(57)【要約】  本発明の内視鏡システムは、体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、被写体の画像から得られる一の情報に基づき、一の位置を画像内において設定する位置設定部と、位置設定部において設定された一の位置を、画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、一の位置とは異なる他の位置を設定する位置修正部と、を有する。
2010087057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、
前記被写体の画像から得られる一の情報に基づき、一の位置を前記画像内において設定する位置設定部と、
前記位置設定部において設定された前記一の位置を、前記画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、前記一の位置とは異なる他の位置を設定する位置修正部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、
前記被写体の画像から得られる一の情報に基づき、一の位置を前記画像内において設定する位置設定部と、
前記位置設定部において設定された前記一の位置を、前記画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、前記一の位置とは異なる他の位置を設定する位置修正部と、
前記位置修正部において設定された前記他の位置の情報に基づき、前記撮像部の撮像状態を調整する撮像状態調整部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項３】
体腔内に挿入される挿入部、該挿入部の先端部に設けられた撮像部、及び、該挿入部を湾曲させる湾曲部を具備する内視鏡と、
前記撮像部により撮像された被写体の画像から得られる一の情報に基づき、前記先端部を通過させる一の目標位置を前記画像内において設定する位置設定部と、
前記位置設定部において設定された前記一の目標位置を、前記画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、前記一の目標位置とは異なる他の目標位置を前記画像内において設定する位置修正部と、
前記位置修正部において設定された前記他の目標位置の情報に基づき、前記湾曲部を湾曲させる制御を行う湾曲制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項４】
前記一の情報は、前記画像の暗部領域の情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記他の情報は、前記画像の明部領域の情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記他の情報は、前記画像のエッジの情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記他の情報は、前記画像の色調の情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記他の情報は、前記画像の画素値の勾配の情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記他の情報は、前記画像の明部領域の情報、前記画像のエッジの情報、前記画像の色調の情報、または、前記画像の画素値の勾配の情報のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
体腔内に挿入される挿入部、該挿入部の先端部に設けられた撮像部、及び、該挿入部を湾曲させる湾曲部を具備する内視鏡と、
前記先端部を通過させる一の目標位置を、前記撮像部により撮像された被写体の画像内において設定する位置設定部と、
前記位置設定部において設定された前記一の目標位置を、前記画像の明部領域の情報に基づいて修正することにより、前記一の目標位置とは異なる他の目標位置を前記画像内において設定する位置修正部と、
前記位置修正部において設定された前記他の目標位置の情報に基づき、前記湾曲部を湾曲させる制御を行う湾曲制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関し、特に、体腔等の被検体内における内視鏡の挿入をサポートすることが可能な内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療分野及び工業分野等において従来広く用いられており、例えば医療分野においては、体腔内の生体組織等に対して観察及び種々の処置を行う際に用いられている。【０００３】
また、内視鏡により得られた観察画像内における暗部領域を抽出し、該暗部領域の中心位置が観察画像の中心位置となるように、該内視鏡を挿入してゆく際の目標位置（進行方向及び移動量）を適宜設定するための技術が日本国特開平７−１５５２８９号公報に開示されている。【０００４】
しかし、日本国特開平７−１５５２８９号公報に開示されている技術は、体腔内に配置された内視鏡の先端部の目標位置を設定する際に、該内視鏡により得られた観察画像内における暗部領域の抽出結果に依存した演算を行っているに過ぎない。換言すると、日本国特開平７−１５５２８９号公報に開示されている技術は、観察画像内における暗部領域の抽出結果以外の画像要素を略無視した演算を行っているといえる。【０００５】
