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測距装置及びそのプログラム、並びに測距システム コモンズ

国内特許コード P110001450
整理番号 959
掲載日 2011年1月17日
出願番号 特願2009-071052
公開番号 特開2010-220787
登録番号 特許第5283015号
出願日 平成21年3月24日(2009.3.24)
公開日 平成22年10月7日(2010.10.7)
登録日 平成25年6月7日(2013.6.7)
発明者
  • 藤江 正克
  • 岡本 淳
  • 豊田 和孝
  • 安藤 健
  • 井上 慎太郎
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 測距装置及びそのプログラム、並びに測距システム コモンズ
発明の概要

【課題】 撮像装置で撮像された体内部位に応じてマッチング領域の大きさを変えることにより、ステレオマッチング法による画像処理を効率的に行う。
【解決手段】 測距システム10は、ステレオ画像を取得可能な内視鏡11と、内視鏡11により撮像された体内部位の画像データから、ステレオマッチング法を用いて内視鏡11と体内部位との間の距離を求める測距装置12とを備えている。測距装置12は、内視鏡11で取得した画像データを予め記憶された体内部位の種類毎の画像データと対比することで、撮像された体内部位の種類を特定する撮像部位特定手段14と、撮像部位特定手段14で特定された体内部位の種類に基づいて、マッチング領域の大きさを決定するマッチング領域決定手段15と、マッチング領域決定手段15で決定されたマッチング領域の大きさで、各画像データ間の対応点を探索して前記距離を求める距離計測手段16とを備えている。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


近年、外科手術の低侵襲化が進み、腹腔手術等、多くの手術において内視鏡下手術が行われるようになってきた。内視鏡下手術は、体内を大きく切開することなく手術することができるため、患者へのダメージを軽減できるというメリットがある。ところが、手術者にとっては、内視鏡で映し出された映像を見ながらの手術となることから、視野の確保、奥行き感の把握が困難になり、高い技術が必要とされる手術である。特に、奥行き感の把握は、手術器具と臓器や血管との不意な接触による当該臓器や血管の損傷を防ぐために重要である。現在、多くの内視鏡下手術で使用されている内視鏡は、2次元映像を提供するものであるため、体表から患部に向かう奥行き方向の距離を把握するには多くの経験が必要とされる。この問題を解決するために、3次元映像を提供可能な立体内視鏡が開発されており、手術時における奥行き感の把握が行い易くなっている。ところが、立体内視鏡を使用しただけでは、その先端から臓器や血管等の体内部位までの距離を定量的に把握することができず、内視鏡、手術器具等の手術機器と体内部位との接触による当該体内部位の損傷を確実に防げる訳ではない。



ところで、特許文献1には、被写体の空間特性を計測することができる内視鏡装置が開示されている。この内視鏡装置は、ステレオ画像を取得可能になっており、2つの視点から被写体を撮像して得られた2つの画像データを用い、三角測量によって被写体の空間特性を計測するようになっている。すなわち、前記内視鏡装置では、ステレオマッチング法を利用した画像処理により、被写体までの距離が測定可能になる。ここで、ステレオマッチング法とは、2台のカメラで撮像された画像を用い、一方のカメラで撮像された画像内の各点と他方のカメラで撮像された画像内の各点との間で対応点を探索する画像マッチング処理を行った上で、三角測量により画像内の各点の3次元位置を演算で求めて、前記距離を算出する手法である。ここで、特許文献1には、前記マッチング処理をどのようにするか開示されていないが、当該マッチング処理の手法としては、特許文献2に開示されているように、Area-Basedマッチング法(以下、「ウインドウマッチング法」と称する。)が知られている。このウインドウマッチング法は、一方の画像における各点を含む周囲の領域の色情報から、当該色情報に相応する他方の画像中の領域を探索することにより、前記対応点を特定する手法である。つまり、一方の画像中の各点について、当該各点が中心となる一定範囲のマッチング領域を設定し、各マッチング領域に対し、それぞれ色情報が対応する他方の画像中の領域を探索し、当該領域の中心が前記対応点として決定される。

