の画像中における座標(X,Y)が特定される。こ
れまでの説明では第1の画像および第2の画像の両方に
ついてカーソルを合わせる作業を行うとしたが、これに
限らず、例えば、特願平4−71299号公報に示され
ている相互相関演算を用いて複数の画像の間で対応点を
抽出する方式を用い、オペレーターは第1の画像におい
てのみ特定点をカーソルで指示し、第2画像におけるそ
れら特定点の位置はCPUの演算によって自動的に得る
ようにしても良い。
像中の特定点にオペレーターが合わせることにより、そ
の点の画像中における座標(X,Y)が特定される。こ
れまでの説明では第1の画像および第2の画像の両方に
ついてカーソルを合わせる作業を行うとしたが、これに
限らず、例えば、特願平4−71299号公報に示され
ている相互相関演算を用いて複数の画像の間で対応点を
抽出する方式を用い、オペレーターは第1の画像におい
てのみ特定点をカーソルで指示し、第2画像におけるそ
れら特定点の位置はCPUの演算によって自動的に得る
ようにしても良い。
【0055】また上記の説明では、キズ等の長さを求め
る計測を例としたが、対象物上の任意の点の座標を求め
ることができるので、多数の点に囲まれた領域の面積や
体積を求めることもできる。
る計測を例としたが、対象物上の任意の点の座標を求め
ることができるので、多数の点に囲まれた領域の面積や
体積を求めることもできる。
【0056】次に、第2実施例について説明する。
【0057】図12は第2実施例に係る内視鏡装置の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【0058】第1実施例では内視鏡として図2に示すよ
うな電子内視鏡2を用いたが、図12に示すように、第
2実施例の内視鏡装置52は、ファイバースコープ60
にテレビカメラ54を接続したものである。
うな電子内視鏡2を用いたが、図12に示すように、第
2実施例の内視鏡装置52は、ファイバースコープ60
にテレビカメラ54を接続したものである。
【0059】すなわち、光源装置3からの照明光を伝送
するライトガイド62と、このライトガイド62を伝送
した照明光を対象物に照射する照明レンズ64と、対物
レンズ66を介して照明光により得られた対象物の像を
伝送するイメージガイド67とよりなるファイバースコ
ープ60の基端側に設けられた結合部材61にテレビカ
メラ54を結合することにより、イメージガイド67に
よって伝送された対象物の像を撮像するようになってい
る。このテレビカメラ54は、イメージガイド67によ
って伝送された対象物の像を集光レンズ68よりCCD
69の撮像面に結像するようになっている。
するライトガイド62と、このライトガイド62を伝送
した照明光を対象物に照射する照明レンズ64と、対物
レンズ66を介して照明光により得られた対象物の像を
伝送するイメージガイド67とよりなるファイバースコ
ープ60の基端側に設けられた結合部材61にテレビカ
メラ54を結合することにより、イメージガイド67に
よって伝送された対象物の像を撮像するようになってい
る。このテレビカメラ54は、イメージガイド67によ
って伝送された対象物の像を集光レンズ68よりCCD
69の撮像面に結像するようになっている。
【0060】尚、テレビカメラ54は、CCD69から
の信号を信号処理する映像信号処理装置4を内蔵してお
り、ケーブル70により第1実施例で説明した計測装置
9に接続されている。また、光源装置3からの照明光
は、結像部材61に接続されたユニバーサルケーブル6
3を介してライトガイド62に供給されるようになって
いる。
の信号を信号処理する映像信号処理装置4を内蔵してお
り、ケーブル70により第1実施例で説明した計測装置
9に接続されている。また、光源装置3からの照明光
は、結像部材61に接続されたユニバーサルケーブル6
3を介してライトガイド62に供給されるようになって
いる。
【0061】このように構成した内視鏡装置52におい
ても、第1実施例の計測方法を適用でき、同様な効果を
得ることができる。
ても、第1実施例の計測方法を適用でき、同様な効果を
得ることができる。
【0062】次に、第3実施例について説明する。
【0063】図13ないし図15は第3実施例に係わ
り、図13は内視鏡先端に取り付けられる先端アダプタ
ーの外観を示す外観図、図14は先端アダプターの構造
を示す断面図、図15は先端アダプターの変形例の構造
を示す断面図である。
り、図13は内視鏡先端に取り付けられる先端アダプタ
ーの外観を示す外観図、図14は先端アダプターの構造
を示す断面図、図15は先端アダプターの変形例の構造
を示す断面図である。
【0064】第3実施例は、第1実施例に対して、内視
鏡自体に湾曲機構を設けずに、図13に示すように、湾
曲機構を内蔵した先端アダプター75を用意し、先端ア