その結果、日本国特開平７−１５５２８９号公報に開示されている技術においては、目標位置の設定結果に従って内視鏡を挿入してゆく場合に、該内視鏡の先端面の一部が腸管の襞等に接触する可能性が高くなってしまうため、該内視鏡をスムーズに挿入することができない、という課題が生じている。【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡の挿入を従来に比べてスムーズにすることが可能な内視鏡システムを提供することを目的としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における内視鏡システムは、体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、前記被写体の画像から得られる一の情報に基づき、一の位置を前記画像内において設定する位置設定部と、前記位置設定部において設定された前記一の位置を、前記画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、前記一の位置とは異なる他の位置を設定する位置修正部と、を有することを特徴とする。【０００８】
本発明における内視鏡システムは、体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、前記被写体の画像から得られる一の情報に基づき、一の位置を前記画像内において設定する位置設定部と、前記位置設定部において設定された前記一の位置を、前記画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、前記一の位置とは異なる他の位置を設定する位置修正部と、前記位置修正部において設定された前記他の位置の情報に基づき、前記撮像部の撮像状態を調整する撮像状態調整部と、を有することを特徴とする。【０００９】
本発明における内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部、該挿入部の先端部に設けられた撮像部、及び、該挿入部を湾曲させる湾曲部を具備する内視鏡と、前記撮像部により撮像された被写体の画像から得られる一の情報に基づき、前記先端部を通過させる一の目標位置を前記画像内において設定する位置設定部と、前記位置設定部において設定された前記一の目標位置を、前記画像から得られる他の情報に基づいて修正することにより、前記一の目標位置とは異なる他の目標位置を前記画像内において設定する位置修正部と、前記位置修正部において設定された前記他の目標位置の情報に基づき、前記湾曲部を湾曲させる制御を行う湾曲制御部と、を有することを特徴とする。【００１０】
本発明における内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部、該挿入部の先端部に設けられた撮像部、及び、該挿入部を湾曲させる湾曲部を具備する内視鏡と、前記先端部を通過させる一の目標位置を、前記撮像部により撮像された被写体の画像内において設定する位置設定部と、前記位置設定部において設定された前記一の目標位置を、前記画像の明部領域の情報に基づいて修正することにより、前記一の目標位置とは異なる他の目標位置を前記画像内において設定する位置修正部と、前記位置修正部において設定された前記他の目標位置の情報に基づき、前記湾曲部を湾曲させる制御を行う湾曲制御部と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明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。
【図２】湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の一例を示す図。
【図３】原画像内における湾曲目標位置の一例を示す図。
【図４】内視鏡の先端部の先端面を模した円を原画像内に設定した場合の一例を示す図。
【図５】湾曲目標位置の修正用のベクトルの一例を示す図。
【図６】図３の湾曲目標位置が新たな湾曲目標位置に修正された場合の一例を示す図。
【図７】湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の、第１の変形例を示す図。
【図８】湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の、第２の変形例を示す図。
【図９】湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の、第３の変形例を示す図。
【図１０】内視鏡の先端部の先端面を模した円を原画像内に設定し、該円の内部及び境界を含む部分を複数の小領域に分割した場合の一例を示す図。
【図１１】明部から暗部へ向かう勾配方向を順次辿っていった場合に取得される経路の一例を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。【００１３】