産業上の利用分野


本発明は、測距装置及びそのプログラム、並びに測距システムに係り、更に詳しくは、内視鏡下手術における内視鏡と当該内視鏡により撮像された体内部位との距離を測定することに適した測距装置及びそのプログラム、並びに測距システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ステレオ画像を取得可能な撮像装置により撮像された体内部位の画像データから、ステレオマッチング法を用いて前記撮像装置と前記体内部位との間の距離を求める測距装置において、
前記撮像装置で取得した画像データを予め記憶された体内部位の種類毎の画像データと対比することにより、前記撮像装置で撮像された体内部位の種類を特定する撮像部位特定手段と、当該撮像部位特定手段で特定された体内部位の種類に基づいて、ステレオマッチング時のマッチング領域の大きさを決定するマッチング領域決定手段と、当該マッチング領域決定手段で決定されたマッチング領域の大きさで、各画像データ間の対応点を探索することにより前記距離を求める距離計測手段とを備えたことを特徴とする測距装置。

【請求項2】
前記撮像部位特定手段は、左右何れか一方の基準画像データ中に設定された基準領域における各ピクセルのRGB値から、前記基準領域内のRGB値毎の平均値を求める平均RGB値演算部と、体内部位の種類毎にRGB値の範囲を区分けしてなる体内部位区分データが記憶されたデータ記憶部と、平均RGB値演算部で求めたRGB値毎の平均値から、前記体内部位区分データを用いて、前記基準領域に映し出された体内部位の種類を特定する体内部位特定部とを備えたことを特徴とする請求項1記載の測距装置。

【請求項3】
前記体内部位区分データは、RGB値を直交3軸とした3次元座標中の空間が体内部位の種類毎に仕切られてなり、
前記体内部位特定部では、前記RGB値毎の平均値が属する前記3次元座標中の空間を特定し、当該空間に対応する体内部位の種類が、前記基準領域に映し出された体内部位の種類として特定されることを特徴とする請求項2記載の測距装置。

【請求項4】
前記マッチング領域決定手段は、マッチング領域の大きさが体内部位の種類毎に記憶されたマッチング領域記憶部と、前記体内部位特定部で特定された体内部位の種類に対応するマッチング領域の大きさを前記マッチング領域記憶部から抽出する抽出部とを備えたことを特徴とする請求項2又は3記載の測距装置。


【請求項5】
ステレオ画像を取得可能な撮像装置により撮像された体内部位の画像データから、ステレオマッチング法を用いて前記撮像装置と前記体内部位との間の距離を求める処理をコンピュータからなる測距装置に実行させるプログラムにおいて、
前記撮像装置で取得した画像データを予め記憶された体内部位の種類毎の画像データと対比することにより、前記撮像装置で撮像された体内部位の種類を特定する撮像部位特定手段と、当該撮像部位特定手段で特定された体内部位の種類に基づいて、ステレオマッチング時のマッチング領域の大きさを決定するマッチング領域決定手段と、当該マッチング領域決定手段で決定されたマッチング領域の大きさで、各画像データ間の対応点を探索することにより前記距離を求める距離計測手段として前記コンピュータを機能させることを特徴とする測距装置のプログラム。

【請求項6】
ステレオ画像を取得可能な撮像装置と、当該撮像装置により撮像された体内部位の画像データから、ステレオマッチング法を用いて前記撮像装置と前記体内部位との間の距離を求める測距装置とを備えた測距システムにおいて、
前記測距装置は、前記撮像装置で取得した画像データを予め記憶された体内部位の種類毎の画像データと対比することにより、前記撮像装置で撮像された体内部位の種類を特定する撮像部位特定手段と、当該撮像部位特定手段で特定された体内部位の種類に基づいて、ステレオマッチング時のマッチング領域の大きさを決定するマッチング領域決定手段と、当該マッチング領域決定手段で決定されたマッチング領域の大きさで、各画像データ間の対応点を探索することにより前記距離を求める距離計測手段とを備えたことを特徴とする測距システム。
産業区分
  • 治療衛生
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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