ダプター75の基端に設けられた嵌合部材76により、
内視鏡77先端に着脱自在に取付けることのできる内視
鏡を用いる例であり、その他の構成は、第1実施例と同
じである。
鏡自体に湾曲機構を設けずに、図13に示すように、湾
曲機構を内蔵した先端アダプター75を用意し、先端ア
ダプター75の基端に設けられた嵌合部材76により、
内視鏡77先端に着脱自在に取付けることのできる内視
鏡を用いる例であり、その他の構成は、第1実施例と同
じである。
【0065】すなわち、図14に示すように、この先端
アダプター75は、硬性な先端部78と、この一体的に
接続された図示しない複数の関節駒よりなる湾曲部79
と、前記嵌合部材76とから構成され、内視鏡77の先
端に嵌合部材76により取り付けられるようになってい
る。
アダプター75は、硬性な先端部78と、この一体的に
接続された図示しない複数の関節駒よりなる湾曲部79
と、前記嵌合部材76とから構成され、内視鏡77の先
端に嵌合部材76により取り付けられるようになってい
る。
【0066】さらに先端アダプター75の内部構造は、
内視鏡ライトガイド80内を伝送した照明光を入射し該
先端アダプター75の先端に伝送するライトガイド81
と、このライトガイド81により伝送された照明光を対
象物に照射する照明レンズ系82と、対物レンズ系83
を介して対象物の像を該先端アダプター75の基端に伝
送するイメージガイド84と、前記湾曲部79を湾曲駆
動する伸縮2方向性の複数のSMA(形状記憶合金)8
5とからなる。前記SMA85の一端は前記先端部78
に固定され、他端は前記湾曲部79の基端側に固定され
ている。また、前記内視鏡77の先端面及び前記嵌合部
材76の基端面にはSMA通電用の複数の接点86、8
7が設けられ、この接点を介してSMA85を通電駆動
することにより湾曲部79を所望の向きに湾曲するよう
になっている。
内視鏡ライトガイド80内を伝送した照明光を入射し該
先端アダプター75の先端に伝送するライトガイド81
と、このライトガイド81により伝送された照明光を対
象物に照射する照明レンズ系82と、対物レンズ系83
を介して対象物の像を該先端アダプター75の基端に伝
送するイメージガイド84と、前記湾曲部79を湾曲駆
動する伸縮2方向性の複数のSMA(形状記憶合金)8
5とからなる。前記SMA85の一端は前記先端部78
に固定され、他端は前記湾曲部79の基端側に固定され
ている。また、前記内視鏡77の先端面及び前記嵌合部
材76の基端面にはSMA通電用の複数の接点86、8
7が設けられ、この接点を介してSMA85を通電駆動
することにより湾曲部79を所望の向きに湾曲するよう
になっている。
【0067】尚、SMA85は、伸縮2方向性とした
が、曲げ形状を記憶した板状SMAでも良い。
が、曲げ形状を記憶した板状SMAでも良い。
【0068】また、先端アダプター75の変形例とし
て、図15に示すように、SMAの代わりに、ラバチュ
エータ等の空気アクチュエータ88を内蔵し、エアーチ
ューブ89により空気アクチュエータ88に空気を出し
入れすることによって、湾曲部79を湾曲させるように
したものでも良い。
て、図15に示すように、SMAの代わりに、ラバチュ
エータ等の空気アクチュエータ88を内蔵し、エアーチ
ューブ89により空気アクチュエータ88に空気を出し
入れすることによって、湾曲部79を湾曲させるように
したものでも良い。
【0069】さらに、湾曲駆動の手段として、例えば、
PvDF等の圧電素子を用いたものでも良い。
PvDF等の圧電素子を用いたものでも良い。
【0070】このように構成した第3実施例の内視鏡装
置においても、第1実施例の計測方法を適用でき、同様
な効果を得ることができる。
置においても、第1実施例の計測方法を適用でき、同様
な効果を得ることができる。
【0071】次に、第4実施例について説明する。
【0072】図16は第4実施例に係る内視鏡装置の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【0073】第4実施例は、別の種類の内視鏡である、
挿入部が硬性で、湾曲機構のない、ボアスコープに適用
する例である。図16に示すように、ボアスコープ90
を用いて検査物91の空洞92内を検査する場合、ボア
スコープ90にテレビカメラ93と計測装置9を接続す
る。テレビカメラ93は、回転部94を有するスタンド
95を介して検査物91に固定されている。
挿入部が硬性で、湾曲機構のない、ボアスコープに適用
する例である。図16に示すように、ボアスコープ90
を用いて検査物91の空洞92内を検査する場合、ボア
スコープ90にテレビカメラ93と計測装置9を接続す
る。テレビカメラ93は、回転部94を有するスタンド
95を介して検査物91に固定されている。
