(57)【要約】【課題】被写体の空間特性の計測に係る手間を軽減することができる内視鏡装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子２ａは被写体を撮像し、画像データを生成する。映像信号処理回路３３は、画像データに対して左右反転等の画像変換を行う。ＣＰＵ２６は、測定により生成された光学データを、画像変換の種類に応じて変換する。また、ＣＰＵ２６は、画像変換の種類に対応した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。このように、変換の元となる光学データを、画像変換の種類に応じて変換することによって、被写体の空間特性の計測に用いる光学データが得られる。これによって、新たな光学データの測定を行う必要がなくなるので、被写体の空間特性の計測に係る手間を軽減することができる。【選択図】図２
2008049149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
前記画像データに対して画像変換を行う画像変換手段と、
前記撮像手段の光学系の特性を示す光学データと前記画像データに基づいて前記被写体の空間特性を計測する計測手段と、
を備えた内視鏡装置において、
前記画像変換の種類に応じて前記光学データを変換する光学データ変換手段をさらに備え、
前記計測手段は、前記画像変換の種類に対応した前記光学データと前記画像データに基づいて前記被写体の空間特性を計測する
ことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記光学データ変換手段による変換後の前記光学データを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記計測手段は、前記画像変換の種類に対応した前記光学データを前記記憶手段から読み出し、読み出した前記光学データと前記画像データに基づいて前記被写体の空間特性を計測する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記画像変換は、上下反転、左右反転、回転、拡大、縮小の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像手段は、２つの視点から被写体を撮像し、各々の視点に対応した２つの画像データを生成し、
前記計測手段は、前記２つの画像データを用いた三角測量によって前記被写体の空間特性を計測する  ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の空間特性（長さ、面積、表面形状等）を計測することが可能な内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる視点から被写体を撮像するステレオ光学アダプタを内視鏡の先端に取り付け、三角測量の原理で被写体の様々な空間特性を計測（ステレオ計測）することが可能な内視鏡装置が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。以下、このステレオ光学アダプタのうち、側視型のステレオ光学アダプタの構成を説明する。
【０００３】
図６は、側視型のステレオ光学アダプタを内視鏡の先端部に取り付けた様子を示している。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線の断面を示している。図６に示すように側視型のステレオ光学アダプタ７の先端面には一対の照明レンズ５６，５７と２つの対物レンズ系５８，５９とが設けられており、図７に示すように固定リング５０の雌ねじ５０ａを、内視鏡先端部２１に形成されている雄ねじ２１ａに螺合することによって、それらが一体的に固定されるようになっている。
【０００４】
図７に示すように２つの対物レンズ系５８，５９の直下には、光軸を９０度折り曲げるプリズム４９ａと光学レンズ４９ｂとが設けられている。この光学レンズ４９ｂの基端側には、例えば、２つの四角形形状の開口５５ｄを有する視野マスク５５ｂが配置されている（図８参照）。内視鏡先端部２１内に配設された固体撮像素子２ａの撮像面上には、この視野マスク５５ｂの開口５５ｄを通過した２つの光学像が結像し、図９に示す画像が観察される。