図１から図１１は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本発明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２は、湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の一例を示す図である。図３は、原画像内における湾曲目標位置の一例を示す図である。図４は、内視鏡の先端部の先端面を模した円を原画像内に設定した場合の一例を示す図である。図５は、図２の処理において得られる、湾曲目標位置の修正用のベクトルを示す図である。図６は、図３の湾曲目標位置が新たな湾曲目標位置に修正された際の一例を示す図である。図７は、湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の、第１の変形例を示す図である。図８は、湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の、第２の変形例を示す図である。図９は、湾曲目標位置を設定する際に行われる処理の、第３の変形例を示す図である。図１０は、内視鏡の先端部の先端面を模した円を原画像内に設定し、該円の内部及び境界を含む部分を複数の小領域に分割した場合の一例を示す図である。図１１は、明部から暗部へ向かう勾配方向を順次辿っていった場合に取得される経路の一例を示す図である。【００１４】
内視鏡システム１は、図１に示すように、被検体としての患者の体腔内に挿入されるとともに、該体腔内の被写体の像を撮像する内視鏡２と、内視鏡２に設けられたコネクタ１４の着脱が可能なプロセッサ６と、該患者が横たわるベッドの周辺部に配置されるセンスコイルユニット７と、内視鏡挿入形状検出装置８と、端末装置９と、モニタ１０ａ及び１０ｂと、を有して構成されている。【００１５】
また、プロセッサ６は、撮像対象となる被写体を照明するための照明光を内視鏡２に供給する光源部３と、内視鏡２から出力される撮像信号に対して信号処理を行うことにより、映像信号を生成して出力する信号処理部４と、内視鏡２に対する湾曲制御を行う湾曲制御部５と、ソースコイル駆動部４３と、を有している。【００１６】
内視鏡２は、被検体の体腔内に挿入される細長の挿入部１１と、挿入部１１の後端に設けられた操作部１２と、操作部１２から延出されたユニバーサルコード１３とを有している。そして、このユニバーサルコード１３の後端には、プロセッサ６への着脱が可能なコネクタ１４が設けられている。【００１７】
挿入部１１は、先端側に設けられた硬質の先端部１５と、先端部１５の後端に接続された湾曲部１６と、湾曲部１６の後端と操作部１２の前端との間に設けられた、可撓性を有する可撓管部１７と、を有している。また、挿入部１１の内部には、ソースコイル駆動部４３により印加されるソースコイル駆動信号に応じた磁界を発生するｎ個のソースコイルＣ１、Ｃ２、・・・Ｃｎが略等間隔に設けられている。【００１８】
先端部１５は、円形形状の先端面を具備して構成されている。また、先端部１５には、被写体の像を結像する対物光学系と、該対物光学系を経て結像された該被写体の像を撮像信号として出力する撮像素子等とを具備する撮像部１５ａが設けられている。【００１９】
操作部１２には、フリーズ画像（静止画像）取得等の指示を行うスコープスイッチ１８と、湾曲部１６の湾曲モードを手動モードまたは自動モードのいずれかに切り替えるための指示を行う湾曲モード切替スイッチ１９と、該手動モードが選択された場合に、湾曲部１６の湾曲方向及び湾曲角度の指示を行う湾曲用ジョイスティック２０と、が設けられている。また、可撓管部１７の後端側であって、操作部１２の前端付近にあたる部分には、処置具等を挿通可能な図示しない処置具用チャンネルへ通ずる処置具挿入口３９が設けられている。【００２０】
内視鏡２の挿入部１１等の内部には、光源部３から供給される照明光を先端部１５へ伝送するライトガイド２１が挿通されている。【００２１】
ライトガイド２１の一方の端面（入射端面）は、コネクタ１４から突出した状態として配置されている。また、ライトガイド２１の他方の端面（出射端面）は、先端部１５に設けられた図示しない照明光学系の近傍に配置されている。このような構成により、光源部３から供給された照明光は、コネクタ１４がプロセッサ６に接続された状態において、ライトガイド２１及び図示しない照明光学系を経た後、撮像部１５ａの撮像対象となる被写体を照明する。【００２２】
光源装置としての機能を具備する光源部３は、例えば白色光である照明光を発するランプ２２と、ランプ２２が駆動する際に要する電源を供給するランプ駆動部２３と、絞り２４と、信号処理部４から出力される映像信号に基づいて絞り２４の絞り量（開口量）を増減させる絞り制御部２５と、絞り２４を通過した照明光を集光しつつライトガイド２１の入射端面へ供給する集光光学系２６と、を有している。【００２３】
絞り制御部２５は、例えば、入力される映像信号の輝度成分に基づいて平均の明るさを算出した後、該平均の明るさから適切な明るさに相当する基準値を減じた値である、差分値に基づいて絞り２４の絞り量（開口量）を増減させることにより、絞り２４を通過する照明光の光量を適宜変化させる。【００２４】
信号処理部４は、撮像部１５ａに設けられた撮像素子を駆動するための撮像素子駆動信号を出力する撮像素子駆動部３６と、撮像部１５ａから出力される撮像信号に対して信号処理を行うことにより、映像信号を生成して出力する映像処理部３７と、を有している。これにより、モニタ１０ａには、前記映像信号に応じた内視鏡画像Ｉａが表示される。【００２５】
湾曲制御部５は、湾曲モード切替スイッチ１９においてなされた指示に基づき、湾曲部１６の湾曲モードが手動モードに切り替えられた場合には、湾曲用ジョイスティック２０の傾き方向及び傾き量に基づいて湾曲部１６の湾曲方向及び湾曲角度を変更するための制御を行う。また、湾曲制御部５は、湾曲モード切替スイッチ１９においてなされた指示に基づき、湾曲部１６の湾曲モードが自動モードに切り替えられた場合には、端末装置９の演算結果に基づいて湾曲部１６の湾曲方向及び湾曲角度を変更するための制御を行う。【００２６】