【0074】この実施例では、図3のように湾曲によっ
て内視鏡の先端部のみを移動させるのではなく、スタン
ド95の回転部94を利用してボアスコープ90全体を
回転させる。
て内視鏡の先端部のみを移動させるのではなく、スタン
ド95の回転部94を利用してボアスコープ90全体を
回転させる。
【0075】この場合も第1実施例で説明した計測方法
を全く同様に適用することができ、同様な効果を得るこ
とができる。
を全く同様に適用することができ、同様な効果を得るこ
とができる。
【0076】次に、第5実施例について説明する。
【0077】図17は第5実施例に係る内視鏡装置の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【0078】図17に示すように、第5実施例の内視鏡
装置100は、図5における計測装置の代わりに、携帯
用パーソナルコンピュータ101を用い、接続ケーブル
102を介してこの携帯用パーソナルコンピュータ10
1に接続可能な拡張ボード収納ユニット103を設け、
その中に映像信号処理装置4と光源装置3を内蔵させ、
電子内視鏡2を拡張ボード収納ユニット103内に設け
られた映像信号処理装置4と光源装置3に接続するよう
になっている。また計測装置の構成要素のうち画像メモ
リ104と合成装置105についてはやはりこの拡張ボ
ード収納ユニット103側に内蔵している。
装置100は、図5における計測装置の代わりに、携帯
用パーソナルコンピュータ101を用い、接続ケーブル
102を介してこの携帯用パーソナルコンピュータ10
1に接続可能な拡張ボード収納ユニット103を設け、
その中に映像信号処理装置4と光源装置3を内蔵させ、
電子内視鏡2を拡張ボード収納ユニット103内に設け
られた映像信号処理装置4と光源装置3に接続するよう
になっている。また計測装置の構成要素のうち画像メモ
リ104と合成装置105についてはやはりこの拡張ボ
ード収納ユニット103側に内蔵している。
【0079】第1実施例では図5に示す内視鏡装置1の
構成のように、計測装置9、光源装置3、映像信号処理
装置4の3つの装置が、電子内視鏡2以外に必要であ
り、このままでは検査の現場への持ち運びに不便な場合
がある。またこれら各々が電源の供給を必要とし、給電
線の接続もわずらわしい。
構成のように、計測装置9、光源装置3、映像信号処理
装置4の3つの装置が、電子内視鏡2以外に必要であ
り、このままでは検査の現場への持ち運びに不便な場合
がある。またこれら各々が電源の供給を必要とし、給電
線の接続もわずらわしい。
【0080】しかしながら、第5実施例では、携帯用パ
ーソナルコンピュータ101、拡張ボード収納ユニット
103、電子内視鏡2により簡単に構成できるので、検
査の現場への持ち運びが容易になる。
ーソナルコンピュータ101、拡張ボード収納ユニット
103、電子内視鏡2により簡単に構成できるので、検
査の現場への持ち運びが容易になる。
【0081】この場合も第1実施例で説明した計測方法
を全く同様に適用することができ、同様な効果を得るこ
とができる。
を全く同様に適用することができ、同様な効果を得るこ
とができる。
【0082】
【発明の効果】以上のように説明したように、本発明の
内視鏡による対象物の計測方法は、簡単な構造で、かつ
細径な内視鏡を用いて使用現場で簡単に対象物の計測を
行うことができるという効果がある。
内視鏡による対象物の計測方法は、簡単な構造で、かつ
細径な内視鏡を用いて使用現場で簡単に対象物の計測を
行うことができるという効果がある。
【図1】 第1実施例に係る内視鏡による対象物の計測
方法の前段の流れを示すフローチャートである。
方法の前段の流れを示すフローチャートである。
【図2】 第1実施例に係る内視鏡による対象物の計測
方法の後段の流れを示すフローチャートである。
方法の後段の流れを示すフローチャートである。
【図3】 第1実施例に係る対象物と内視鏡先端の位置
関係を説明する説明図である。
関係を説明する説明図である。
【図4】 第1実施例に係る内視鏡による対象物の計測
方法を実現する内視鏡装置の構成を示す構成図である。
方法を実現する内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【図5】 第1実施例に係るモニタ上の対象物を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図6】 第1実施例に係る対象物の特徴点の位置関係
を説明する説明図である。
を説明する説明図である。
【図7】 第1実施例に係る対象物の特徴点のX,Z平
面での位置関係を説明する説明図である。
面での位置関係を説明する説明図である。
【図8】 第1実施例に係る図7の一部を取り出した説
明図である。
明図である。