【０００５】
このような側視型のステレオ光学アダプタを使用した場合には、例えば図６に示す被写体３０（文字Ｆ）を撮影すると、側面を撮影するためのプリズムの作用により、図９に示すように画像が鏡像となって観察される。検査においては、鏡像の画像が適さない場合があるため、図１０に示すように、左右反転の画像変換を画像に施して、正立像として被写体を観察することがある。また、プリズムの作用によっては、上下反転や回転の画像変換を施すのが適する場合もあるし、観察対象の大きさに応じて拡大や縮小の画像変換を施すのが適する場合もある。
【０００６】
上記のように２つの視点で得られた画像を用いて三角測量によるステレオ計測を行うためには、光学系の空間特性を示す光学データ（複数の光学系の焦点距離等）が必要である。このため、測定によって光学データを生成する処理が行われる（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３４８７号公報
【特許文献２】特開２００４−４９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光学データの測定時の画像変換の設定と同じ設定で撮影された画像を用いれば、ステレオ計測を正しく行うことができる。しかし、光学データの測定時と異なる画像変換の設定がなされた場合には、光学系の空間特性と画像との対応関係が変わるため、元の光学データを使用することができない。この場合には、再度、光学データの測定を行う必要がある。このため、光学データの測定に係る手間が発生することによって、ステレオ計測に係る手間が増加するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、被写体の空間特性の計測に係る手間を軽減することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被写体を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、前記画像データに対して画像変換を行う画像変換手段と、前記撮像手段の光学系の特性を示す光学データと前記画像データに基づいて前記被写体の空間特性を計測する計測手段とを備えた内視鏡装置において、前記画像変換の種類に応じて前記光学データを変換する光学データ変換手段をさらに備え、前記計測手段は、前記画像変換の種類に対応した前記光学データと前記画像データに基づいて前記被写体の空間特性を計測することを特徴とする内視鏡装置である。
【００１０】
また、本発明の内視鏡装置において、前記光学データ変換手段による変換後の前記光学データを記憶する記憶手段をさらに備え、前記計測手段は、前記画像変換の種類に対応した前記光学データを前記記憶手段から読み出し、読み出した前記光学データと前記画像データに基づいて前記被写体の空間特性を計測することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の内視鏡装置において、前記画像変換は、上下反転、左右反転、回転、拡大、縮小の少なくともいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の内視鏡装置において、前記撮像手段は、２つの視点から被写体を撮像し、各々の視点に対応した２つの画像データを生成し、前記計測手段は、前記２つの画像データを用いた三角測量によって前記被写体の空間特性を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、変換の元となる光学データを、画像変換の種類に応じて変換することによって、被写体の空間特性の計測に用いる光学データが得られる。これによって、新たな光学データの測定を行う必要がなくなるので、被写体の空間特性の計測に係る手間を軽減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、ステレオ計測が可能な計測用内視鏡装置に本発明を適用した例を説明する。図１は、本実施形態による計測用内視鏡装置１０の構成を示している。