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THREE-DIMENSIONAL SHAPE ACQUISITION DEVICE FROM STEREOSCOPIC ENDOSCOPIC IMAGE

Patent code P150012188
File No. H24-002
Posted date Aug 5, 2015
Application number P2013-093880
Publication number P2013-240590A
Patent number P6210483
Date of filing Apr 26, 2013
Date of publication of application Dec 5, 2013
Date of registration Sep 22, 2017
Priority data
  • P2012-101311 (Apr 26, 2012) JP
Inventor
  • (In Japanese)三島 克章
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title THREE-DIMENSIONAL SHAPE ACQUISITION DEVICE FROM STEREOSCOPIC ENDOSCOPIC IMAGE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional acquisition device which can acquire a three-dimensional shape for an image photographed by a stereoscopic endoscope with accuracy when a subject to be examined is concavo-convex and makes large movements such as a rhinopharynx.
SOLUTION: An insertion portion 1 includes an image acquisition part 10 having a camera where a pair of image pickup devices are disposed on a distal end side and a pattern projection part 20 having a projector lens on a distal end side and is connected to a control processing part 40. The pattern projection part 20 has a projection pattern housing part 20A where a light source for projection and a projection pattern are housed, image light from the projection pattern irradiated with the light source is transmitted to a distal end side by an image fiber and is focused onto a position of a subject to be examined by the projector lens, and a three-dimensional image is acquired by performing stereo-matching processing on an image obtained by photographing the subject to be examined on which the projection pattern is projected by the right and left image pickup devices. The projector lens has an imaging depth of 15 mm or more and projects a pattern image having a size of 20 mm or more on a surface of the subject to be examined.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

口蓋裂患者は乳児期に行う手術の後のリハビリテーションの過程で、鼻咽腔閉鎖機能を獲得することにより正常な言語を習得していくが、この鼻咽腔閉鎖機能の獲得状況によって言語治療のアプローチが大きく異なるため、言語治療を効果的に行う上では、正確に鼻咽腔閉鎖機能を評価することが重要になる。臨床では、鼻咽腔の閉鎖状態を判断するために内視鏡を用いて鼻咽腔の動きを観察するのであるが、定性的評価にとどまるものであり、この評価手法では客観性を欠き、詳細な分析ができないという問題がある。

鼻咽腔の動きを解析するためにCTやMRによる画像を用いることも考えられ、高速撮影可能なCT、MRの開発が進められているが、鼻咽腔の場合には歯の金属や矯正装置の金属によるアーチファクトのために鼻咽腔領域の画像が的確に得られないことが多い。そのため、現状では実際上内視鏡を用いるアプローチに限られる。

従来技術における立体内視鏡に関して、特許文献1~3に示されるようなものがあり、特許文献1に示される内視鏡は、内視鏡の先端構成部に左右像を結像する撮像手段を有し、映像切替手段により左右画像を切替えて表示し立体画像を得るものであり、特許文献2に示される内視鏡は、内視鏡の先端部に配置される左右像の撮像ユニットについて、一方側の撮像ユニットの撮像素子及び基板を他方側の撮像素子及び基板に対して上下方向の反対側に向けて配置する構成として、両ユニットにおける対物レンズの間隔を最適間隔となるように調整可能にするものである。また、特許文献3に示される内視鏡は、2つの視点から被写体を撮像して得られた画像について画像変換を行い、光学系の特性を示す光学データと画像データに基づいて被写体の空間特性を計測するようにしたものである。

特許文献1においては、外径が制限される内視鏡において立体視のための撮像素子の配置の好適化がなされ、特許文献2においては、左右像の撮像ユニットの対物レンズ間隔を最適間隔に調整できるようにされ、また、特許文献3においては、三角測量によるステレオ計測を行うために必要な光学系の空間特性についての光学データの計測を必要とせずに被写体の空間特性を計測することができるようにするものであるが、被写体が凹凸のある奥行きを有する形状であり、また動きのある場合に、被写体を的確に、精度よく観察する上では特に有効に対応できなるものではない。

特許文献4に示される内視鏡は、複数の計測点を有するパターン像を観察対象に投影し、これを異なる位置から複数撮影手段により撮影して得られた画像に基づいて各計測点の位置座標を演算して観察対象の立体形状を計測するものである。この内視鏡では、観察対象の立体形状を高速、高精度に計測できるが、観察対象が凹凸を有する場合にその奥行きの範囲内でパターンが鮮明に結像することが保証されないことから、立体形状の計測も精度よくなされるとは限らないものになる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、立体内視鏡画像からの3次元画像取得装置に関し、特に鼻咽腔等の医療検査に有効に適用されるパターン照射併用による立体内視鏡画像からの3次元画像取得装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
先端側に1対の撮影レンズ及び撮像素子を配設したカメラと取得された画像信号を伝送する配線とを有する画像取得部と、先端側に投影レンズを有しその背後に光伝送用イメージファイバを有するパターン投影部とを備え被検査体に向けて挿入されるように細長形状に形成された挿入部と、
前記挿入部の先端から離れた位置の後端側に連接された投影パターン収容部と、
前記挿入部及び投影パターン収容部と配線を介して連結された制御処理部と、
からなる立体内視鏡画像からの3次元形状取得装置であって、前記投影パターン収容部は投影パターン及び該投影パターンをその後方の位置において照明する投影用の光源を備えており、該光源により照射された投影パターンからの像光を前記挿入部における光伝送用ファイバを介して先端側に伝送し、伝送された像光を先端側の前記投影レンズにより被検査体の位置に投影して投影パターンの像を形成するものであり、前記制御処理部は投影パターン像が投影された被検査体を1対の撮像素子を有するカメラで撮影して得られた画像についてステレオマッチング処理を行い被検査体の3次元形状を取得するものであり、前記投影レンズは15mm以上の結像深度を有するF値及び焦点距離のものであって、投影パターン像が投影される被検査体面において少なくとも20mm以上の大きさのパターン像を投影するものであることを特徴とする立体内視鏡画像からの3次元形状取得装置。

【請求項2】
 
前記投影パターン収容部において投影パターンを交換可能に収容配置可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の立体内視鏡画像からの3次元形状取得装置。

【請求項3】
 
前記投影パターン像が投影された被検査体を1対の撮像素子を有するカメラで撮影して得られた画像について、前記制御処理部において被写体に向いた1対の撮像素子の視線軸による画像を仮想的な平行な視線軸による画像に変換するレクティファイ処理を行った後にステレオマッチング処理を行い被検査体の3次元形状を取得するようにしたことを特徴とする請求項1ないし2のいずれかに記載の立体内視鏡画像からの3次元形状取得装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013093880thum.jpg
State of application right Registered
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