【図9】 第1実施例に係る対象物の計測点のX,Z平
面での位置関係を説明する説明図である。
面での位置関係を説明する説明図である。
【図10】第1実施例に係る対象物の計測点の位置関係
を説明する説明図
を説明する説明図
【図11】第1実施例に係る内視鏡の変形例の要部の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図12】第2実施例に係る内視鏡装置の構成を示す構
成図である。
成図である。
【図13】第3実施例に係る内視鏡先端に取り付けられ
る先端アダプターの外観を示す外観図である。
る先端アダプターの外観を示す外観図である。
【図14】第3実施例に係る先端アダプターの構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図15】第3実施例に係る先端アダプターの変形例の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図16】第4実施例に係る内視鏡装置の構成を示す構
成図である。
成図である。
【図17】第5実施例に係る内視鏡装置の構成を示す構
成図である。
成図である。
1…内視鏡装置 2…電子内視鏡 3…光源装置 4…映像信号処理装置 5…モニタ 6…ブレード 8…キズ 9…計測装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は対象物のあらかじめ相対
位置のわかっている2つ以上の特定点の位置を用いて、
対象物の長さ等を計測する内視鏡による対象物の計測方
法に関する。
位置のわかっている2つ以上の特定点の位置を用いて、
対象物の長さ等を計測する内視鏡による対象物の計測方
法に関する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】また、特開昭63−244011号公報に
は、対物撮像系を2個有するいわゆる2眼式内視鏡の例
が示されており、ステレオ視によって対象部分の3次元
形状を計測しようとするものである。内視鏡の構造が複
雑で高価になるとともに、内視鏡先端部の太径化をまね
き、中がせまい対象物に挿入できないという欠点をも
つ。
は、対物撮像系を2個有するいわゆる2眼式内視鏡の例
が示されており、ステレオ視によって対象部分の3次元
形状を計測しようとするものである。内視鏡の構造が複
雑で高価になるとともに、内視鏡先端部の太径化をまね
き、中がせまい対象物に挿入できないという欠点をも
つ。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】さらに、特開昭63−246716号公報
は、先端部は普通と変わらない構造の内視鏡で、その湾
曲機構に特徴がある。第1の位置から第2の位置へ湾曲
を行ない、両位置における画像中の対象部分の位置と、
別途検知手段により検知した前記湾曲の角度とを用いる
ことにより、対象部分の3次元形状を計測しようとする
ものである。内視鏡先端部が太径化する欠点は生じない
が、湾曲角度を検知する特殊な検知手段を設けなければ
ならず、また検知手段を設けた場合においても、この従
来例のようにガイドワイヤ等を介して先端部の湾曲角を
検知する方法では高い精度を得ることは難しい。
は、先端部は普通と変わらない構造の内視鏡で、その湾
曲機構に特徴がある。第1の位置から第2の位置へ湾曲
を行ない、両位置における画像中の対象部分の位置と、
別途検知手段により検知した前記湾曲の角度とを用いる
ことにより、対象部分の3次元形状を計測しようとする
ものである。内視鏡先端部が太径化する欠点は生じない
が、湾曲角度を検知する特殊な検知手段を設けなければ
ならず、また検知手段を設けた場合においても、この従
来例のようにガイドワイヤ等を介して先端部の湾曲角を
検知する方法では高い精度を得ることは難しい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】上記挿入部11内にはライトガイド13が
挿通され、このライトガイド13の末端を光源装置3に
接続することにより、ランプ14の照明光を伝送し、先
端部15側の端面から照明レンズ16を介して被写体に
向けて出射する。尚、先端部15は、図示しない湾曲機
構により上下左右に湾曲駆動できるようになっている。
挿通され、このライトガイド13の末端を光源装置3に
接続することにより、ランプ14の照明光を伝送し、先
端部15側の端面から照明レンズ16を介して被写体に
向けて出射する。尚、先端部15は、図示しない湾曲機
構により上下左右に湾曲駆動できるようになっている。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】照明された被写体は、先端部15に配設し
た対物レンズ18によって、その焦点面に配設したCC