図１に示すように、計測用内視鏡装置１０は、内視鏡挿入部１１、内視鏡先端部２１、コントロールユニット１２、リモートコントローラ１３、表示部１４、ＦＭＤ１７（フェイスマウントディスプレイ）、およびＦＭＤアダプタ１８を含んで構成されている。また、パーソナルコンピュータ４０、および計測用内視鏡装置１０とパーソナルコンピュータ４０とを接続可能な構成としてもよい。例えばパーソナルコンピュータ４０は、ＵＳＢケーブル又はＬＡＮ等の接続ライン４１を介して計測用内視鏡装置１０が有するＵＳＢ  Ｉ／Ｆ４２又はネットワークＩ／Ｆ４２に接続される（図２参照）。ネットワークＩ／Ｆ４２及びパーソナルコンピュータ４０のＬＡＮアダプタは、有線タイプ又は無線タイプのいずれでもよい。
【００１５】
内視鏡挿入部１１は、被写体からの光を２つの光路で集光する光学系を備え、ステレオ計測可能な光学アダプタを内視鏡先端部２１に着脱自在に構成されている。また、内視鏡挿入部１１は、光学アダプタを介して入射した被写体像を光電変換し撮像信号を生成する固体撮像素子２ａ（図２及び図７参照）を内視鏡先端部２１に備えている。コントロールユニット１２は、内視鏡挿入部１１を収納可能に構成されており、内視鏡挿入部１１が有する固体撮像素子２ａから出力された撮像信号を処理する。
【００１６】
リモートコントローラ１３は、計測用内視鏡装置１０全体の各種動作制御を実行するのに必要な操作の入力をユーザから受け付けて、その入力内容をコントロールユニット１２に伝達する。液晶モニタ（例えばＬＣＤ）等で構成される表示部１４は、撮像された画像（内視鏡画像）やグラフィックコンテンツ（例えば操作メニュー、操作指示、計測結果、計測モードの選択アイコン）等を表示する。ＦＭＤ１７は、通常の内視鏡画像、あるいはその内視鏡画像を擬似的なステレオ画像として表示する立体視可能なディスプレイである。ＦＭＤアダプタ１８は、このＦＭＤ１７に画像データを供給する。
【００１７】
図２はコントロールユニット１２の内部構成を示している。図２に示すように、内視鏡挿入部１１は内視鏡ユニット２４に接続される。この内視鏡ユニット２４は、撮影時に必要な照明光を得るための光源装置と、内視鏡挿入部１１を電気的に自在に湾曲させるための電動湾曲装置とを含んで構成されている。内視鏡挿入部１１先端の固体撮像素子２ａからの撮像信号はＣＣＵ２５（カメラコントロールユニット）に入力される。ＣＣＵ２５は、供給された撮像信号をＮＴＳＣ信号等の映像信号（画像データ）に変換し、コントロールユニット１２内の主要処理回路群へ供給する。
【００１８】
図２に示すように、コントロールユニット１２内に搭載された主要回路群は、ＣＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ２９、ＰＣカードＩ／Ｆ３０、および映像信号処理回路３３を含んで構成されている。ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７に格納されているプログラムを実行し、目的に応じた処理を行うように各種の回路部を制御してシステム全体の動作制御を行う。ＲＡＭ２８は、ＣＰＵ２６による各種動作の作業領域である。
【００１９】
ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ２９は、リモートコントローラ１３、内視鏡ユニット２４、およびＣＣＵ２５にそれぞれ接続されている。リモートコントローラ１３は、ユーザからの操作入力を受け付けて、内視鏡ユニット２４およびＣＣＵ２５の制御および動作指示を行う。ＲＳ−２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ２９は、リモートコントローラ１３からの指示に基づいて、内視鏡ユニット２４およびＣＣＵ２５の動作を制御するのに必要な通信を行う。
【００２０】
ＰＣカードＩ／Ｆ３０は、フラッシュメモリカード２２およびＰＣＭＣＩＡメモリカード２３が着脱自由に接続されるようになっている。つまり、いずれかのメモリカードが装着された場合に、コントロールユニット１２は、ＣＰＵ２６による制御に従って、記録媒体としてのメモリカードに記録された制御処理情報や画像情報、光学データ等のデータを再生し、ＰＣカードＩ／Ｆ３０を介して内部に取り込むことができる。あるいは、コントロールユニット１２は、制御処理情報や画像情報、光学データ等のデータを、ＰＣカードＩ／Ｆ３０を介してメモリカードに供給して記録することができる。