ソースコイル駆動部４３は、挿入部１１の内部に設けられたｎ個のソースコイルＣ１、Ｃ２、・・・Ｃｎに接続されており、該ソースコイル各々に対して交流のソースコイル駆動信号を順次印加する。これにより、挿入部１１の内部に設けられたソースコイル各々の周囲には、交流磁界が発生する。【００２７】
センスコイルユニット７には、挿入部１１の内部に設けられたｎ個のソースコイルＣ１、Ｃ２、・・・Ｃｎから発せられる磁界を各々検出し、磁界検出信号として出力するセンスコイル群４４が設けられている。【００２８】
内視鏡挿入形状検出装置８は、センスコイルユニット７から出力される磁界検出信号を増幅するアンプ４５と、アンプ４５から出力される磁界検出信号に基づいてｎ個のソースコイルＣ１、Ｃ２、・・・Ｃｎの３次元座標位置及び向きを検出し、挿入形状情報として出力するソースコイル位置／向き検出部４６と、ソースコイル位置／向き検出部４６から出力される挿入形状情報に基づいて挿入部１１の挿入形状を推定し、挿入形状画像信号として出力する挿入形状推定部４７と、を有している。これにより、モニタ１０ｂには、前記挿入形状画像信号に応じた挿入部１１の挿入形状画像Ｉｂが表示される。【００２９】
端末装置９は、映像処理部３７から出力される映像信号と、ソースコイル位置／向き検出部４６から出力される挿入形状情報とに基づき、湾曲部１６の湾曲モードが自動モードである場合に行われる湾曲制御に関する演算を行い、演算結果を湾曲制御部５へ出力する演算処理部９１を有している。なお、演算処理部９１において行われる前記演算の具体的な内容は、後程述べるものとする。【００３０】
また、端末装置９には、演算処理部９１における演算結果等を一時的に記憶可能な図示しないメモリが設けられている。【００３１】
次に、内視鏡システム１の作用について説明を行う。なお、以降においては、湾曲モード切替スイッチ１９が手動湾曲モードに切り替えられた場合の制御についての説明を省略するとともに、湾曲モード切替スイッチ１９が自動湾曲モードに切り替えられた場合の制御について主に説明を行うものとする。【００３２】
まず、術者は、内視鏡システム１の各部を接続及び起動した後、内視鏡２の挿入部１１を患者の体腔内に挿入するとともに、湾曲モード切替スイッチ１９を自動湾曲モードに切り替える。これに応じて、内視鏡２の撮像部１５ａにおける被写体の撮像が開始されるとともに、挿入部１１に設けられた各ソースコイルにおいて磁界が発せられ始める。【００３３】
被写体の撮像に伴って撮像部１５ａから出力される撮像信号は、ユニバーサルコード１３及びコネクタ１４を経てプロセッサ６へ出力され、映像処理部３７において映像信号に変換された後、端末装置９の演算処理部９１に入力される。また、挿入部１１に設けられた各ソースコイルにおける磁界の発生に伴ってセンスコイルユニット７から出力される磁界検出信号は、アンプ４５により増幅され、ソースコイル位置／向き検出部４６により該各ソースコイルの３次元座標情報として変換され、挿入形状推定部４７により挿入形状の推定がなされた後、挿入形状画像信号として端末装置９の演算処理部９１に入力される。【００３４】
端末装置９の演算処理部９１は、入力される映像信号及び挿入形状画像信号等に基づく処理を行うことにより、先端部１５の通過目標となる湾曲目標位置（通過目標位置）を設定し、設定した該湾曲目標位置の情報を湾曲制御部５へ出力する。【００３５】
ここで、前述の湾曲目標位置を設定する際に演算処理部９１が行う処理について述べる。【００３６】
まず、演算処理部９１は、入力される映像信号に応じた原画像を取得する（図２のステップＳ１）。【００３７】
次に、位置設定部としての機能を具備する演算処理部９１は、図２のステップＳ１において取得した原画像内の暗部領域を抽出した後、公知の処理を用いることにより、該暗部領域の中心を湾曲部１６の湾曲目標位置（先端部１５の通過目標位置）として設定する（図２のステップＳ２）。このような処理により、原画像内における、例えば図３に示すような画素位置が湾曲目標位置として設定される。【００３８】
また、演算処理部９１は、先端部１５の先端面を模した円を、取得した原画像の中心に設定した（図２のステップＳ３）後、該原画像における最明部領域及び該最明部領域の境界線を抽出する（図２のステップＳ４）。なお、先端部１５の先端面を模した円は、例えば図４に示すようなものとなる。【００３９】
ここで、最明部領域の抽出の際に行われる処理の具体例について述べる。【００４０】
まず、演算処理部９１は、原画像を等間隔かつ複数の矩形領域に分割し、画素値の平均値が最も高い矩形領域の重心に相当する一の画素を特定した後、前記一の画素に隣接する４近傍の画素の画素値と所定の閾値との比較を行う。【００４１】
次に、演算処理部９１は、前記所定の閾値以上の画素値を具備する画素を最明部領域に属する画素であるとみなしつつ、新たに最明部領域に属された各画素の４近傍の画素の画素値と所定の閾値との比較を行う。【００４２】
そして、最明部領域に属するとみなされる画素が無くなるまで前述の比較処理が繰り返し行われることにより、最明部領域及び該最明部領域の境界線の抽出結果を得ることができる。【００４３】
一方、演算処理部９１は、図２のステップＳ４において抽出した最明部領域のうち、図２のステップＳ３において設定した円の内部に属する部分の面積を算出する（図２のステップＳ５）。【００４４】
その後、演算処理部９１は、図２のステップＳ３において設定した円全体の面積に対する、該円の内部の最明部領域の面積比が０．２以上か否かを判定する（図２のステップＳ６）。そして、演算処理部９１は、前記面積比が０．２未満であることを検出した場合には、図２のステップＳ２において算出した湾曲目標位置を修正する必要がないとみなし、該湾曲目標位置の算出結果を湾曲制御部５へ出力する。また、演算処理部９１は、前記面積比が０．２以上であることを検出した場合には、図２のステップＳ２において算出した湾曲目標位置を修正する必要があるとみなし、図２のステップＳ７以降の処理を引き続き行う。【００４５】
演算処理部９１は、例えばハフ変換等の処理を行うことにより、図２のステップＳ３において設定した円の内部に属する最明部領域の境界線を直線化する（図２のステップＳ７）。【００４６】
また、演算処理部９１は、図２のステップＳ７において直線化された境界線に対する法線方向を算出する（図２のステップＳ８）。具体的には、演算処理部９１は、円の内部に属する最明部領域の重心が存在する方向の逆方向を、図２のステップＳ７において直線化された境界線に対する法線方向として算出する。【００４７】
続いて、演算処理部９１は、図２のステップＳ３において設定した円の中心Ｄ１を起点とし、該円の半径Ｒ１と同じ大きさを有し、かつ、図２のステップＳ８において算出した法線方向と同じ方向を向いた、湾曲目標位置の修正用のベクトルＶａを、例えば図５に示すようなものとして算出する（図２のステップＳ９）。また、演算処理部９１は、図２のステップＳ９の処理に前後して、図２のステップＳ３において設定した円の中心Ｄ１を起点とし、図２のステップＳ２において算出した湾曲目標位置を終点とするベクトルＶｂを算出する処理を行う。【００４８】
位置修正部としての機能を具備する演算処理部９１は、前述のベクトルＶａ及びＶｂを第１の割合により加算した合成ベクトルを生成した後、該合成ベクトルの終点にあたる画素位置を、修正後の湾曲目標位置として設定する（図２のステップＳ１０）。このような処理により、図２のステップＳ２において算出した湾曲目標位置は、例えば図６に示すような、新たな湾曲目標位置に修正される。【００４９】
その後、演算処理部９１は、図２のステップＳ１０において得られた、修正後の湾曲目標位置の算出結果を湾曲制御部５へ出力する。【００５０】
そして、湾曲制御部５は、図２に示した一連の処理の処理結果に基づく制御を行うことにより、体腔内に存在する襞または体壁への先端部１５の先端面の接触を極力避けるように、湾曲部１６を湾曲させることができる。【００５１】
なお、本実施形態によれば、例えば以降の各変形例として示すように、原画像における暗部領域の抽出結果と、該原画像における最明部領域の抽出結果以外の要素とを用いて湾曲目標位置を修正するものであっても良い。【００５２】
ここで、本実施形態の第１の変形例としての、原画像における暗部領域の抽出結果と、該原画像におけるエッジの抽出結果とを用いて湾曲目標位置を修正する際に行われる一連の処理について、図７を参照しつつ説明を行う。【００５３】
まず、演算処理部９１は、入力される映像信号に応じた原画像を取得する（図７のステップＳ２１）。【００５４】
次に、演算処理部９１は、図７のステップＳ２１において取得した原画像内の暗部領域を抽出した後、公知の処理を用いることにより、該暗部領域の中心を湾曲部１６の湾曲目標位置（先端部１５の通過目標位置）として設定する（図７のステップＳ２２）。【００５５】
また、演算処理部９１は、先端部１５の先端面を模した円を、取得した原画像の中心に設定した（図７のステップＳ２３）後、該円の内部に含まれるエッジを抽出する（図７のステップＳ２４）。【００５６】
その後、演算処理部９１は、図７のステップＳ２４において抽出したエッジに対応する法線方向を算出する（図７のステップＳ２５）。具体的には、演算処理部９１は、エッジの中心から湾曲目標位置へ向かうベクトルとのなす角度が９０°未満になるような方向を、該エッジの法線方向として算出する。【００５７】
続いて、演算処理部９１は、図７のステップＳ２３において設定した円の中心Ｄ２を起点とし、該円の半径Ｒ２と同じ大きさを有し、かつ、図７のステップＳ２５において算出した法線方向と同じ方向を向いた、湾曲目標位置の修正用のベクトルＶｃを算出する（図７のステップＳ２６）。また、演算処理部９１は、図７のステップＳ２６の処理に前後して、図７のステップＳ２３において設定した円の中心Ｄ２を起点とし、図７のステップＳ２２において算出した湾曲目標位置を終点とするベクトルＶｄを算出する処理を行う。【００５８】
演算処理部９１は、前述のベクトルＶｃ及びＶｄを第２の割合により加算した合成ベクトルを生成した後、該合成ベクトルの終点にあたる画素位置を、修正後の湾曲目標位置として設定する（図７のステップＳ２７）。このような処理により、図７のステップＳ２２において算出した湾曲目標位置は、新たな湾曲目標位置に修正される。【００５９】
その後、演算処理部９１は、図７のステップＳ２７において得られた、修正後の湾曲目標位置の算出結果を湾曲制御部５へ出力する。【００６０】
そして、湾曲制御部５は、図７に示した一連の処理の処理結果に基づく制御を行うことにより、体腔内に存在する襞または体壁への先端部１５の先端面の接触を極力避けるように、湾曲部１６を湾曲させることができる。【００６１】
ここで、本実施形態の第２の変形例としての、原画像における暗部領域の抽出結果と、該原画像における色調の抽出結果とを用いて湾曲目標位置を修正する際に行われる一連の処理について、図８を参照しつつ説明を行う。【００６２】
まず、演算処理部９１は、入力される映像信号に応じた原画像を取得する（図８のステップＳ４１）。【００６３】
次に、演算処理部９１は、図８のステップＳ４１において取得した原画像内の暗部領域を抽出した後、公知の処理を用いることにより、該暗部領域の中心を湾曲部１６の湾曲目標位置（先端部１５の通過目標位置）として設定する（図８のステップＳ４２）。【００６４】
また、演算処理部９１は、先端部１５の先端面を模した円を、取得した原画像の中心に設定した（図８のステップＳ４３）後、該原画像内において色調の似た近接画素同士を連結して塗りつぶすことにより、該原画像を複数の小領域に分割する（図８のステップＳ４４）。なお、演算処理部９１は、図８のステップＳ４４の処理として、ｗａｔｅｒｓｈｅｄアルゴリズム、または、画像ピラミッドに基づくセグメンテーションアルゴリズム等を用いた処理を行うものとする。【００６５】
演算処理部９１は、図８のステップＳ４４において得られた複数の小領域のうち、図８のステップＳ４３において設定した円の内部と重複する部分を有する小領域の色調を検出する（図８のステップＳ４５）。【００６６】
その後、演算処理部９１は、図８のステップＳ４５において検出した小領域の色調に基づき、該小領域が残渣を示す領域であるか否かを判定する（図８のステップＳ４６）。【００６７】
ここで、色調に基づいて残渣か否かを判定する際に行われる処理の具体例について述べる。【００６８】
まず、演算処理部９１は、公知の処理を用いることにより、図８のステップＳ４５において検出した小領域のＲＧＢ値を色度座標（ｘ，ｙ）へ変換する。【００６９】
次に、演算処理部９１は、得られた色度座標（ｘ，ｙ）が、ＣＩＥｘｙ色度図上において下記数式（１）の関係を満たすか否かを判定する。【００７０】
2010087057.tif 000003
そして、演算処理部９１は、得られた色度座標（ｘ，ｙ）が上記数式（１）の関係を満たさない場合には、図８のステップＳ４５において検出した小領域が残渣以外の他の要素（血液等）を示すものであると判定するとともに、図８のステップＳ４２において算出した湾曲目標位置を修正する必要がないとみなし、該湾曲目標位置の算出結果を湾曲制御部５へ出力する。また、演算処理部９１は、得られた色度座標（ｘ，ｙ）が上記数式（１）の関係を満たす場合には、図８のステップＳ４５において検出した小領域が残渣を示すものであると判定するとともに、図８のステップＳ４２において算出した湾曲目標位置を修正する必要があるとみなし、図８のステップＳ４７以降の処理を引き続き行う。【００７１】
その後、演算処理部９１は、残渣を示すとの判定結果を得た小領域を楕円により近似する（図８のステップＳ４７）。【００７２】
演算処理部９１は、図８のステップＳ４７において得られた楕円に基づき、原画像の中心を起点とし、かつ、該楕円における接点を終点とした２つの接線ベクトルＶｅ１及びＶｅ２を算出する。また、演算処理部９１は、図８のステップＳ４３において設定した円の中心Ｄ３を起点とし、図８のステップＳ４２において算出した湾曲目標位置を終点とするベクトルＶｆを算出する。【００７３】
そして、演算処理部９１は、２つの接線ベクトルＶｅ１及びＶｅ２のうち、ベクトルＶｆとのなす角度が相対的に小さい一の接線ベクトルを湾曲目標位置の修正用のベクトルとして算出する（図８のステップＳ４８）。【００７４】
演算処理部９１は、前述の一の接線ベクトル（Ｖｅ１またはＶｅ２）及びベクトルＶｆを第３の割合により加算した合成ベクトルを生成した後、該合成ベクトルの終点にあたる画素位置を、修正後の湾曲目標位置として設定する（図８のステップＳ４９）。このような処理により、図８のステップＳ４２において算出した湾曲目標位置は、新たな湾曲目標位置に修正される。【００７５】
その後、演算処理部９１は、図８のステップＳ４９において得られた、修正後の湾曲目標位置の算出結果を湾曲制御部５へ出力する。【００７６】
そして、湾曲制御部５は、図８に示した一連の処理の処理結果に基づく制御を行うことにより、体腔内に存在する残渣への先端部１５の先端面の接触を極力避けるように、湾曲部１６を湾曲させることができる。【００７７】
ここで、本実施形態の第３の変形例としての、原画像における暗部領域の抽出結果と、該原画像における画素値の勾配の抽出結果とを用いて湾曲目標位置を修正する際に行われる一連の処理について、図９等を参照しつつ説明を行う。【００７８】
まず、演算処理部９１は、入力される映像信号に応じた原画像を取得する（図９のステップＳ６１）。【００７９】
次に、演算処理部９１は、図９のステップＳ６１において取得した原画像内の暗部領域を抽出した後、公知の処理を用いることにより、該暗部領域の中心を湾曲部１６の湾曲目標位置（先端部１５の通過目標位置）として設定する（図９のステップＳ６２）。【００８０】
また、演算処理部９１は、先端部１５の先端面を模した円を、取得した原画像の中心に設定した（図９のステップＳ６３）後、該円の内部及び境界を含む部分を矩形形状の複数の小領域に分割する（図９のステップＳ６４）。具体的には、図９のステップＳ６３において設定された円は、図９のステップＳ６４の処理により、例えば図１０に示すような複数の小領域に分割される。【００８１】
続いて、演算処理部９１は、図９のステップＳ６４において得られた各小領域内の画素値の平均値を算出する（図９のステップＳ６５）。【００８２】
さらに、演算処理部９１は、図９のステップＳ６５の処理により算出された各小領域内の画素値の平均値を用い、明部から暗部へ向かう勾配方向を該各小領域毎に検出する（図９のステップＳ６６）。具体的には、演算処理部９１は、一の小領域における画素値の平均値と、該一の小領域の８近傍の小領域における画素値の平均値とをそれぞれ比較し、該８近傍の小領域のうち、該一の小領域よりも画素値の平均値が低くなる小領域が存在する方向を、前述の勾配方向として（各領域毎に）検出する。【００８３】
一方、演算処理部９１は、図９のステップＳ６６において検出された勾配方向を順次辿ることにより、図９のステップＳ６３において設定された円の中心を含む小領域から、該円の境界付近の小領域へ至るまでの経路を取得する。なお、前記経路は、例えば図１１に示すようなものとして取得される。【００８４】
そして、演算処理部９１は、図９のステップＳ６３において設定した円の中心Ｄ４を起点とし、該円の半径Ｒ４と同じ大きさを有し、かつ、前記経路の始点を含む小領域における勾配方向、または、前記経路の終点を含む小領域における勾配方向と同じ方向を向いた、湾曲目標位置の修正用のベクトルＶｇを算出する（図９のステップＳ６７）。また、演算処理部９１は、図９のステップＳ６７の処理に前後して、図９のステップＳ６３において設定した円の中心Ｄ４を起点とし、図９のステップＳ６２において算出した湾曲目標位置を終点とするベクトルＶｈを算出する処理を行う。【００８５】
演算処理部９１は、前述のベクトルＶｇ及びＶｈを第４の割合により加算した合成ベクトルを生成した後、該合成ベクトルの終点にあたる画素位置を、修正後の湾曲目標位置として設定する（図９のステップＳ６８）。このような処理により、図９のステップＳ６２において算出した湾曲目標位置は、新たな湾曲目標位置に修正される。【００８６】
その後、演算処理部９１は、図９のステップＳ６８において得られた、修正後の湾曲目標位置の算出結果を湾曲制御部５へ出力する。【００８７】
そして、湾曲制御部５は、図９に示した一連の処理の処理結果に基づく制御を行うことにより、体腔内に存在する襞または体壁への先端部１５の先端面の接触を極力避けるように、湾曲部１６を湾曲させることができる。【００８８】
以上に述べたように、本実施形態の内視鏡システム１によれば、原画像における暗部領域の抽出結果と、該原画像における暗部領域の抽出結果以外の画像要素とを用いた演算を行うことにより、内視鏡２の挿入方向に存在する対象物に先端部１５の先端面が接触しないような、適切な湾曲目標位置（通過目標位置）を設定することができる。そのため、本実施形態の内視鏡システム１によれば、内視鏡の挿入を従来に比べてスムーズにすることができる。【００８９】
一方、本実施形態によれば、予め設定された一の湾曲目標位置を修正し、修正後の他の湾曲目標位置に応じて湾曲部を湾曲させるもの以外に、例えば、予め設定された一の撮像対象位置を修正し、修正後の他の撮像対象位置に応じて撮像部の撮像状態を調整する、という応用例が考えられる。【００９０】
具体的には、前述の応用例に対応する構成として、例えば、撮像部１５ａの対物光学系がズームレンズを有し、かつ、プロセッサ６が該ズームレンズを駆動するためのレンズ駆動制御部を有する、という構成を挙げることができる。【００９１】
また、前述の構成に対応する作用として、演算処理部９１は、撮像部１５ａにより撮像された被写体の画像から得られる一の情報（暗部領域の情報）に基づいて一の撮像対象位置を設定した後、該画像から得られる他の情報（明部領域、エッジ、色調または画素値の勾配のいずれかの情報）に基づいて該一の撮像対象位置とは異なる他の撮像対象位置を算出する処理を行う。さらに、前記処理に続き、前記レンズ駆動制御部は、前記他の撮像対象位置が前記画像の外部（撮像部１５ａの観察視野の範囲外）にある場合に、撮像部１５ａのズームレンズをワイド側に駆動させる制御を行う。【００９２】
そして、以上に述べたような構成及び作用を具備する応用例を実施した場合においても、内視鏡の挿入を従来に比べてスムーズにすることができる、という効果を得ることができる。【００９３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。【００９４】
本出願は、２００９年１月２９日に日本国に出願された特願２００９−１８４８５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１】
2010087057.tif 000004
【図２】
2010087057.tif 000005
【図３】
2010087057.tif 000006
【図４】
2010087057.tif 000007
【図５】
2010087057.tif 000008
【図６】
2010087057.tif 000009
【図７】
2010087057.tif 000010
【図８】
2010087057.tif 000011
【図９】
2010087057.tif 000012
【図１０】
2010087057.tif 000013
【図１１】
2010087057.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月11日(2010.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明における内視鏡システムは、体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、前記撮像部で撮像された前記被写体の画像から得られる情報に基づき、前記被写体における所定の位置の情報を設定する位置設定部と、前記撮像部で撮像された前記被写体の画像内において抽出された境界線の情報に基づき、前記位置設定部において設定された前記所定の位置の情報を修正し、修正後の位置の情報を出力する位置修正部と、を有することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、
前記撮像部で撮像された前記被写体の画像から得られる情報に基づき、前記被写体における所定の位置の情報を設定する位置設定部と、
前記撮像部で撮像された前記被写体の画像内において抽出された境界線の情報に基づき、前記位置設定部において設定された前記所定の位置の情報を修正し、修正後の位置の情報を出力する位置修正部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記位置修正部から出力される前記修正後の位置の情報に基づき、前記撮像部の撮像状態を調整する撮像状態調整部
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像部が設けられた先端部を有するとともに体腔内に挿入される挿入部、及び、前記挿入部を湾曲させる湾曲部を具備する内視鏡と、
前記位置修正部から出力される前記修正後の位置の情報に基づき、前記湾曲部を湾曲させる制御を行う湾曲制御部と、を備え、
前記所定の位置の情報は、前記先端部を通過させる所定の目標位置であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記被写体の画像から得られる情報は、前記画像の暗部領域の情報であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記境界線の情報は、前記画像の明部領域の情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記境界線の情報は、前記画像のエッジの情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記境界線の情報は、前記画像の色調の情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記境界線の情報は、前記画像の画素値の勾配の情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記境界線の情報は、前記画像の明部領域の情報、前記画像のエッジの情報、前記画像の色調の情報、または、前記画像の画素値の勾配の情報のいずれかを用いて抽出されることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月1日(2010.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の被写体を撮像する撮像部を具備する内視鏡と、
前記撮像部で撮像された前記被写体の画像から得られる情報に基づき、前記被写体における所定の位置の情報を設定する位置設定部と、
前記撮像部で撮像された前記被写体の画像内において抽出された境界線の情報に基づき、前記位置設定部において設定された前記所定の位置の情報を修正し、修正後の位置の情報を出力する位置修正部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記位置修正部から出力される前記修正後の位置の情報に基づき、前記撮像部の撮像状態を調整する撮像状態調整部
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像部が設けられた先端部を有するとともに体腔内に挿入される挿入部、及び、前記挿入部を湾曲させる湾曲部を具備する内視鏡と、
前記位置修正部から出力される前記修正後の位置の情報に基づき、前記湾曲部を湾曲させる制御を行う湾曲制御部と、を備え、
前記所定の位置の情報は、前記先端部を通過させる所定の目標位置であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記被写体の画像から得られる情報は、前記画像の暗部領域の情報であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記境界線の情報は、前記画像の明部領域の情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記境界線の情報は、前記画像のエッジの情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記境界線の情報は、前記画像の色調の情報を用いて抽出されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記境界線の情報は、前記画像の明部領域の情報、前記画像のエッジの情報、または、前記画像の色調の情報のいずれかを用いて抽出されることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【国際調査報告】
2010087057.tif 000015
2010087057.tif 000016
2010087057.tif 000017
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