D19に結像する。このCCD19の撮像面にはモザイ
クカラーフィルタが取付けてあり、各画素毎に色分離す
る。
た対物レンズ18によって、その焦点面に配設したCC
D19に結像する。このCCD19の撮像面にはモザイ
クカラーフィルタが取付けてあり、各画素毎に色分離す
る。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】この測定装置9は、対象物におけるキズ8
の大きさ(長さ)等を測定するための測定プログラムを
実行するCPU24と、測定装置9の実行用プログラム
等を記録する等に用いられる磁気ディスク装置26と、
データの入力用等に用いられるキーボード27と、CP
U24の制御のもとでカーソルや数字を発生する図形発
生装置28とから構成される。
の大きさ(長さ)等を測定するための測定プログラムを
実行するCPU24と、測定装置9の実行用プログラム
等を記録する等に用いられる磁気ディスク装置26と、
データの入力用等に用いられるキーボード27と、CP
U24の制御のもとでカーソルや数字を発生する図形発
生装置28とから構成される。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】上記合成装置22は、画像メモリ21から
出力される映像信号(被写体画像又は画像信号とも記
す。)と、CPU24の制御のもとで図形発生装置28
から出力されるカーソルや数字を重畳してモニタ5に出
力したりすることもできる。
出力される映像信号(被写体画像又は画像信号とも記
す。)と、CPU24の制御のもとで図形発生装置28
から出力されるカーソルや数字を重畳してモニタ5に出
力したりすることもできる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】対象物6上に特徴点、この場合はコーナー
A,Bがあり、A,B間の距離lが既知である。
A,Bがあり、A,B間の距離lが既知である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】そこで、図3に示すように、電子内視鏡2
の先端部15をXZ平面内で湾曲させる。湾曲の機構に
ついては多数の先行例中に記述されている通りである
が、内視鏡中のある1点Rを中心に湾曲が行なわれると
考えてよい。点Rの位置は内視鏡の機種によって異なる
が、点Rと対物レンズの中心との距離Lは、機種ごとに
既知である。
の先端部15をXZ平面内で湾曲させる。湾曲の機構に
ついては多数の先行例中に記述されている通りである
が、内視鏡中のある1点Rを中心に湾曲が行なわれると
考えてよい。点Rの位置は内視鏡の機種によって異なる
が、点Rと対物レンズの中心との距離Lは、機種ごとに
既知である。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】図5は、モニタ5に対象物の画像が表示さ
れている様子を示している。図5中に示すカーソルは、
図4における図形発生装置28で発生された十字形のマ
ークで、合成装置22によって画像メモリー21から読
み出される対象物の画像と重ね合わせられて、モニタ5
に図5のように表示される。図5にはまた、画面内座標
系であるXY座標系も図示してある。
れている様子を示している。図5中に示すカーソルは、
図4における図形発生装置28で発生された十字形のマ
ークで、合成装置22によって画像メモリー21から読
み出される対象物の画像と重ね合わせられて、モニタ5
に図5のように表示される。図5にはまた、画面内座標
系であるXY座標系も図示してある。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正内容】
【0037】なお、内視鏡先端部の移動の角度θが小さ
ければ、原点0に一致していた対物レンズ中心はX軸上
で移動すると見なしてよい。したがって、入射角a1 ,
b1,a2 ,b2 の関係は図7に示すような関係にな
る。
ければ、原点0に一致していた対物レンズ中心はX軸上
で移動すると見なしてよい。したがって、入射角a1 ,
b1,a2 ,b2 の関係は図7に示すような関係にな
る。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】 S=ZA ・tana1 −ZA ・tan(a2 +θ) =ZB ・tanb1 −ZB ・tan(b2 +θ) ……(1) ここでZA ・ZB は点Ax ,Bx のZ座標であるが、こ
れは図3から点A,BのZ座標でもある。
れは図3から点A,BのZ座標でもある。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【0040】上式は、 ZB =kA ・ZA ……(2) と表わせる。ここで kA ={tan (a1 )−tan (a2 +θ)}/{tan (b1 )−tan (b2 + θ)} ……(3) 図7から抜粋した図8において、線分Ax Bx の長さは