【００２１】
ＣＰＵ２６は、その機能の１つとして、表示部１４に表示される操作メニュー等のグラフィックコンテンツに対応したグラフィックデータを生成し、映像信号処理回路３３へ出力する機能を有する。映像信号処理回路３３は、ＣＣＵ２５から供給された内視鏡画像（画像データ）とＣＰＵ２６から供給されたグラフィックデータとを合成し、ＮＴＳＣ等の映像信号に変換して表示部１４に供給する。表示部１４は、この映像信号に基づいて、内視鏡画像と操作メニュー等のグラフィックコンテンツとの合成画像を表示する。映像信号処理回路３３は、単に内視鏡画像あるいは操作メニュー等のグラフィックコンテンツを単独で表示するための処理を行うことも可能である。
【００２２】
また、映像信号処理回路３３は、リモートコントローラ１３からの指示に基づいたＣＰＵ２６の制御に従って、内視鏡画像の画像データに対して画像変換を施す画像変換手段としての機能も備えている。画像変換には、無変換、左右反転、上下反転、任意の角度の回転、拡大、縮小が含まれる。例えば、図９に示す鏡像となっている内視鏡画像３０ａＬ，３０ａＲに左右反転の画像変換を施すと、図１０に示すような内視鏡画像３０ｂＬ，３０ｂＲが表示部１４の画面上に表示される。画像変換が無変換に設定された場合には、映像信号処理回路３３は、画像変換を行わずに、それ以後の処理を実行する。
【００２３】
ステレオ計測を行う場合、計測手段の機能を有するＣＰＵ２６は内視鏡画像を画像データとして映像信号処理回路３３からＲＡＭ２８に取り込み、さらに記録媒体（フラッシュメモリカード２２またはＰＣＭＣＩＡメモリカード２３）から光学データをＲＡＭ２８に取り込み、画像データと光学データに基づいてステレオ計測処理を実行する。
【００２４】
本実施形態では、被写体からの光が、光学アダプタによって左右の２つの光路で集光され、固体撮像素子２ａおよびＣＣＵ２５によって、各々の光路に対応した２つの画像データが生成される。すなわち、左右２つの視点からの撮像によって、各視点に対応した２つの画像データが生成される。これらの画像データに基づいてステレオ計測が行われる。
【００２５】
次に、図３を参照し、ステレオ計測による計測点の３次元座標の求め方を説明する。最初に、左側および右側の光学系で撮像された画像に対して、レンズ系に起因する光学的な歪みを除去する歪み補正が実行される。続いて、歪み補正が施された画像に対して、三角測量の方法により、計測点３００の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）が以下の式で計算される。ただし、歪み補正が施された左右の画像上の計測点３１０，３２０の座標をそれぞれ（ｘL，ｙL）、（ｘR，ｙR）とし、左側と右側の光学中心３３０，３４０の距離をＤとし、焦点距離をＦとし、ｔ＝Ｄ／（ｘL−ｘR）とする。
ｘ＝ｔ×ｘR＋Ｄ／２
ｙ＝ｔ×ｙR
ｚ＝ｔ×Ｆ
【００２６】
歪み補正後の画像上の計測点３１０，３２０の座標は、ユーザが一方を指定し、ＣＰＵ２６がマッチング処理によって自動的に他方を指定することで決定される。具体的には、左右２つの視点に対応した２つの画像データに光学的な歪みを除去する歪み補正が実行され、表示部１４に表示される。ユーザは２つの画像データのいずれか一方の画像上（例えば左の視点に対応した左画像）で計測点３１０を指定し、ＣＰＵ２６がマッチング処理によって自動的に他方の画像上（例えば右の視点に対応した右画像）の計測点３２０を指定する。また、計測点３１０，３２０を２つの画像データそれぞれに対してユーザが指定してもよい。つまり、ユーザはコントローラ１３によって左の視点に対応した左画像上で被写体上の計測点３００に対応する計測点３１０を指定し、同様に右の視点に対応した右画像上で被写体上の計測点３００に対応する計測点３２０を指定する。計測点３１０，３２０の座標が決定されると、上記のようにパラメータDおよびFを用いて計測点３００の３次元形状が求まる。
【００２７】
いくつかの点の３次元座標を求めることによって、２点間の距離、２点を結ぶ線と１点の距離、面積、深さ、表面形状等の様々な計測が可能である。上記のステレオ計測を行うためには、内視鏡先端部２１とステレオ光学アダプタを含む光学系の特性を示す光学データが必要である。例えば前述した特許文献２に記載された方法で測定された光学データが記録媒体に記録されることになる。
【００２８】
以下、光学データを構成するデータの内容を示す。
（ａ）左右の光学系の幾何学的歪み補正パラメータ
（ｂ）左右の光学系それぞれの焦点距離Ｆ
（ｃ）左右の光学系の光学中心間の距離Ｄ
（ｄ）左右の光学系それぞれの画像上での光軸位置（図３の光軸位置ＯR，ＯL）の座標
【００２９】
具体的には、例えば左画像の幾何学的歪み補正について、歪み中心ＤLをＤL＝（ＤLx，ＤLy）、補正前のピクセル位置ＰをＰ＝（ＰLx，ＰLy）、補正後のピクセル位置Ｐ’をＰ’＝（ＰLx’，ＰLy’）とし、左画像上の光軸位置ＯLはＤL、Ｐ、Ｐ’の基点である。左画像の幾何学的歪み補正係数ＡL，ＢLをＡL＝（ＡL1，ＡL2）、ＢL＝（ＢL1，ＢL2）とし、左画像の幾何学的歪みは以下の式によって補正される。
ＰLx’＝ＡL1（ＰLx−ＤLx）3＋ＡL2（ＰLx−ＤLx）（ＰLy−ＤLy）2＋ＤLx＋ＰLx
ＰLy’＝ＢL1（ＰLx−ＤLx）2（ＰLy−ＤLy）＋ＢL2（ＰLy−ＤLy）3＋ＤLy＋ＰLy
【００３０】
同様に右画像の幾何学的歪み補正について、歪み中心ＤRをＤR＝（ＤRx，ＤRy）、補正前のピクセル位置ＰをＰ＝（ＰRx，ＰRy）、補正後のピクセル位置Ｐ’をＰ’＝（ＰRx’，ＰRy’）とし、右画像上の光軸位置ＯRはＤR、Ｐ、Ｐ’の基点である。右画像の幾何学的歪み補正係数ＡR，ＢRをＡR＝（ＡR1，ＡR2）、ＢR＝（ＢR1，ＢR2）とし、右画像の幾何学的歪みは以下の式によって補正される。
ＰRx’＝ＡR1（ＰRx−ＤRx）3＋ＡR2（ＰRx−ＤRx）（ＰRy−ＤRy）2＋ＤRx＋ＰRx
ＰRy’＝ＢR1（ＰRx−ＤRx）2（ＰRy−ＤRy）＋ＢR2（ＰRy−ＤRy）3＋ＤRy＋ＰRy
更に、光学データにおける左側の光学系の焦点距離をＦＬ、右側の光学系の焦点距離をＦＲとし、左側の光学系と右側の光学系との光学中心間の距離Ｄは右側の光学系から左側の光学系へのベクトルＶLR＝（ＶLRx，ＶLRy，ＶLRz）として与えられる。
【００３１】
光学データの測定の際には、所定条件が定められた機器（例えば内視鏡装置）によって測定が実行される。ユーザがこの定められた機器以外の内視鏡装置に、所定条件が定められた機器によって測定された光学データ（初期光学データ）を有する光学アダプタを初めて使用する場合には、ユーザの内視鏡装置に応じて光学データを補正する処理（セットアップ処理）が必要となる。
【００３２】
光学データを構成する上記パラメータのうち、例えば（ａ）及び（ｄ）は使用する内視鏡装置によって値が異なることがある。そこで、前述した特許文献２に記載された方法で、光学データ測定手段としての機能を有するＣＰＵ２６は、使用する内視鏡装置に光学アダプタが装着された状態における（ａ）及び（ｄ）を測定し、初期光学データの（ａ）及び（ｄ）を更新して記録媒体に記録する。
【００３３】
また、光学データの測定の際には、画像変換が所定条件（例えば、無変換）に設定された状態で測定が実行される。ステレオ計測時にこの所定条件と異なる画像変換が施された場合には、歪み補正パラメータ、画像上の焦点距離、光軸位置等の特性が変化するため、元の光学データを計測に使用することができなくなる。そこで、本実施形態では、測定により生成された光学データを変換することにより、他の画像変換に対応した新たな光学データを生成するようになっている。
【００３４】
次に、図４を参照し、本実施形態における光学データの生成方法（光学データ作成処理）を説明する。まず、ＣＰＵ２６は、リモートコントローラ１３から出力された信号に基づいて、画像変換の種類を設定する（ステップＳ４００）。このとき、元となる光学データの測定用の画像変換（例えば、無変換）とステレオ計測用の画像変換（例えば、左右反転、上下反転、回転、拡大、縮小の少なくともいずれか）とが設定される。これらの設定に係る情報は、例えばＲＡＭ２８に格納され、ＣＰＵ２６によって適宜参照される。
【００３５】
