專利名稱：內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置及內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備用于插入體腔內(nèi)的內(nèi)窺鏡的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置及該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
近年來，能夠?qū)?nèi)窺鏡的插入部的形狀進(jìn)行檢測(cè)的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置已經(jīng)實(shí)用化。在專利文獻(xiàn)1中公開了在用于插入體腔內(nèi)的內(nèi)窺鏡的插入部中安裝有多個(gè)源線圈 (source coil)的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置。在該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置中，利用設(shè)于體外的讀出線圈(sense coil)檢測(cè)各源線圈的位置。進(jìn)而，基于檢測(cè)到的源線圈的位置檢測(cè)內(nèi)窺鏡的插入部的形狀。并且，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置根據(jù)交流磁場(chǎng)檢測(cè)配置在內(nèi)窺鏡的插入部中的各個(gè)線圈的位置，對(duì)檢測(cè)到的各個(gè)線圈的位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)。在該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置中，通過用貝塞爾曲線或樣條曲線連結(jié)檢測(cè)到的各個(gè)線圈的位置來進(jìn)行曲線插補(bǔ)。通過進(jìn)行曲線插補(bǔ)檢測(cè)內(nèi)窺鏡的插入部的曲線形狀?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特開2000-175862號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2007-130175號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題在上述專利文獻(xiàn)1的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置中，利用體外的讀出線圈檢測(cè)體腔內(nèi)的源線圈的位置，因此，檢測(cè)裝置大型化，并且裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。在上述專利文獻(xiàn)2的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置中，通過用貝塞爾曲線或樣條曲線連結(jié)檢測(cè)到的各個(gè)線圈的位置來進(jìn)行曲線插補(bǔ)。但是，在該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置中，沒有考慮各個(gè)線圈之間的長(zhǎng)度方向的尺寸即線圈間尺寸進(jìn)行曲線插補(bǔ)。因此，不能以高精度檢測(cè)插入到體腔內(nèi)的插入部的形狀。例如還考慮以下情況在用樣條曲線對(duì)檢測(cè)到的各個(gè)線圈的位置進(jìn)行連結(jié)，并檢測(cè)插入部的臨時(shí)形狀后，根據(jù)線圈間尺寸，依次修正檢測(cè)到的各個(gè)線圈的位置。此時(shí)，每當(dāng)進(jìn)行一個(gè)線圈的位置修正時(shí)，用樣條曲線連結(jié)位置修正后的線圈的位置，檢測(cè)對(duì)線圈位置修正前的插入部的檢測(cè)形狀進(jìn)行了修正的線圈位置修正后的插入部的修正形狀。即，每當(dāng)進(jìn)行一個(gè)線圈的位置修正時(shí)，修正插入部的曲線形狀整體。此處，線圈間尺寸是線圈與線圈之間的長(zhǎng)度方向的尺寸，是插入部的局部參數(shù)。即，線圈間尺寸是對(duì)插入部的形狀產(chǎn)生局部影響的參數(shù)，不是對(duì)插入部整體的形狀產(chǎn)生影響的參數(shù)。因此，在通過一個(gè)線圈的位置修正對(duì)插入部的曲線形狀整體進(jìn)行修正，而不是通過一個(gè)線圈的位置修正在位置修正后的線圈附近對(duì)傳感器位置修正前的插入部的檢測(cè)形狀進(jìn)行局部修正的結(jié)構(gòu)中，不能以高精度進(jìn)行插入部的曲線形狀的修正。因此，最終不能以高精度檢測(cè)插入部的曲線形狀。此外，由于通過一個(gè)線圈的位置修正對(duì)插入部的整體形狀進(jìn)行修正，因此根據(jù)樣條曲線等的種類而使處
理變復(fù)雜。本發(fā)明就是著眼于上述課題而完成的，其目的在于提供內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置及內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，能夠以高精度檢測(cè)插入部的形狀，而裝置的結(jié)構(gòu)不會(huì)大型化、復(fù)雜化，并且處理不會(huì)復(fù)雜化。