既知の値lである。図8のように角度βをとると、
既知の値lである。図8のように角度βをとると、
【数1】 ここに(2) 式ZB =kA ・ZA を用いると、
【数2】 一方、やはり図8から l・cos β=ZB ・tan b1 −ZA ・tan a1 =(kA ・tan b1 −tan a1 )・ZA ……(5) (4)と(5)から
【数3】 この方程式をZA について解くと、
【数4】 これらの関係を用いて、θ,Sが未知のままZA ,ZB
を求めることができるが、その手順を以下に説明する。
を求めることができるが、その手順を以下に説明する。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0042
【補正方法】変更
【補正内容】
【0042】図3において、キズ8の一端である点Cに
ついて、点A,Bと同様にXZ平面への投影点Cx を定
めることができる。そして図7と同様に、第1、第2の
画像から求められる、XZ平面上での入射角を図9のよ
うにC1 ,C2 とすれば、 S=ZC ・tan (c1 )−ZC ・tan (c2 +θ) ∴ZC =S/{tan (c1 )−tan (c2 +θ)} すでに前述のように内視鏡先端部の移動に関する量であ
るSとθが求められているから、点CのZ座標Zc は上
式によって簡単に求められる。同様にしてキズの他端の
点Dについても、Z座標Zd が求められる。
ついて、点A,Bと同様にXZ平面への投影点Cx を定
めることができる。そして図7と同様に、第1、第2の
画像から求められる、XZ平面上での入射角を図9のよ
うにC1 ,C2 とすれば、 S=ZC ・tan (c1 )−ZC ・tan (c2 +θ) ∴ZC =S/{tan (c1 )−tan (c2 +θ)} すでに前述のように内視鏡先端部の移動に関する量であ
るSとθが求められているから、点CのZ座標Zc は上
式によって簡単に求められる。同様にしてキズの他端の
点Dについても、Z座標Zd が求められる。
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正内容】
【0044】これらの角度と、すでに求めたZC ,ZD
を用いることにより、点C,DのX,Y座標XC ,XD
,YC ,YD を次のようにして求めることができる。
を用いることにより、点C,DのX,Y座標XC ,XD
,YC ,YD を次のようにして求めることができる。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正内容】
【0045】 XC =ZC ・tan c1 XD =ZD ・tan d1 YC =ZC ・tan cy YD =ZD ・tan dy 図10は点Cについて、座標と角度の関係を図示したも
のである。
のである。
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0052
【補正方法】変更
【補正内容】
【0052】従って、簡単な構造で、かつ細径な電子内
視鏡2を用いて、対象物のキズ等を使用現場で簡単に計
測することができる。
視鏡2を用いて、対象物のキズ等を使用現場で簡単に計
測することができる。
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0058
【補正方法】変更
【補正内容】
【0058】第1実施例では内視鏡として図4に示すよ
うな電子内視鏡2を用いたが、図12に示すように、第
2実施例の内視鏡装置52は、ファイバースコープ60
にテレビカメラ54を接続したものである。
うな電子内視鏡2を用いたが、図12に示すように、第
2実施例の内視鏡装置52は、ファイバースコープ60
にテレビカメラ54を接続したものである。
【手続補正19】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0079
【補正方法】変更
【補正内容】
【0079】第1実施例では図4に示す内視鏡装置1の
構成のように、計測装置9、光源装置3、映像信号処理
装置4の3つの装置が、電子内視鏡2以外に必要であ
り、このままでは検査の現場への持ち運びに不便な場合
がある。またこれら各々が電源の供給を必要とし、給電
線の接続もわずらわしい。
構成のように、計測装置9、光源装置3、映像信号処理
装置4の3つの装置が、電子内視鏡2以外に必要であ
り、このままでは検査の現場への持ち運びに不便な場合
がある。またこれら各々が電源の供給を必要とし、給電
線の接続もわずらわしい。