続いて、ＣＰＵ２６は、光学データの測定用の画像変換を映像信号処理回路３３に設定した上で、映像信号処理回路３３から画像データをＲＡＭ２８に取り込み、その画像データに基づいて光学データを生成する。ＣＰＵ２６は、生成した光学データを記録媒体に書き込む（ステップＳ４１０）。
【００３６】
続いて、光学データ変換手段の機能を有するＣＰＵ２６は、ステップＳ４１０で生成した光学データを、ステレオ計測用の画像変換の種類に応じて変換することにより、ステレオ計測用の光学データを生成し、記録媒体に書き込む（ステップＳ４２０）。各光学データは、画像変換の識別情報と関連付けられた状態で記録媒体に記録される。
【００３７】
光学データの変換（ステップＳ４２０）は以下のようにして行われる。以下、例として光学データの測定用の画像変換が無変換であるものとして説明する。ステレオ計測用の画像変換が左右反転変換である場合には、幾何学的歪み補正パラメータおよび画像上での光軸位置座標が、反転軸を基準に対称となるように変換される。また、幾何学的歪み補正パラメータ、焦点距離、画像上での光軸位置座標が左右の画像で入れ換えられる。画像変換が左右反転変換の場合の光学データは以下の式によって変換される。
ＤL’＝（−ＤRx，ＤRy）
ＤR’＝（−ＤLx，ＤLy）
ＡL’＝（ＡR1，ＡR2）
ＢL’＝（ＢR1，ＢR2）
ＡR’＝（ＡL1，ＡL2）
ＢR’＝（ＢL1，ＢL2）
ＦR’＝ＦL
ＦL’＝ＦR
ＶLR’＝（ＶLRx，−ＶLRy，−ＶLRz）
ＯL’＝（ａ―（ＯRx−ａ），ＯRy）
ＯR’＝（ａ＋（ａ−ＯLy），ＯLy）
ａは反転軸のｘ座標である。
【００３８】
また、ステレオ計測用の画像変換が上下反転変換である場合にも同様に、幾何学的歪み補正パラメータおよび画像上での光軸位置座標が、反転軸を基準に対称となるように変換される。画像変換が上下反転変換の場合の光学データは以下の式によって変換される。
ＤL’＝（ＤLx，−ＤLy）
ＤR’＝（ＤRx，−ＤRy）
ＡL’＝ＡL（変換無し）
ＢL’＝ＢL（変換無し）
ＡR’＝ＡR（変換無し）
ＢR’＝ＢR（変換無し）
ＦR’＝ＦR（変換無し）
ＦL’＝ＦL（変換無し）
ＶLR’＝（ＶLRx，−ＶLRy，ＶLRz）
ＯL’＝（ＯLx，ｂ−（ＯLy−ｂ））
ＯR’＝（ＯRx，ｂ−（ＯRy−ｂ））
ｂは反転軸のｙ座標である。
【００３９】
また、ステレオ計測用の画像変換が回転変換である場合には、幾何学的歪み補正パラメータおよび画像上での光軸位置座標に対して回転変換が施される。例えば回転変換が左回転であるとき、左右の元画像のそれぞれの点（ｘ，ｙ）は（ｙ，ｘ−ｗ）に変換される。ｗは左右の元画像のそれぞれの幅である。画像変換が回転変換の場合の光学データは以下の式によって変換される。
ＤL’＝（ＤLy，−ＤLx）
ＤR’＝（ＤRy，−ＤRx）
ＡL’＝（ＢL2，ＢL1）
ＢL’＝（ＡL2，ＡL1）
ＡR’＝（ＢR2，ＢR1）
ＢR’＝（ＡR2，ＡR1）
ＦR’＝ＦR（変換無し）
ＦL’＝ＦL（変換無し）
ＶLR’＝（−ＶLRy，ＶLRx，ＶLRz）
ＯL’＝（ＯLy，ｗ−ＯLx）
ＯR’＝（ＯRy，ｗ−ＯRx）
【００４０】
また、ステレオ計測用の画像変換が拡大・縮小変換である場合には、拡大・縮小率に応じて、幾何学的歪み補正パラメータ、焦点距離、光学中心間の距離、画像上での光軸位置座標が変換される。具体的には、左右の元画像のそれぞれの点（ｘ，ｙ）は（ｍ（ｘ−ｗ／２）＋ｘ，ｍ（ｙ−ｈ／２）＋ｙ）に変換される。ｗとｈは、左右の元画像のそれぞれの幅と高さであり、ｍは拡大・縮小率である。ｍが１よりも大きければ画像は拡大され、ｍが１よりも小さければ画像は縮小される。画像変換が拡大・縮小変換である場合の光学データは以下の式によって変換される。
ＤL’＝（ｍ（ＤLx−ｗ／２）＋ＤLx，ｍ（ＤLy−ｈ／２）＋ＤLy）
ＤR’＝（ｍ（ＤRx−ｗ／２）＋ＤRx，ｍ（ＤRy−ｈ／２）＋ＤRy）
ＡL’＝（ＡL1／ｍ3，ＡL2／ｍ3）
ＢL’＝（ＢL1／ｍ3，ＢL2／ｍ3）
ＡR’＝（ＡR1／ｍ3，ＡR2／ｍ3）
ＢR’＝（ＢR1／ｍ3，ＢR2／ｍ3）
ＦR’＝ｍＦR
ＦL’＝ｍＦL
ＶLR’＝（ＶLRx，ＶLRy，ＶLRz）（変換無し）
ＯL’＝（ｍ（ＯLx−ｗ／２）＋ＯLx，ｍ（ＯLy−ｈ／２）＋ＯLy）
ＯR’＝（ｍ（ＯRx−ｗ／２）＋ＯRx，ｍ（ＯRy−ｈ／２）＋ＯRy）
上記のようにして各画像変換に対応して変換された光学データ（変換光学データ）が生成された後、光学データ作成処理が終了する。
【００４１】
次に、図５を参照し、ステレオ計測時の処理を説明する。ユーザはリモートコントローラ１３によって画像データに施すステレオ計測用の画像変換を設定し、ＣＰＵ２６は、この画像変換を映像信号処理回路３３に設定する。画像データが固体撮像素子２ａ及びＣＣＵ２５を介して撮像され、映像信号処理回路は画像データの幾何学的歪みを補正し、画像データに設定された画像変換を施す。変換された左右の画像データはグラフィックコンテンツと共に表示され、ユーザが計測点３１０、３２０を左右の画像データ上で指定することによって、又はユーザによって指定された左画像上の計測点３１０に対応する点をＣＰＵ２６がマッチング処理によって指定することによって、計測点３００を特定する。ＣＰＵ２６は映像信号処理回路３３から変換された画像データをＲＡＭ２８に取り込む（ステップＳ５００）。
【００４２】
続いて、ＣＰＵ２６は、光学データ作成処理によって画像変換の種類に応じて変換された光学データを記録媒体から読み出してＲＡＭ２８に格納し（ステップＳ５１０）、画像データと変換された光学データに基づいて、前述した三角測量により、計測点の３次元座標を計算する（ステップＳ５２０）。計測点の３次元座標を用いて、ＣＰＵ２６は被写体の一つ以上の空間特性、例えば２点間の距離、２点を結ぶ線とその他１点との距離、面積、深さ、表面形状等、を測定する。
【００４３】
図４〜図５に示した処理では、ステレオ計測に複数の光学データが必要な場合に、それらが一旦記録媒体に記録された上でステレオ計測を行うが、光学データの生成処理では、変換の元となる光学データの生成処理のみを行い、ステレオ計測時に、そのときの画像変換に合わせて光学データの変換処理を行うようにしてもよい。さらに、ステレオ計測時以外ではステレオ計測用の光学データを記録媒体から消去するようにすれば、記録媒体の使用容量を最小限にすることができる。また、所定の画像変換に対応した光学データを予めＲＯＭ２７に格納しておき、ステレオ計測時の画像変換に合わせてその光学データを変換するようにしてもよい。
【００４４】
上述したように、本実施形態によれば、変換の元となる光学データを、画像変換の種類に応じて変換することによって、被写体の空間特性の計測に用いる光学データが得られる。これによって、変換の元となる光学データさえ用意すれば、新たな光学データの測定を行う必要がなくなるので、被写体の空間特性の計測に係る手間を軽減することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、ＣＰＵ２６は変換された画像データを映像信号処理回路３３から読み出し、記録媒体から画像変換に対応した光学データを読み出して、三角測量の原理を用いて計測点の三次元座標を計算し、計測点の三次元座標を用いて被写体の一つ以上の空間特性の測定が行われるが、ＣＰＵ２６が本実施形態によるこれらの機能を全て処理する必要は必ずしも無く、代わりに映像信号処理部３３によって変換された画像データと、変換された光学データとを接続ライン４１を介してパーソナルコンピュータ４０に転送する構成としてもよい。
【００４６】
パーソナルコンピュータ４０は三角測量の原理を用いて三次元座標を計算し、この計測点の三次元座標を用いて被写体の一つ以上の空間特性を測定する。言い換えれば、コンピュータ４０はＣＰＵ２６の代わりに被写体の一つ以上の空間特性を計測する計測手段として処理を行うことができる。更にパーソナルコンピュータ４０が光学データを取得し、光学データ変換手段としてこの光学データをステレオ計測用の画像変換に対応した光学データに変換してもよい。このように、パーソナルコンピュータ４０は変換された画像データ、画像変換を特定する情報、及び光学データを受信し、これらを用いて被写体の一つ以上の空間特性を計測することができる。
【００４７】
更に本実施形態によれば、ＣＰＵ２６及び／又はパーソナルコンピュータ４０は、映像信号処理部３３によって画像変換が施された画像データと、画像変換に応じて変換された光学データとを用いて三角測量の原理によって計測点の三次元座標を計算する。しかしながら計測点の三次元座標は、変換された画像データと変換された光学データとから計算される必要は必ずしも無く、代わりに計測点の三次元座標を、画像変換が施されていない画像データと、画像変換に応じた変換が施されていない光学データとから計算することができる。
【００４８】
具体的には、ユーザがリモートコントローラ１３を用いて画像データに施す画像変換を設定し、ＣＰＵ２６はステレオ計測用の画像変換を映像信号処理部３３に設定する。上述したように画像データは固体撮像素子２ａ及びＣＣＵ２５によって撮像され、映像信号処理部３３は撮像された画像データの幾何学的歪みを補正し、画像変換を施す。変換された左右それぞれの画像は、グラフィックコンテンツと共に表示され、ユーザは左右それぞれの画像上で計測点３１０、３２０を指定して被写体上の計測点３００を特定する。ＣＰＵ２６は座標変換手段として、処理された画像変換に応じて計測点３１０、３２０に座標変換を施し、変換画像上の計測点３１０、３２０の座標を画像変換が処理される前の画像データ（幾何学的歪みは補正されている画像データ）の座標へと変換する。計測点３１０、３２０の変換された座標と光学データを用いて、ＣＰＵ２６は以下の式によって三角測量の原理を用いて計測点３００の座標を計算する。
ｘ＝ｔ×ｘL’＋Ｄ／２
ｙ＝ｔ×ｙL’
ｚ＝ｔ×Ｆ
（ｘL’，ｙL’）は計測点３００に対応する左画像での計測点３１０の座標であり、画像変換前の幾何学的歪みが補正された画像データにおける座標に対応して変換されている。また右画像に関しても同様に、（ｘR’，ｙR’）は計測点３００に対応する右画像での計測点３２０の座標であり、画像変換前の幾何学的歪みが補正された画像データにおける座標に対応して変換されている。Ｄは左右の光学系の光学中心３３０、３４０間の距離、Ｆは焦点距離（図３参照）であり、ｔ＝Ｄ／（ｘL’−ｘR’）である。
【００４９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態による計測用内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による計測用内視鏡装置が備えるコントロールユニット    の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるステレオ計測による計測点の３次元座標の求め    方を説明するための参考図である。
【図４】本発明の一実施形態における光学データの生成手順を示すフローチャートで    ある。
【図５】本発明の一実施形態におけるステレオ計測時の処理手順を示すフローチャー    トである。
【図６】側視型のステレオ光学アダプタが先端部に取り付けられた内視鏡の斜視図で    ある。
【図７】側視型のステレオ光学アダプタが先端部に取り付けられた内視鏡の断面図で    ある。
【図８】側視型のステレオ光学アダプタの視野マスクを示す参考図である。
【図９】内視鏡で観察される画像を示す参考図である。
【図１０】左右反転の画像変換を行った場合に内視鏡で観察される画像を示す参考図    である。
【符号の説明】
【００５１】
２ａ・・・固体撮像素子（撮像手段）、１０・・・計測用内視鏡装置、１１・・・内視鏡挿入部、１２・・・コントロールユニット、１３・・・リモートコントローラ、１４・・・表示部、１７・・・ＦＭＤ、１８・・・ＦＭＤアダプタ、２２・・・フラッシュメモリカード（記憶手段）、２３・・・ＰＣＭＣＩＡメモリカード（記憶手段）、２４・・・内視鏡ユニット、２５・・・ＣＣＵ（撮像手段）、２６・・・ＣＰＵ（計測手段、光学データ変換手段）、２７・・・ＲＯＭ、２８・・・ＲＡＭ、２９・・・ＲＳ−２３２Ｃ・・・Ｉ／Ｆ、３０・・・ＰＣカードＩ／Ｆ、３３・・・映像信号処理回路（画像変換手段）、４０・・・パーソナルコンピュータ、４１・・・接続ライン、４２・・・ＵＳＢ Ｉ／Ｆ、４３・・・ネットワークＩ／Ｆ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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