用于解決課題的手段為了達(dá)成上述目的，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，提供一種內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置具備內(nèi)窺鏡，其具有插入部，該插入部以沿長(zhǎng)度方向彼此離開預(yù)定的傳感器間尺寸的方式配置有多個(gè)傳感器單元；姿態(tài)檢測(cè)部，其基于所述傳感器單元的測(cè)量數(shù)據(jù)來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)；傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部，其基于由所述姿態(tài)檢測(cè)部檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元之間假定為尺寸與所述傳感器間尺寸相等的直線狀的臨時(shí)鏈，來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的臨時(shí)位置；臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部，其基于由所述傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置，用臨時(shí)圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的臨時(shí)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)；傳感器位置修正部，其基于由所述臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)到的所述臨時(shí)曲線形狀的各個(gè)所述臨時(shí)圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從所述臨時(shí)位置修正到最終位置；以及最終曲線形狀檢測(cè)部，其用最終圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的最終曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)。并且，在本發(fā)明的另一方式中，提供一種內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟利用在內(nèi)窺鏡的插入部中以沿長(zhǎng)度方向彼此離開預(yù)定的傳感器間尺寸的方式配置的多個(gè)傳感器單元進(jìn)行測(cè)量；基于所述傳感器單元中的測(cè)量數(shù)據(jù)來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)；基于檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元之間假定為尺寸與所述傳感器間尺寸相等的直線狀的臨時(shí)鏈，來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的臨時(shí)位置；基于檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置，用臨時(shí)圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的臨時(shí)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)；基于檢測(cè)到的所述臨時(shí)曲線形狀的各個(gè)所述臨時(shí)圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從所述臨時(shí)位置修正到最終位置；以及用最終圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的最終曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置及內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法， 能夠以高精度檢測(cè)插入部的形狀，而不會(huì)使裝置的結(jié)構(gòu)大型化、復(fù)雜化，并且處理不會(huì)復(fù)雜化。


圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡的插入部的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是示出第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是示出第一實(shí)施方式的檢測(cè)內(nèi)窺鏡的插入部在靜止?fàn)顟B(tài)下的形狀的方法的流程圖。圖5是對(duì)第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的全局坐標(biāo)系和校正坐標(biāo)系進(jìn)行比較示出的示意圖。圖6是示出利用第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部檢測(cè)的各個(gè)傳感器單元的臨時(shí)位置的示意圖。圖7是說明第一實(shí)施方式的傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部的臨時(shí)鏈移動(dòng)部中的處理的示意圖。圖8是示出利用第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)到的內(nèi)窺鏡的插入部的臨時(shí)曲線形狀的示意圖。圖9是示出第一實(shí)施方式的利用臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)臨時(shí)曲線形狀的方法的流程圖。圖10是說明第一實(shí)施方式的臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部中的處理的示意圖。圖11是示出利用第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的傳感器位置修正部修正后的各個(gè)傳感器單元的最終位置的示意圖。圖12是示出第一實(shí)施方式的利用傳感器位置修正部修正各個(gè)傳感器單元的位置的方法的流程圖。圖13是說明第一實(shí)施方式的傳感器位置修正部的傳感器位置順序校正部的處理的示意圖。圖14是說明第一實(shí)施方式的傳感器位置順序校正部的傳感器移動(dòng)部以及移動(dòng)后圓弧形成部中的處理的示意圖。圖15是說明第一實(shí)施方式的傳感器位置修正部的未校正傳感器組移動(dòng)部中的處理的示意圖。圖16是示出利用第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的最終曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)到的內(nèi)窺鏡的插入部的最終曲線形狀的示意圖。圖17是示出第一實(shí)施方式的利用最終曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)最終曲線形狀的方法的流程圖。圖18是說明第一實(shí)施方式的最終曲線形狀檢測(cè)部中的處理的示意圖。圖19是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的利用內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的傳感器位置修正部修正各個(gè)傳感器單元的位置的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式(第1實(shí)施方式)參照?qǐng)D1至圖18說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1是示出本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置1的圖。如圖1所示，內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置1的內(nèi)窺鏡10具備用于插入體腔內(nèi)的插入部11以及設(shè)于插入部11的基端側(cè)的操作部12。插入部11具備設(shè)于最前端的前端硬性部14 ；設(shè)于前端硬性部14的基端側(cè)的彎曲部16 ；以及設(shè)于彎曲部16的基端側(cè)的細(xì)長(zhǎng)的撓性管部18。
在前端硬性部14的內(nèi)部設(shè)有進(jìn)行被攝體的攝像的CCD等攝像元件20。攝像元件 20連接著攝像用信號(hào)線21的一端。攝像用信號(hào)線21穿過插入部11的內(nèi)部從操作部12延伸至內(nèi)窺鏡10的外部，攝像用信號(hào)線21的另一端連接于作為圖像處理單元的視頻處理器 3。此外，在插入部11的內(nèi)部，沿長(zhǎng)度方向延伸設(shè)置有光導(dǎo)23，該光導(dǎo)23將照射被攝體的照明光引導(dǎo)至前端硬性部14的照明窗(未圖示)。光導(dǎo)23從操作部12延伸至內(nèi)窺鏡10的外部，并連接于光源單元4。并且，在插入部11的彎曲部16的前端部，連接著作為彎曲操作傳遞部件的四根彎曲操作線(未圖示)的一端。彎曲操作線穿過撓性管部18的內(nèi)部，另一端與設(shè)于操作部12 的作為彎曲操作部的彎曲操作旋鈕(未圖示)連接。通過彎曲操作旋鈕的操作，彎曲操作線沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)。通過彎曲操作的移動(dòng)，彎曲部16在內(nèi)窺鏡10的上下方向及左右方向進(jìn)行彎曲操作。插入部11中設(shè)有多個(gè)(在本實(shí)施方式中為N+1個(gè))傳感器單元& 、。各個(gè)傳感器單元33丨=0,1,2,... ,N)彼此在長(zhǎng)度方向上離開恒定的間隔I( = 50mm)配置。即， 各個(gè)傳感器單元Si彼此在長(zhǎng)度方向上離開預(yù)定的傳感器間尺寸I進(jìn)行配置。這里，例如最靠基端側(cè)的傳感器單元&配置于撓性管部18的基端部，最靠前端側(cè)的傳感器單元Sn配置于彎曲部16的前端部。傳感器單元Si具備測(cè)量加速度的加速度傳感器Ai和測(cè)量地磁的地磁傳感器B”圖2是示出內(nèi)窺鏡10的插入部11的圖。如圖2所示，各個(gè)傳感器單元Si具備以傳感器單元Si的中心為原點(diǎn)并具有\(zhòng)軸、Yi軸、Zi軸的局部坐標(biāo)系Ci (圖2中虛線所示)。 這里，&軸方向與傳感器單元Si的中心處的內(nèi)窺鏡10的左右方向一致，以從基端側(cè)觀察時(shí)的內(nèi)窺鏡10的右方向?yàn)檎?。Yi軸方向與傳感器單元Si的中心處的長(zhǎng)度方向一致，以前端方向?yàn)檎＆?、軸方向與傳感器單元Si的中心處的內(nèi)窺鏡10的上下方向一致，以內(nèi)窺鏡10的上方向?yàn)檎?。加速度傳感器Ai測(cè)量在局部坐標(biāo)系Ci的原點(diǎn)處的加速度的&軸方向分量、Yi 軸方向分量、Zi軸方向分量。地磁傳感器Bi測(cè)量在局部坐標(biāo)系Ci的原點(diǎn)處的地磁的\軸方向分量、Yi軸方向分量、4軸方向分量。并且，在內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置1中，定義了以最靠基端側(cè)的傳感器單元&的中心為原點(diǎn)并具有X軸、Y軸、Z軸的全局坐標(biāo)系C(圖2中實(shí)線所示)。這里，全局坐標(biāo)系C是以最靠基端側(cè)的傳感器單元&的中心為原點(diǎn)的右手系的正交笛卡爾坐標(biāo)系。X軸方向與垂直于重力作用的鉛垂方向的預(yù)定方向(本實(shí)施方式中為與圖2的箭頭D1、D2平行的方向) 一致，以圖2中的箭頭Dl的方向?yàn)檎?。Y軸方向與垂直于鉛垂方向且垂直于X軸方向的方向(本實(shí)施方式中為與圖2中的箭頭E1、E2平行的方向)一致，以圖2中的箭頭El的方向?yàn)檎?。Z軸方向與鉛垂方向一致，以鉛垂方向的上方向(從紙面的里側(cè)朝向外側(cè)的方向)為正。另外，這里，為了便于說明，以全局坐標(biāo)系C的X軸方向?yàn)榇疟狈较?。各個(gè)局部坐標(biāo)系Ci是如下這樣得到的坐標(biāo)系使全局坐標(biāo)系C分別繞X軸旋轉(zhuǎn) α”繞Y軸旋轉(zhuǎn)、繞Z軸旋轉(zhuǎn)Yi,并使原點(diǎn)從最靠基端側(cè)的傳感器單元&的中心平行移動(dòng)到傳感器單元Si的中心。這里，將、稱為俯仰角，將1稱為滾轉(zhuǎn)角，將[稱為偏擺角，將俯仰角α”滾轉(zhuǎn)角、偏擺角Yi這三個(gè)角統(tǒng)稱為姿態(tài)角。姿態(tài)角α” β” Yi分別以從X軸、Y軸、Z軸的負(fù)方向觀察的順時(shí)針方向?yàn)檎?。通過計(jì)算姿態(tài)角αρβρ、的值， 檢測(cè)傳感器單元SiW姿態(tài)。
如圖1所示，各個(gè)傳感器單元Si的加速度傳感器Ai和地磁傳感器Bi與I2C等串行總線5連接。串行總線5穿過插入部11的內(nèi)部從操作部12延伸至內(nèi)窺鏡10的外部，基端連接于串行轉(zhuǎn)換器6。串行轉(zhuǎn)換器6將從各個(gè)傳感器單元Si經(jīng)由串行總線5輸入的測(cè)量數(shù)據(jù)的串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為USB信號(hào)。在串行轉(zhuǎn)換器6上連接著USB線纜7的一端。USB線纜 7的另一端連接于計(jì)算機(jī)8。各個(gè)傳感器單元Si中的測(cè)量數(shù)據(jù)的USB信號(hào)從串行轉(zhuǎn)換器6 輸入至計(jì)算機(jī)8。圖3是示出計(jì)算機(jī)8的結(jié)構(gòu)的圖。如圖3所示，計(jì)算機(jī)8具備經(jīng)由USB線纜7而與串行轉(zhuǎn)換器6連接的通信部26。通信部沈接收各個(gè)傳感器單元Si中的測(cè)量數(shù)據(jù)。在通信部沈上連接著物理量換算部28。物理量換算部觀使用偏移量、增益等將由通信部沈接收到的各個(gè)傳感器單元Si中的測(cè)量數(shù)據(jù)換算為物理量。在物理量換算部28上連接著姿態(tài)檢測(cè)部30。姿態(tài)檢測(cè)部30基于傳感器單元Si 中的測(cè)量數(shù)據(jù)來檢測(cè)各個(gè)傳感器單元Si的姿態(tài)。姿態(tài)檢測(cè)部30具備姿態(tài)角計(jì)算部32，該姿態(tài)角計(jì)算部32基于各個(gè)傳感器單元Si的加速度傳感器Ai和地磁傳感器Bi中的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)傳感器單元Si的局部坐標(biāo)系Ci相對(duì)于全局坐標(biāo)系C繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)角即三個(gè)姿態(tài)角α” β” yi0姿態(tài)角計(jì)算部32具備第一角度計(jì)算部34，該第一角度計(jì)算部34基于各個(gè)傳感器單元Si的加速度傳感器Ai中的加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)傳感器單元Si 的局部坐標(biāo)系Ci相對(duì)于全局坐標(biāo)系C繞X軸的旋轉(zhuǎn)角即俯仰角α ”以及各個(gè)傳感器單元 Si的局部坐標(biāo)系Ci相對(duì)于全局坐標(biāo)系C繞Y軸的旋轉(zhuǎn)角即滾轉(zhuǎn)角β”并且，姿態(tài)角計(jì)算部32具備第二角度計(jì)算部36，該第二角度計(jì)算部36基于各個(gè)傳感器單元Si的地磁傳感器 Bi中的地磁數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)傳感器單元Si的局部坐標(biāo)系Ci相對(duì)于全局坐標(biāo)系C繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角即偏擺角Y”這里，對(duì)利用姿態(tài)檢測(cè)部30檢測(cè)各個(gè)傳感器單元Si的姿態(tài)的方法進(jìn)行說明。圖 4是示出內(nèi)窺鏡10的插入部11停止的靜止?fàn)顟B(tài)下的插入部11的形狀檢測(cè)方法的流程圖。 如圖4所示，在檢測(cè)插入部11的形狀時(shí)，首先進(jìn)行各個(gè)傳感器單元Si的測(cè)量(步驟S101)， 姿態(tài)檢測(cè)部30取得各個(gè)傳感器單元Si中的測(cè)量數(shù)據(jù)。進(jìn)而，姿態(tài)角計(jì)算部32計(jì)算各個(gè)傳感器單元Si的局部坐標(biāo)系Ci的三個(gè)姿態(tài)角α ρ β ρ γ ρ在計(jì)算姿態(tài)角α” β” Yi時(shí)，首先，第一角度計(jì)算部34基于各個(gè)傳感器單元Si 的加速度傳感器Ai中的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)傳感器單元Si的局部坐標(biāo)系Ci的俯仰角α i以及滾轉(zhuǎn)角(步驟S102)。這里，姿態(tài)角αρβρ Yi是按照偏擺角Yi、俯仰角cip滾轉(zhuǎn)角 β i的順序旋轉(zhuǎn)的(Z，X，Y)型。因此，從局部坐標(biāo)系Ci向全局坐標(biāo)系C的旋轉(zhuǎn)矩陣為 eg.=RzlRxiRYi=
cosYi -ainYi 0 sinYi Cosy^ O 0 0 1
100 Γ CosPji 0 sinpi
0 cosai -sinai O 10 0 sinaj cosai l-sinpi 0 cosPi
-3inyfsina￡-sinPi +cospi-cosv^ -sinyj^-cosoti siny^ -sinai -cospi +Sinp^-cosy^ cosyj. 'Sinaji'SinPi +cosPi -sinyi cosVi-cosa^ —cosyi .sinai 'cosp^ +sinpi -sinYi -cosai-sinPisinotj_cosa^-cospi
(1)
即，
在插入部11停止的靜止?fàn)顟B(tài)下，只有重力加速度作用于鉛垂方向的下方向， 在全局坐標(biāo)系C中和局部坐標(biāo)系Ci中，都是只有重力加速度作用于鉛垂方向的下方向。因此，此時(shí)，加速度向量的全局坐標(biāo)系C的X軸方向分量、Y軸方向分量、Z軸方向分量為
10
數(shù)學(xué)式2
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其具備內(nèi)窺鏡，其具有插入部，該插入部以沿長(zhǎng)度方向彼此離開預(yù)定的傳感器間尺寸的方式配置有多個(gè)傳感器單元；姿態(tài)檢測(cè)部，其基于所述傳感器單元的測(cè)量數(shù)據(jù)來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)； 傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部，其基于由所述姿態(tài)檢測(cè)部檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元之間假定為尺寸與所述傳感器間尺寸相等的直線狀的臨時(shí)鏈， 來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的臨時(shí)位置；臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部，其基于由所述傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置，用臨時(shí)圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的臨時(shí)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)；傳感器位置修正部，其基于由所述臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)到的所述臨時(shí)曲線形狀的各個(gè)所述臨時(shí)圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從所述臨時(shí)位置修正到最終位置；以及最終曲線形狀檢測(cè)部，其用最終圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的最終曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其中， 所述臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部具備單位切向量計(jì)算部，其計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置處的單位切向量； 變化率計(jì)算部，其基于由所述單位切向量計(jì)算部計(jì)算出的各個(gè)所述單位切向量，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間的所述單位切向量的變化率；以及臨時(shí)圓弧形成部，其基于由所述單位切向量計(jì)算部計(jì)算出的各個(gè)所述單位切向量和由所述變化率計(jì)算部計(jì)算出的各個(gè)所述變化率，形成各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間的所述臨時(shí)圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其中， 所述傳感器位置修正部具備傳感器位置順序校正部，其在以最靠基端側(cè)或最靠前端側(cè)的所述傳感器單元的中心為原點(diǎn)的全局坐標(biāo)系中，從離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元起依次進(jìn)行位置校正，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從位置校正前的校正前位置校正到所述最終位置；以及未校正傳感器組移動(dòng)部，其每當(dāng)所述傳感器位置順序校正部進(jìn)行一個(gè)所述傳感器單元的位置校正時(shí)，使未完成位置校正的所述傳感器單元即未校正傳感器組平行移動(dòng)在剛剛的位置校正中作為校正對(duì)象的所述傳感器單元即剛剛校正對(duì)象傳感器的從所述校正前位置到所述最終位置的校正量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其中， 所述傳感器位置順序校正部具備傳感器移動(dòng)部，其使作為位置校正的對(duì)象的校正對(duì)象傳感器從所述校正前位置移動(dòng)一次以上，利用一次移動(dòng)使所述校正對(duì)象傳感器從移動(dòng)前位置移動(dòng)到移動(dòng)后位置；以及移動(dòng)后圓弧形成部，其每當(dāng)所述傳感器移動(dòng)部進(jìn)行一次所述校正對(duì)象傳感器的移動(dòng)時(shí)，對(duì)相對(duì)于所述校正對(duì)象傳感器相鄰設(shè)置于離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元即近位側(cè)相鄰設(shè)置傳感器的所述最終位置與所述校正對(duì)象傳感器的所述移動(dòng)后位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成移動(dòng)后圓弧。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其中， 所述傳感器位置順序校正部具備移動(dòng)控制部，其將所述傳感器移動(dòng)部控制成重復(fù)進(jìn)行所述校正對(duì)象傳感器的從所述移動(dòng)前位置向所述移動(dòng)后位置的移動(dòng)的狀態(tài)，直到通過所述移動(dòng)后圓弧形成部形成的所述移動(dòng)后圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值為預(yù)定閾值以下為止；以及最終位置確定部，其將所述傳感器移動(dòng)部的最終一次移動(dòng)的所述移動(dòng)后位置確定為所述校正對(duì)象傳感器的所述最終位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其中， 所述傳感器位置順序校正部具備移動(dòng)控制部，其將所述傳感器移動(dòng)部控制成重復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的所述校正對(duì)象傳感器的移動(dòng)的狀態(tài)，該移動(dòng)使得所述移動(dòng)后圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值比對(duì)所述近位側(cè)相鄰設(shè)置傳感器的所述最終位置與所述校正對(duì)象傳感器的所述移動(dòng)前位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)而形成的移動(dòng)前圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值??；以及最終位置確定部，其將所述傳感器移動(dòng)部的最終一次移動(dòng)的所述移動(dòng)后位置確定為所述校正對(duì)象傳感器的所述最終位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置，其中， 所述最終曲線形狀檢測(cè)部具備參數(shù)計(jì)算部，其基于各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置，計(jì)算各個(gè)所述最終圓弧的參數(shù)；以及最終圓弧形成部，其基于由所述參數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的所述參數(shù)，通過使用了四元數(shù)和參變量的插補(bǔ)函數(shù)，相對(duì)于所述參變量的變化以等角速度對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成所述最終圓弧。
8.一種內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟利用在內(nèi)窺鏡的插入部中以沿長(zhǎng)度方向彼此離開預(yù)定的傳感器間尺寸的方式配置的多個(gè)傳感器單元進(jìn)行測(cè)量；基于所述傳感器單元中的測(cè)量數(shù)據(jù)來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)； 基于檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元之間假定為尺寸與所述傳感器間尺寸相等的直線狀的臨時(shí)鏈，來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的臨時(shí)位置；基于檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置，用臨時(shí)圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的臨時(shí)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)；基于檢測(cè)到的所述臨時(shí)曲線形狀的各個(gè)所述臨時(shí)圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從所述臨時(shí)位置修正到最終位置；以及用最終圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的最終曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，其中， 檢測(cè)所述臨時(shí)曲線形狀的步驟包括如下步驟計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置處的單位切向量；基于計(jì)算出的各個(gè)所述單位切向量，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間的所述單位切向量的變化率；以及基于計(jì)算出的各個(gè)所述單位切向量和各個(gè)所述變化率，形成各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間的所述臨時(shí)圓弧。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，其中，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從所述臨時(shí)位置修正到所述最終位置的步驟包括如下步驟在以最靠基端側(cè)或最靠前端側(cè)的所述傳感器單元的中心為原點(diǎn)的全局坐標(biāo)系中，從離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元起依次進(jìn)行位置校正，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從位置校正前的校正前位置校正到所述最終位置；以及每當(dāng)進(jìn)行一個(gè)所述傳感器單元的位置校正時(shí)，使未完成位置校正的所述傳感器單元即未校正傳感器組平行移動(dòng)在剛剛的位置校正中作為校正對(duì)象的所述傳感器單元即剛剛校正對(duì)象傳感器的從所述校正前位置到所述最終位置的校正量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，其中，從離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元起依次進(jìn)行各個(gè)所述傳感器單元的位置校正的步驟包括如下步驟使作為位置校正的對(duì)象的校正對(duì)象傳感器從所述校正前位置移動(dòng)一次以上，利用一次移動(dòng)使所述校正對(duì)象傳感器從移動(dòng)前位置移動(dòng)到移動(dòng)后位置；以及每當(dāng)進(jìn)行一次所述校正對(duì)象傳感器的移動(dòng)時(shí)，對(duì)相對(duì)于所述校正對(duì)象傳感器相鄰設(shè)置于離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元即近位側(cè)相鄰設(shè)置傳感器的所述最終位置與所述校正對(duì)象傳感器的所述移動(dòng)后位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成移動(dòng)后圓弧。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，其中，從離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元起依次進(jìn)行各個(gè)所述傳感器單元的位置校正的步驟包括如下步驟重復(fù)進(jìn)行所述校正對(duì)象傳感器的從所述移動(dòng)前位置向所述移動(dòng)后位置的移動(dòng)，直到所形成的所述移動(dòng)后圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值為預(yù)定閾值以下為止；以及將最終一次移動(dòng)的所述移動(dòng)后位置確定為所述校正對(duì)象傳感器的所述最終位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，其中，從離所述全局坐標(biāo)系的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述傳感器單元起依次進(jìn)行各個(gè)所述傳感器單元的位置校正的步驟包括如下步驟重復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的所述校正對(duì)象傳感器的移動(dòng)，該移動(dòng)使得所述移動(dòng)后圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值比對(duì)所述近位側(cè)相鄰設(shè)置傳感器的所述最終位置與所述校正對(duì)象傳感器的所述移動(dòng)前位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)而形成的移動(dòng)前圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值??；以及將最終一次移動(dòng)的所述移動(dòng)后位置確定為所述校正對(duì)象傳感器的所述最終位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡的插入部的形狀檢測(cè)方法，其中，檢測(cè)所述插入部的最終曲線形狀的步驟包括如下步驟 基于各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置，計(jì)算各個(gè)所述最終圓弧的參數(shù)；以及基于計(jì)算出的所述參數(shù)，通過使用了四元數(shù)和參變量的插補(bǔ)函數(shù)，相對(duì)于所述參變量的變化以等角速度對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成所述最終圓弧。
全文摘要
內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置具備傳感器臨時(shí)位置檢測(cè)部，其基于各個(gè)傳感器單元的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元之間假定為尺寸與傳感器間尺寸相等的直線狀的臨時(shí)鏈，來檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的臨時(shí)位置；以及臨時(shí)曲線形狀檢測(cè)部，其基于各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置，用臨時(shí)圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述臨時(shí)位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的臨時(shí)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)。內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置具備傳感器位置修正部，其基于各個(gè)所述臨時(shí)圓弧的弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸之間的差的絕對(duì)值，將各個(gè)所述傳感器單元的位置從所述臨時(shí)位置修正到最終位置；以及最終曲線形狀檢測(cè)部，其用最終圓弧對(duì)各個(gè)所述傳感器單元的所述最終位置之間進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)所述插入部的最終曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B1/00GK102487602SQ201180003551
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者平川克己 申請(qǐng)人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社