【手続補正20】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正21】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図11
【補正方法】変更
【補正内容】
【図11】
【手続補正22】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】
Claims (1)
- 【請求項1】 内視鏡で検査対象物の第1の画像を撮像
する第1のプロセスと、 前記内視鏡の少くとも先端部を不特定量だけ変位させて
前記検査対象物の第2の画像を撮像する第2のプロセス
と、 前記第1の画像および前記第2の画像中における、前記
検査対象物上のあらかじめ相対位置のわかっている2つ
以上の特定点の位置を用いて、前記内視鏡の少くとも先
端部の変位量を検出する第3のプロセスと、 前記変位量より、少くとも前記第1の画像または前記第
2の画像の一方に含まれる複数の検査対象点の相対的位
置を算出する第4のプロセスとにより前記第4のプロセ
スで算出された複数の検査対象点の相対位置を用いて、
前記複数の検査対象点によって規定される被測定量を計
測する内視鏡による対象物の計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4173282A JPH0618219A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 内視鏡による対象物の計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4173282A JPH0618219A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 内視鏡による対象物の計測方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0618219A true JPH0618219A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15957565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4173282A Withdrawn JPH0618219A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 内視鏡による対象物の計測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0618219A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08228993A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-10 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡装置 |
JP2006149484A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Olympus Corp | 超音波診断装置 |
JP2012532689A (ja) * | 2009-07-10 | 2012-12-20 | アクシス サージカル テクノロジーズ,インク. | 一体化された遠位端視覚化部を有する手持ち式の最小寸法にされた診断装置 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4173282A patent/JPH0618219A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08228993A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-10 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡装置 |
JP2006149484A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Olympus Corp | 超音波診断装置 |
JP4668592B2 (ja) * | 2004-11-25 | 2011-04-13 | オリンパス株式会社 | 体腔内プローブ装置 |
JP2012532689A (ja) * | 2009-07-10 | 2012-12-20 | アクシス サージカル テクノロジーズ,インク. | 一体化された遠位端視覚化部を有する手持ち式の最小寸法にされた診断装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |