JPH10248806A

JPH10248806A - 計測内視鏡装置

Info

Publication number: JPH10248806A
Application number: JP9058114A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Sakiyama; 勝則崎山; Masayoshi Yokota; 政義横田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JP3771988B2; US6063023A

Abstract

(57)【要約】【課題】１対の対物レンズによる内視鏡画像を用いた画
像処理により計測を行う安価でしかも計測精度の優れた
計測内視鏡装置を提供する。【解決手段】１対の対物レンズを有する光学アダプタ４
により得られる被計測物の左右２つの画像データにより
ステレオ画像処理により３次元計測を行う計測内視鏡装
置において、あらかじめフロッピディスクに記録された
上記光学アダプタの光学データにより、上記２つの画像
データの幾何学的歪み等の補正を行い、その補正後の画
像データに基づいて３次元計測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、一対の対物レンズ
による被計測物２つの像を内視鏡本体に設けられた撮像
素子上の異なる位置に結像させ、その内視鏡の画像を用
いて画像処理により計測を行う計測内視鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体内視鏡装置に関して提案され
た特開昭６４−２６８１３号公報に開示されたものに
は、１つのＣＣＤを用いた立体視内視鏡の技術が示され
ている。また、特開昭６２−８０７６８号公報に開示の
ものは、左右の視差を利用したステレオ画像に対して幾
何学的歪み補正を行うもので、低解像の粗なマッチング
からステレオ画像の相対歪みを予測して高解像なマッチ
ングへと拡張していくことを可能とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の特開昭
６４−２６８１３号公報に開示のものには、１つのＣＣ
Ｄを用いた立体視内視鏡の技術が示されているが、対象
を計測するための手段に関しては記載はない。また、前
述の特開昭６２−８０７６８号公報に開示のものは、ス
テレオ画像の幾何学的歪みの補正および低解像の粗なマ
ッチングからステレオ画像の相対歪みを予測して高解像
なマッチングへと拡張していく手法が示されているが、
光学アダプタを取り替えた場合のレンズ特性のばらつき
を考慮した計測方法は示されていない。

【０００４】通常、光学アダプタは、１つ１つ個体の光
学特性が異なる。また、ビデオ内視鏡本体のＣＣＤの位
置にもばらつきがある。このばらつきは、計測を行う上
で大きな誤差を招く原因になる。したがって、この誤差
を取り除くために計測用の光学アダプタとビデオ内視鏡
を一対一で対応させて光学データ取りを行って、画像を
補正する必要があった。

【０００５】しかし、計測用光学アダプタとビデオ内視
鏡本体を一対一で対応づけして販売することは計測を行
う必要のないユーザにとっては不要の処理が加えられて
おり、高価な内視鏡となったしまう。しかし、一対一で
の対応づけを行わなかった場合、計測用光学アダプタを
追加購入して任意のビデオ内視鏡本体と組み合わせて使
用することもできない。

【０００６】一方、製造者側の立場からは、一対一で対
応づけをする場合、光学アダプタとビデオ内視鏡本体を
組み合わせてデータ取りを行う必要があり、生産工程が
複雑となり、コストアップとなる。結局、ユーザにとっ
て高価な計測内視鏡装置となる。

【０００７】本発明は、上述の不具合を解決するために
なされたものであって、一対の対物レンズによる内視鏡
画像を用いた画像処理により計測を行う計測内視鏡装置
において、安価でしかも計測精度の優れた計測内視鏡装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の計測内視鏡装置
は、内視鏡先端部に着脱自在に設けられた一対の対物レ
ンズを有する光学アダプタと前記一対の対物レンズによ
る２つの像が内視鏡本体に設けられた撮像素子上の異な
る位置に結像するように配置された内視鏡を有してお
り、少なくとも、前記内視鏡の画像を用いて画像処理に
より計測を行う計測内視鏡装置において、前記光学アダ
プタの光学データを記録した記録媒体から情報を読み込
む処理と、前記内視鏡本体の撮像系の位置誤差を基に前
記光学データを補正する処理と、前記補正した光学デー
タをもとに計測する画像を座標変換する処理と、座標変
換された２つの画像を基に、２画像のマッチングにより
任意の点の３次元座標を求める処理と、を行う計測処理
手段を有する。

【０００９】上記計測内視鏡装置においては、一対の対
物レンズにより上記撮像素子により取り込まれた被写体
の２つの画像を座標変換して求めた２つの画像情報を基
に、２画像のマッチングにより被写体上の任意の点の３
次元座標を求める。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施の
形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態を示す計測内視鏡装置である計測内視鏡システムの
全システム構成図である。図２は、上記計測内視鏡シス
テムのブロック構成図である。本計測内視鏡システム１
は、図１，２に示すように撮像素子を内蔵するビデオ内
視鏡（以下、内視鏡と記載する）２と、計測処理手段で
ある計測装置３により構成される。

【００１１】上記内視鏡２は、主に、２つのレンズ系を
持つ光学アダプタ４が装着され、撮像素子を内蔵する挿
入部７と、挿入部７を屈曲操作するための操作部９と、
ユニバーサルケーブル１１と、光源コネクタ１２と、カ
メラコントロールコネクタ１３より構成される。

【００１２】計測装置３は、主に、内視鏡２からの撮像
信号をＮＴＳＣ信号等のビデオ信号に変換するカメラコ
ントロールユニット（以下、ＣＣＵと記載する）１６
と、上記ビデオ信号をデジタル静止画信号に変換するビ
デオキャプチャ回路４１と、ビデオキャプチャ回路４１
のデジタル画像信号に基づいて画像処理を行うコンピュ
ータ１８と、処理メニュー，処理画像等を表示する液晶
モニタ１４と、制御処理情報または画像情報等を記憶媒
体にて記憶、または、再生するハードディスクドライブ
（以下、ＨＤＤと記載する）４３、および、フロッピデ
ィスクドライブ（以下、ＦＤＤと記載する）４２と、入
力操作用のキーボード１５と、光源部１７により構成さ
れている。

【００１３】本実施の形態の計測内視鏡システム１の各
構成部材の詳細や動作の詳細な説明に先立って、本シス
テム１の概要から説明する。本システム１に適用される
光学アダプタ４は、生産工程にて個体の異なる光学アダ
プタ毎に主となる生産測定治具３９の撮像素子内蔵のマ
スタ撮像ユニット３４（図５参照）に取り付けて、次の
（ａ）〜（ｄ）に示す各光学アダプタ４の特有の光学デ
ータが測定される。その光学データを記録媒体であるフ
ロッピディスク（以下、ＦＤと記載する）３３（図５参
照）に記録する。この特有の光学データが記録されたＦ
Ｄ３３と、光学アダプタ４とは、一対一で対応すること
になって、出荷後、１つの組み合わせのものとして扱わ
れる。

【００１４】上述の特有の光学データは、（ａ）２つの光学系の幾何学的歪み補正テーブル（ｂ）２つのレンズ系の焦点距離（ｃ）２つのレンズの光軸間の距離（ｄ）２つの画像のマスタに対する位置情報である。

【００１５】上記特有の光学データ採りを行った後の光
学アダプタ４は、内視鏡２に取り付け、計測装置３にお
いて、次に示す（１）〜（８）の処理を行って各種寸法
計測を行うことができる。すなわち、（１）上記ＦＤ３３から上記（ａ）〜（ｄ）の光学デー
タを読み込む。（２）本システム１を用いて白い被写体を撮像する。（３）上記（ｄ）のデータおよび上記（２）の撮像デー
タを用いて本光学アダプタ４と内視鏡２との組み合わせ
による画像位置のずれを求める。（４）上記（３）のデータおよび上記（１）のデータを
用いて、本内視鏡２に対する幾何学的歪み補正を行う変
換テーブルを作成する。（５）本内視鏡２にて被写体である被計測物を撮像し、
画像を取り込む。（６）上記の取り込んだ画像を上記（３）で作成したテ
ーブルをもとに座標変換する。（７）座標変換された画像を基に、上記（２）の撮像デ
ータのマッチングにより任意の点の３次元座標を求め
る。（８）上記３次元座標を基に各種寸法計測を行う。

【００１６】本内視鏡システム１では、上述の処理を行
って被計測物の精度の優れた計測を行うことができる。
以下、そのシステムの構成、および、作用等について詳
細に説明する。図３は、上記内視鏡２の挿入部７の先端
部分の拡大斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図
である。

【００１７】内視鏡２の挿入部７は、主に、内視鏡先端
部５に着脱自在に装着される光学アダプタ４と、上記先
端部５に配設されるカバ−グラス２７および撮像素子２
８と、操作部９の湾曲ノブ１０によって内視鏡先端部５
の方向を変えることができる湾曲部６、湾曲部６と操作
部９を連結する屈曲自在な軟性部８により構成される。

【００１８】光学アダプタ４は、光学アダプタ本体２５
と、その本体２５の端面に設けられる２つの照明窓２３
と、２つの対物レンズＲ２１、対物レンズＬ２２と、固
定ネジ２０で構成されている。上記固定ネジ２０によっ
て内視鏡先端部本体２６に着脱可能な状態で装着され
る。上記対物レンズＲ２１、対物レンズＬ２２の像は、
上記内視鏡先端部５の１つの撮像素子２８上の異なる位
置に結像する。

【００１９】内視鏡２の操作部９に接続されるユニバー
サルケーブル１１内には図示しないライトガイドファイ
ババンドルと、内視鏡先端の撮像素子２８からの信号線
２９が配設されている。上記ライトガイドファイババン
ドルは、光源コネクタ１２に接続される。上記撮像素子
２８からの信号線２９は、ＣＣＵコネクタ１３に接続さ
れる。

【００２０】上記計測装置３は、前述の前記光学アダプ
タ特有の光学データが記録されたＦＤ３３をＦＤＤ４２
に挿入して、その光学データを取り込むことができる。
内視鏡２にて対物レンズＲ２１、対物レンズＬ２２を介
して取り込まれる像の撮像信号が、上記計測装置３のＣ
ＣＵ１６にてビデオ信号に変換され、液晶モニタ１４上
に被計測物像として表示されるとともに、コンピュータ
１８のメモリ上にも記録される。そして、コンピュータ
１８において、上記取り込まれた光学アダプタ特有の光
学データに基づいた被計測物の計測処理が行われる。

【００２１】図５は、前述した光学アダプタ４に特有の
光学データを測定するための生産測定治具３９による測
定状態を示す斜視図である。上記生産測定治具３９は、
光学アダプタ４が装着可能であって、内視鏡先端部と同
様の構造を有するマスタ撮像ユニット３４と、上記ユニ
ット３４からの信号線が接続されるＣＣＵ３５と、ＦＤ
３３が着脱可能なＦＤＤ３７を有し、上記ＣＣＵ３５か
らの画像データの画像処理を行うパーソナルコンピュー
タ３６、および、光学アダプタの光学特性を解析するた
めのチャート３８で構成されている。

【００２２】上記生産測定治具３９による光学データの
取り込みを行う場合、まず、図５に示すように、光学ア
ダプタ４をマスタ撮像ユニット３４に取り付け、チャー
ト３８の像を光学アダプタ４を介して取り込み、その画
像データに基づいてパーソナルコンピュータ３６にて、
画像処理を行い、前記（ａ）〜（ｄ）の光学データを求
め、ＦＤ３３に記録する。

【００２３】次に、上記光学アダプタ４に特有の各光学
データを具体的に説明する。（ａ）幾何学的歪み補正テーブルについて、一般にレン
ズ系による画像には光学的な歪みがある。計測を行う場
合にはこの歪みが大きな誤差原因となるため、座標変換
を行うことによりこの歪みを取り除くことができる。座
標変換は、光軸中心を中心にして行ってもよいし、より
正確に補正する場合は、光学系の幾何学的歪みの中心を
用いるとよい。また、２つの画像の幾何学的歪み補正テ
ーブルは、右画像、左画像別々に設けてもよいし、２つ
をまとめて１つのテーブルにしてもよい。以下、１つの
テーブルにした場合について、図６，７をもとに補正テ
ーブルを説明する。

【００２４】図６，７において、撮像画面４５上の点ｐ
１〜ｐ４は、座標変換前のピクセルを示す。ｐ１〜ｐ４
をｆ（ｘ，ｙ）により座標変換すると、ｐ１′〜ｐ４′
とする。このときのｐ１′〜ｐ４′を与える座標は必ず
しも整数ではなく実数値の座標として求められる。変換
後の液晶モニタ上の変換後画面４６に表示するには変換
後画素Ｐ（Ｘ，Ｙ）の座標（Ｘ，Ｙ）をピクセル単位の
整数値へ変換しなければならない。

【００２５】上記座標の整数値化のための補正は、ウエ
イトテーブルＷ１〜Ｗ４によって行われる。すなわち、
変換画面１ピクセルにつき、そのピクセルが撮像画面上
の光学上の幾何学的歪み上対応する座標の４つのピクセ
ルの撮像データを上記ウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４の比
率を乗じ、変換画面ピクセルの画素データＰ（Ｘ，Ｙ）
を求めることになる。

【００２６】そこで、座標変換のｆ（ｘ，ｙ）は、変換
座標ｘ′，ｙ′として、次の式を用いる。すなわち、ｘ′＝ｋ１×（ａ₀₀＋ａ₃₀ｘ³ ＋ａ₁₂ｘｙ² ＋ａ₅₀ｘ⁵ ＋ａ₃₂ｘ³ｙ² ＋ａ₁₄ｘｙ⁴ ＋ａ₇₀ｘ⁷ ＋ａ₅₂ｘ⁵ｙ² ＋ａ₃₄ｘ³ｙ⁴ ＋ａ₁₆ｘｙ⁶ ） …（１）ｙ′＝ｋ２×（ｂ₀₀＋ｂ₂₁ｘ² ｙ＋ｂ₀₃ｙ³ ＋ｂ₄₁ｘ⁴ｙ＋ｂ₂₃ｘ²ｙ³ ＋ｂ₀₅ｙ⁵ ＋ｂ₆₁ｘ⁶ｙ＋ｂ₄₃ｘ⁴ｙ² ＋ｂ₂₅ｘ²ｙ⁵ ＋ｂ₀₇ｙ⁷ ） …（２）なお、上記係数ａ_nm ｂ_nmは、格子画像の直線性より求
める。また、ｋ１，ｋ２は、２画像の倍率を合わせる係
数で焦点距離ｆＲ，ｆＬの関数となる。

【００２７】上記ｆ（ｘ，ｙ）を用いて、ｐ１〜ｐ４の
ｘ，ｙ座標を代入し、ｐ１′（ｘ′，ｙ′）〜ｐ４′
（ｘ′，ｙ′）を与える座標（ｘ′，ｙ′）を得る。こ
のｘ′，ｙ′の値は、前述したように必ずしも整数では
なく、上記ウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４で補正して、整
数の変換後座標（Ｘ，Ｙ）に対する画素データを求める
ことになる。

【００２８】そこで、変換後画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を
与える変換画面上の４つの点ｐ１′〜ｐ４′の座標を
（ｘ′，ｙ′）とし、その変換画面上の４つの点ｐ１′
〜ｐ４′に対応する撮像画面（原画）上の４つの点の座
標（ｘ，ｙ）〜（ｘ＋１，ｙ＋１）のうちの左上点ｐ１
の座標（ｘ，ｙ）のｘ座標をＱＸ（Ｘ，Ｙ）とし、ま
た、ｙ座標をＱＹ（Ｘ，Ｙ）として、幾何学的歪み補正
テーブルの座標参照テーブルとして、まず、ＦＤ３３に
記録する。

【００２９】変換後のピクセル単位の整数値で与えられ
る座標（Ｘ，Ｙ）の変換後画素データＰ（Ｘ，Ｙ）は、
ｐ１′〜ｐ４′とＷ１〜Ｗ４により求められる。但し、
図７に示すようにｄｎをｐ１′〜ｐ４′からＰ（Ｘ，
Ｙ）までの距離を示すとして、Ｓ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４ …（３）さらに、Ｗ１＝ｄ１／ＳＷ２＝ｄ２／ＳＷ３＝ｄ３／ＳＷ４＝ｄ４／Ｓ …（４）とする。そして、Ｐ（Ｘ，Ｙ）の値は、Ｐ（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ１×ｐ１′＋Ｗ２×ｐ２′＋Ｗ３×ｐ３′＋Ｗ４×ｐ４′ …（５）によって求められる。

【００３０】上記Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、各変換画
面上の各ピクセル点（Ｘ，Ｙ）についてウエイトテーブ
ルとして、上記座標参照テーブルＱＸ（Ｘ，Ｙ），ＱＹ
（Ｘ，Ｙ）とともに上記ＦＤ３３に記録される。次に、
（ｂ）〜（ｄ）に関して、（ｂ）２つのレンズ系の焦点距離として、右画像の焦点
距離ｆＲ、および、左画像の焦点距離ｆＬを測定して記
録する。（ｃ）２つのレンズ系の光軸座標として、右画像の光軸
座標ＸＲ，ＹＲと左画像の光軸座標ＸＬ，ＹＬを測定し
て記録する。（ｄ）マスタに対する位置情報（視野形状パターン）あ
って、基準ラインＶ（垂直ライン）の輝度データとし
て、ＰＶ（１００，Ｙｎ）但し、Ｙｎ＝１，２，３，
…４８０および、基準ラインＨ（水平ライン）の輝度デ
ータとして、ＰＨ（Ｘｎ，１００）但し、Ｘｎ＝１，
２，３，…６４０を測定して記録する。

【００３１】以上のように構成された本実施の形態の計
測内視鏡システム１による計測動作としてのステレオ計
測処理について、図８，９，１１，１２のフローチャー
ト、および、図１０〜図１３等を用いて説明する。

【００３２】本ステレオ計測処理は、光学アダプタ４の
２つの対物レンズＲ２１、対物レンズＬ２２により取り
込まれる視差のある右左の画像データに基づいて、３次
元座標の計測を行う処理である。まず、ステップＳ１０
０において、初期化を行うか否かをチェックする。すな
わち、本計測ソフト立ち上げて最初の状態の場合と、光
学アダプタ４を交換したか、内視鏡を交換した場合に
は、ステップＳ１０１〜１０５のルーチンに進み、初期
化を実行する。それ以外の場合は、ステップＳ１１０に
進み、すでに設定されている補正画像情報データをオリ
ジナルデータとして読み込み、ステップＳ１０６に進
む。

【００３３】上記ステップＳ１０１においては、補正画
像データの読み込みが行われる。すなわち、光学アダプ
タ４と一対一で対応した前記（ａ）〜（ｄ）の特有の光
学データをＦＤ３３から読み込み、これをマスタデータ
とする。

【００３４】続いて、ステップＳ１０２では、白い被写
体のイメージを取り込む。すなわち、光学アダプタ４を
取り付けた計測内視鏡システム１により白い被写体を写
し出し、その画像をビデオキャプチャ回路４１を介して
コンピュータ１８のメモリ上に取り込む。

【００３５】続いて、ステップＳ１０３では、後述する
サブルーチン画像位置設定処理（図９（Ａ）参照）を実
行する。このサブルーチンの処理は、光学アダプタ４の
生産時に光学データを取得したマスタ撮像ユニット３４
と内視鏡２との特性の違いにより生じる画像の座標のず
れ量を求める処理である。

【００３６】ステップＳ１０４では、テーブルの設定を
行う。この処理では、ステップＳ１０１で取り込んだ前
記光学データのうち（ａ）の２種類の画像の幾何学的歪
み補正テーブルをステップＳ１０３で求めた座標のずれ
量に応じて補正した補正テーブルが作成される。すなわ
ち、以下の２つで構成されるオリジナルデータが作成さ
れる。

【００３７】ウエイトテーブルとしてＷ１′（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ１（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）Ｗ２′（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ２（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）Ｗ３′（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ３（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）Ｗ４′（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ４（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）…（６）また、座標参照テーブルとして、ＱＸ′（Ｘ，Ｙ）＝ＱＸ（Ｘ，Ｙ）＋ΔＸＱＹ′（Ｘ，Ｙ）＝ＱＹ（Ｘ，Ｙ）＋ΔＹ …（７）但し、「′付き」は、補正後を示し、「′なし」は、補
正前を示す。また、ΔＸ，ΔＹは、マスタで測定した画
像と光学アダプタ４を本システムに装着したときの画像
のずれ量を示す。

【００３８】ステップＳ１０５では、補正画像情報デー
タの保存を行う。すなわち、ステップＳ１０４で求めた
オリジナルデータをハードディスクに保存する。そこ
で、ステップＳ１０６において、イメージデータを取り
込む。すなわち、計測すべき物体を撮像し、メモリ上に
原画像データとして取り込む。そして、ステップＳ１０
７で後述するサブルーチンの画像補正処理（図９（Ｂ）
参照）を実行し、原画像の画像補正を行う。すなわち、
ステップＳ１０６で取り込んだ原画像データをステップ
Ｓ１０４で作成したオリジナルテーブルの基づいて座標
変換し、計測を行うための計測画像データを得る。

【００３９】続いて、ステップＳ１０８にて上記計測画
像データに基づき、後述するサブルーチンの計測処理
（図１３参照）を実行し、３次元座標の演算等を行って
選択された計測を行い、本ステレオ計測処理を終了す
る。

【００４０】ここで、上記ステップＳ１０３においてコ
ールされるサブルーチンの画像位置設定処理について、
図９（Ａ）のフローチャートを用いて説明する。まず、
ステップＳ１５２において、視野形状パターンを呼び出
す。すなわち、上記ステップＳ１０１で取り込んだ特有
の光学データのうち（ｄ）のマスタに対する視野形状パ
ターンを与える位置情報を示す輝度データとして、ＰＶ（１００，Ｙｎ），但し、Ｙｎ＝１，２，３，…４
８０ＰＨ（Ｘｎ，１００），但し、Ｘｎ＝１，２，３，…６
４０を呼び出す。図１０は、光学アダプタ４をマスタ撮像ユ
ニット３４に装着した状態で白色チャートの画像を示す
図であり、垂直ラインＰＶ，水平ラインＰＨがそれぞれ
上記輝度データを与えるラインである。

【００４１】ステップＳ１５３にてパターンマッチング
および視野位置設定、光軸位置設定を行う。図１１は、
光学アダプタ４を装着した計測内視鏡システム１により
白色チャートの画像を取り込ん画像を示す図である。視
野形状パターンを与える位置情報を示す輝度データとし
て、ＰＶ′（１００，Ｙｎ），但し、Ｙｎ＝１，２，３，…
４８０ＰＨ′（Ｘｎ，１００），但し、Ｘｎ＝１，２，３，…
６４０で与えられる。

【００４２】また、図１２は、上記マスタ、および、計
測内視鏡システム１に対する視野形状パターンを与える
輝度とを縦軸とし、横軸を画像のアドレスとした輝度の
変化を示す図であって、図１２（Ａ）がラインＰＶ、お
よび、ラインＰＶ′の輝度変化を示し、図１２（Ｂ）が
ラインＰＨ、および、ラインＰＨ′の輝度変化を示して
いる。

【００４３】上記ステップＳ１５３のパターンマッチン
グ処理では、図１２（Ａ）、および、（Ｂ）の輝度変化
に基づき、正規化相互相関を用いてマスタに対する画像
の位置ずれΔＸ、ΔＹを求める。さらに、計測系光軸位
置は、右左光学系に関して水平，垂直座標ｘＲ，ｙＲと
ｘＬ，ｙＬは、次の式で求められる。すなわち、ｘＲ＝ＸＲ＋ΔＸｙＲ＝ＹＲ＋ΔＹｘＬ＝ＸＬ＋ΔＸｙＬ＝ＹＬ＋ΔＹ …（８）となる。

【００４４】また、上記ステップＳ１０７（図８参照）
において、コールされるサブルーチンの画像補正処理に
ついて、図９（Ｂ）のフローチャートを用いて説明す
る。本サブルーチンの処理により計測画像上の画素デー
タＰ（Ｘ，Ｙ）を得ることができる。まず、ステップＳ
１６２において、前記ステップＳ１０４（図８参照）に
て作成した補正テーブルであるオリジナルデータを取り
込む。ステップＳ１６３では、補正した画像の座標、す
なわち、計測画像の座標をＸ，Ｙと設定する。

【００４５】ステップＳ１６４において、補正座標Ｘ，
Ｙを得るために必要な原画像の座標を参照座標とし、前
記ステップ１０４で作成したＱＸ′（Ｘ，Ｙ）、ＱＹ′
（Ｘ，Ｙ）により補正座標Ｘ，Ｙを得る。そして、ステ
ップＳ１６５にて、前記ステップ１０４で作成したウエ
イトテーブルを取り込み、ステップＳ１６６で補正後の
座標上の画素データＰ（Ｘ，Ｙ）を次式より求める。す
なわち、Ｐ(Ｘ，Ｙ)＝ｐ(ＱＸ′(Ｘ,Ｙ),ＱＹ′(Ｘ,Ｙ))×Ｗ１′(Ｘ,Ｙ) ＋ｐ(ＱＸ′(Ｘ,Ｙ)＋１,ＱＹ′(Ｘ,Ｙ))×Ｗ２′(Ｘ,Ｙ) ＋ｐ(ＱＸ′(Ｘ,Ｙ),ＱＹ′(Ｘ,Ｙ)＋１)×Ｗ３′(Ｘ,Ｙ) ＋ｐ(ＱＸ′(Ｘ,Ｙ)＋１,ＱＹ′(Ｘ,Ｙ)＋１)×Ｗ４′(Ｘ,Ｙ) …（９）により求められる。

【００４６】続いて、ステップＳ１６７において、補正
画像範囲を設定し、本ルーチンを終了する。なお、この
サブルーチンの画像補正処理は、左右２画像に対して行
い、原画像を計測画像に変換する。

【００４７】次に、図８のステップＳ１０８にてコール
されるサブルーチンの計測処理について、図１３のフロ
ーチャートにより説明する。まず、ステップＳ１７１に
おいて、モニタ１４に表示されるメニュー上にて３つの
計測方式を選択する。その１つは、深さ計測であり、点
と平面間の距離を計測する場合、例えば、図１５の斜視
図に示すようにパイプ５１等の内面の腐食の深さｈ（図
１６部分拡大図参照）を計る場合に用いられる。この計
測方式を選択するとステップＳ１７２にジャンプする。
他の１つは、長さ計測であり、２点間の距離を計測する
場合、例えば、図１７の斜視図に示すように立体的被計
測物であるパイプ５２の２点の３次元座標を求め、２点
間の距離ｄを求める場合に適用される。この計測方式を
選択するとステップＳ１９０にジャンプする。他の１つ
は、くぼみ計測であり、点と直線間の距離を計測する場
合、例えば、図１８の斜視図に示すように、タービンブ
レード５３の欠損等の大きさ（欠け部分の寸法ｈ）等を
計測する場合に適用される。この計測方式が選択される
とステップＳ２００にジャンプする。

【００４８】上記ステップＳ１７２にジャンプした場
合、ステップＳ１７３〜ステップＳ１７５において、基
準平面設定用の３点の基準点ＰＴを設定する。例えば、
図１５に示す被計測物のパイプ５１の場合、測定基準点
ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３を設定する。そして、後述する
サブルーチン３次元座標解析処理（図１４（Ａ）参照）
により上記３点の３次元座標を求める。

【００４９】ステップＳ１７６で点ＰＴ指示値をインク
リメントし、ステップＳ１７７で上記３点が作る平面の
深さの基準平面として設定する。図１５の場合、点ＰＴ
１，ＰＴ２，ＰＴ３を含む平面Ｍ１を設定する。さら
に、ステップＳ１７８で測定点、例えば、ＰＴ４を設定
し、Ｓ１７９でサブルーチン３次元座標解析処理（図
１４（Ａ）参照）を呼び出して実行して測定点の座標を
求める。図１６の場合、点ＰＴ４の座標を求める。

【００５０】ステップＳ１８０において、基準平面から
測定点間の距離、図１６の場合、測定点ＰＴ４から前記
基準平面Ｍ１までの腐食の深さを与える距離ｈを演算
し、本ルーチンを終了する。

【００５１】次に、ステップＳ１９０にジャンプした場
合は、ステップＳ１９１で第１測定点を設定し、ステッ
プＳ１９２でサブルーチン３次元座標解析処理を実行
し、上記第１測定点の座標を求める。さらに、ステップ
Ｓ１９３で第２測定点を設定し、ステップＳ１９４でサ
ブルーチン３次元座標解析処理を実行し、上記第２測定
点の座標を求める。その後、ステップＳ１９５において
上記第１，第２測定点の座標から上記２点間の距離ｄを
演算し、本サブルーチンを終了する。

【００５２】なお、上記の処理において、被計測物が図
１７に示すパイプ５２であって、第１，第２測定点がＰ
Ｔ５，ＰＴ６であった場合、上記計測により上記２測定
点間の距離ｄが求められる。

【００５３】さらに、ステップＳ２００にジャンプした
場合は、ステップＳ２０１でくぼみの一端に第１基準点
を設定し、ステップＳ２０２でサブルーチン３次元座標
解析処理を実行し、上記第１基準点の座標を求める。さ
らに、ステップＳ２０３でくぼみの他端に第２基準点を
設定し、ステップＳ２０４でサブルーチン３次元座標解
析処理を実行し、上記第２基準点の座標を求める。ステ
ップＳ２０５において上記第１，第２基準点の座標から
上記２点間を結ぶ基準直線を設定する。

【００５４】ステップＳ２０６でくぼみの測定点を設定
する。ステップＳ２０７でサブルーチン３次元座標解析
処理を実行し、上記測定点の座標を求める。ステップＳ
２０８で上記基準点を結ぶ直線と測定点の垂線の長さｈ
をくぼみ量として演算し、本ルーチンを終了する。

【００５５】なお、上記のサブルーチンの処理で被計測
物が図１８に示すタービンブレード５３であった場合、
第１，第２基準点ＰＴ７，ＰＴ８を結ぶ基準直線とくぼ
みの測定点ＰＴ９までの距離ｈを求めることになる。

【００５６】次に、上記ステップＳ１７５，Ｓ１９２，
Ｓ２０２、その他のステップでコールされるサブルーチ
ンの３次元座標解析処理について、図１４（Ａ）のフロ
ーチャートにより説明する。ステップＳ２１１にてサブ
ルーチンのパターンマッチング処理を実行して、左右の
２画像（ステレオ画像）の対応点であるマッチングポイ
ントを検出する。ステップＳ２１２にて対応点の座標か
ら左右の２画像のずれ量を求める。ステップＳ２１３に
て対象としている点の３次元座標を計算し、本ルーチン
を終了する。

【００５７】ここで、上記サブルーチンにおける３次元
座標解析処理の基本原理について、図１９を用いて説明
する。図１９は、ｘ，ｙ，ｚ軸をもつ３次元座標系上の
右左２画像位置関係を示す図であって、被写体の点Ｐが
撮像素子２８の右結像面２８Ｒ、左結像面２８Ｌ上に結
像した状態を示している。本図において、点ＯＲ，ＯＬ
を光学系の瞳位置とし、距離ｆを焦点距離とし、点Ｑ
Ｒ，ＱＬを点Ｐの結像位置とし、さらに、距離Ｌを点Ｏ
Ｒ−点ＯＬ間の距離とする。

【００５８】図１９において、直線ＱＲ−ＯＲから次式
が成立する。すなわち、ｘ／ｘ_R ′＝{ｙ−(Ｌ／２)}／{ｙ_R ′−(Ｌ／２)}＝ｚ／(−ｆ)…（１０）また、直線ＱＬ−ＯＬから次式が成立する。すなわち、ｘ／ｘ_L ′＝{ｙ＋(Ｌ／２)}／{ｙ_L ′＋(Ｌ／２)}＝ｚ／(−ｆ)…（１１）この式をｘ、ｙ、ｚについて解けば、点Ｐの３次元座標
が得られる。

【００５９】次に、図１４（Ａ）の３次元座標解析処理
のステップＳ２１１にてコールされるサブルーチンのパ
ターンマッチング処理について、図１４（Ｂ）のフロー
チャートにより説明する。本ルーチンでは、２画像間の
対応点を検出するパターンマッチングを行う。図２０
は、左右２画面５５，５６の画像をモニタ１４上に表示
したステレオ計測画面５４を示しており、左画面５５の
画像ポイントＰＰ１が右画面５６の画像ポイントＰＰ２
に対応していることを示している。

【００６０】まず、ステップＳ２２１，２２２にて、パ
ターンマッチングを行うパターンの大きさの設定するパ
ターンエリアの絞り込みを行う。本実施の形態の例で
は、値ｋに対応したパターンエリアを設定する。すなわ
ち、ｋ＝１ではパターンエリアを３６ｘ３６（ピクセ
ル）、ｋ＝２ではパターンエリアを２４ｘ２４（ピクセ
ル）、ｋ＝３ではパターンエリアを１２ｘ１２（ピクセ
ル）、とし、値ｋを小から大へ切り換えて領域を大から
小へ絞り込んでいき、対応点検出の精度を上げるように
する。

【００６１】ステップＳ２２３にて検索範囲を設定す
る。すなわち、パターンを探す右画像の領域を決定す
る。その検索範囲の設定には、エピポーララインに誤差
を考慮してエピポーラ±５ピクセル以内とする場合と、
モニタ画面上で水平に±７ピクセル以内とする場合と、
画面上で手動により指示された略マッチング点を中心に
±１０ピクセル以内とする場合がある。なお、上記±１
０ピクセルは、手動による誤差を考慮した最適な値であ
る。

【００６２】ステップＳ２２４〜Ｓ２２６において、設
定された検索範囲でのパターンマッチングを行う。この
パターンマッチングは、正規化相互相関による対応点検
出を行い、最も正規化相互相関係数の大きな座標（Ｘ、
Ｙ）を上記対応点とする。

【００６３】ステップＳ２２７において、値ｋをインク
リメントし、その値ｋに対応してパターンを絞り込み、
対応点検出を行う。ステップＳ２２８においてマッチン
グポイントの設定を行う。そのとき、正規化相互相関の
値をモニタ画面上に表示、これをマッチングの信頼性の
尺度としてもよい。また、正規化相互相関の値（０〜
１）が所定の値よりも小さい場合は、手動式のマッチン
グ処理に切り換えてもよい。

【００６４】上記パターンマッチングに利用する正規化
相互相関関数Ｍ（ｕ，ｖ）は、一般的な以下の式を用い
る。すなわち、ｔ（ｘ，ｙ）をテンプレートとし、ｆ
（ｘ，ｙ）を画像データとし、ｔ′をテンプレートの平
均輝度とし、さらに、ｆ′を画像の平均輝度として、

【数１】が適用される。

【００６５】上述の実施の形態の画像データの処理は、
簡潔に説明するために画像にモノクロ画像を用いた場合
として説明したが、これらの処理は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に
よるカラー画像に拡張しても同様に有効であることは勿
論である。

【００６６】以上、説明したように本実施の形態の計測
内視鏡システム１によれば、計測精度を向上するのため
に、光学アダプタ４に一対一で対応するように特有の光
学データを記録媒体のＦＤ３３で提供し、生産治具３９
（マスタ撮像装置３４）と内視鏡画像との座標のずれを
補正したことにより、計測精度を向上させることができ
る。

【００６７】また、計測用の光学アダプタ４の生産に生
産治具３９（マスタ撮像装置３４）を用いて特有の光学
データ取りを行ったため、生産性が向上して計測内視鏡
システム１を低価格で提供できるようになった。また、
内視鏡先端部５に計測用光学アダプタ４を着脱自在に設
けたため、他の計測以外の光学アダプタとの交換が可能
になり、内視鏡の汎用性を向上させ、ユーザーの金銭的
負担を抑えることができる。

【００６８】また、本実施の形態の例では画像の座標変
換に使用するウエイトテーブルＷ１〜Ｗ４、座標参照テ
ーブルＱＸ、ＱＹを生産治具３９のコンピュータ３６で
作成して記録媒体のＦＤ３３に記録したため、計測装置
３内部のコンピュータでテーブルを作成する必要がな
い。したがって、計測処理を短時間で行うことができ
る。さらに、正規化相互相関の値をモニタ１４の画面上
に表示することにより、操作者は、マッチングの信頼
性、あるいは、計測の信頼性を知ることができる。ま
た、正規相互相関の値が小さい場合は、手動式のマッチ
ングに切り換えることができ、正確度の高い計測が可能
になった。

【００６９】次に、本発明の第２の実施の形態の計測内
視鏡システムについて説明する。本実施の形態の計測内
視鏡システムの構成は、前記第１の実施の形態のシステ
ム構成と同様の構成を有するものとし、計測制御方式の
みが異なる。したがって、同一の構成部材には同一の符
号を付して説明ずる。

【００７０】本実施の形態の計測内視鏡システムにおい
ては、記録媒体であるＦＤ３３に記録され、光学アダプ
タ４に一対一で対応する特有の光学データの内容のう
ち、記録される幾何学的歪み補正テーブル作成用パラメ
ータのみが前記第１の実施の形態のものと異なる。すな
わち、（ａ′）幾何学的歪み補正テーブル作成用パラメータと
して、前記（１）式、および、（２）式の係数ａ_nm，ｂ
_nmを記録する。

【００７１】（ｂ）２つのレンズ系の焦点距離として、
前記第１実施の形態の場合と同様に右画像の焦点距離ｆ
Ｒ、および、左画像の焦点距離ｆＬを記録する。

【００７２】（ｃ）２つのレンズ系の光軸座標として、
前記第１実施の形態の場合と同様に右画像の光軸座標Ｘ
Ｒ，ＹＲと、左画像の光軸座標ＸＬ，ＹＬを測定し、記
録する。

【００７３】（ｄ）マスタに対する位置情報（視野形状
パターン）として、前記第１実施の形態の場合と同様に
基準ラインＶの輝度データである、ＰＶ（１００，Ｙ
ｎ）但し、Ｙｎ＝１，２，３，…４８０また、基準ラ
インＨの輝度データである、ＰＨ（Ｘｎ，１００）但
し、Ｘｎ＝１，２，３，…６４０を測定して記録する。

【００７４】図２１は、第２の実施の形態の計測内視鏡
システムにおけるステレオ計測処理のフローチャートで
ある。本ステレオ計測処理において、ステップＳ３０２
とＳ３０９の処理以外は、前記図８に示した第１の実施
の形態のルーチンと同一である。上記ステップＳ３０２
の補正画像情報データの読み込みは、上述の（ａ′），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）の光学データを計測装置３に内
蔵するコンピュータ１８で取り込んでマスタデータを作
成する処理である。

【００７５】また、上記ステップＳ３０９でコールされ
るサブルーチン計測処理は、図２２のフローチャートに
示す。本ルーチンにおいて、長さ計測におけるステップ
Ｓ３５２〜Ｓ３５６、および、くぼみ計測におけるステ
ップＳ３６１〜Ｓ３６８の処理は、それぞれ図１３に示
した第１の実施の形態でのサブルーチン計測処理のステ
ップＳＳ１９０〜Ｓ１９４、および、ステップＳ２００
〜Ｓ２０７の処理と同一である。但し、上記ステップＳ
３５６、および、Ｓ３６８より後の処理が異なる。

【００７６】すなわち、長さ計測におけるステップＳ３
５７において、第１の測定点ｐ１のｚ座標値ｚ１と、第
２の測定点ｐ２のｚ座標値ｚ２の差をチェックし、所定
の値ｄｚよりも大きければ、ステップＳ３５８の処理を
行い、大きくなければ、ステップＳ３５９の処理を行
う。

【００７７】上記ステップＳ３５８の処理は、３次元座
標での計算を行う処理である。一方、上記ステップＳ３
５９の処理は、２次元座標での計算を行う。すなわち、
第１の測定点ｐ１と第２の測定点ｐ２の２点間の距離を
求める場合、ｘ，ｙ軸の２次元座標での計算を行う。

【００７８】上述のようにｚ座標値の差の大小により異
なった処理を実行させる理由は、左右２画像を用いるス
テレオ計測では、３次元座標のうち、奥行き情報である
ｚ座標の計測誤差がｘ，ｙ座標よりも悪い。したがっ
て、第１の測定点ｐ１と第２の測定点ｐ２のｚ座標の差
ｄｚが所定の値よりも小さい状態であれば、２点間の距
離をｘ、ｙ座標のみを用いて計算した方が誤差が少な
く、より精度の高い計測を行うことができるためであ
る。

【００７９】また、くぼみ計測におけるステップＳ３６
８より後のステップＳ３６９において、各点のｚ座標の
差の値をチェックする。すなわち、第１の基準点Ｐ１と
第２の基準点Ｐ２のｚ座標の値をｚ１，ｚ２とし、測定
点Ｐ３、および、その測定点の基準直線と直交する交点
Ｐ４のｚ座標の値をｚ３，ｚ４とした場合、それぞれ差
の値（ｚ１−ｚ２）および（ｚ３−ｚ４）を所定の値ｄ
ｚと比較し、共に大きい場合は、ステップＳ３７０に進
み、３次元座標での計算を行い。共に大きくない場合
は、ステップＳ３７１に進み、２次元座標での計算を行
う。このように処理することによって、前述の場合と同
様の理由により、より精度の高いくぼみ計測を行うこと
ができる。

【００８０】次に、上記第１、または、第２の実施の形
態の計測内視鏡システムにおける計測処理時におけるモ
ニタ表示方式について説明する。図２３は、液晶モニタ
１４の表示画面６１の例を示しており、図２３（Ａ）
は、内視鏡により撮像した左右の画像Ｌ６２，画像Ｒ６
３を表示した状態、また、図２３（Ｂ）は、左右画像と
メニュー画面を表示した例を示す。このように液晶モニ
タ１４の画面６１の左側に左画像Ｌ６２または右画像Ｒ
６３を選択してどちらか一方のみ表示し、右側にメニュ
ー６４を表示すると、左側の画像を参照しながら右側の
メニュー６４を選択することができ、その選択がやり易
くなる。

【００８１】図２４（Ａ）は、液晶モニタ１４の画面６
１に内視鏡により撮像し、エッジ部６５ａ，６６ａを抽
出した左右の画像Ｌ６５，画像Ｒ６６を表示した例を示
す。図２４（Ｂ）は、左の画像Ｌ６５を表示し、エッヂ
部６６ａを重ねた状態として表示した例を示す。ステレ
オ画像のマッチングにおける対応点検出を行う場合に、
どちらか片方の画像のエッジ画像を残りの画像に手動に
よりカーソル等をもちて移動し、重ね合わせるようにす
れば、対応点検出が容易になる。

【００８２】図２５は、液晶モニタ１４の画面６１の左
右の画像Ｌ６２，Ｒ６３の表示例を示し、図２５（Ａ）
が左右の画像Ｌ６２，Ｒ６３をそれぞれ左側と右側に表
示した状態を示し、図２５（Ｂ）が左右の画像Ｌ６２，
Ｒ６３を入れ替えて表示した状態を示している。

【００８３】一枚の撮像素子でステレオ画像を取り込ん
だ場合、従来の装置では液晶モニタ１４上では本来の右
画像が左側に表示され、本来の左画像が右側に表示さ
れ、操作者が誤解する可能性があった。しかし、上記図
２５（Ａ）は、本来の左画像Ｌ６２を左側に、右画像Ｌ
６３を右側に表示したものである。このように表示する
ことによって、人間の目で見た状態と同じ表示できるの
で計測を行う場合の誤解を防ぐことができる。

【００８４】図２６は、液晶モニタ１４において、左右
画像のインターレース表示を行った例を示す。本モニタ
表示例は、図２６（Ａ）に示すように右画像Ｒ６３をＴ
Ｖインターレース表示の偶数ラインで表示し、図２６
（Ｂ）に示すように左画像Ｌ６２を奇数ラインで表示し
ている。そして、上記図２６（Ａ）および（Ｂ）の画像
をインターレースに同期した図示しない液晶シャッター
眼鏡によるステレオ視（立体視）を可能とする表示例で
ある。右画像と左画像の表示位置は立体視できる位置に
補正して表示するものとする。本表示例によると操作者
は、実際に近い状態で被計測物の画像を観察することが
できる。

【００８５】次に、本発明の第３の実施の形態の計測内
視鏡システムについて説明する。本計測内視鏡システム
は、計測制御に用いられ、記録媒体に記録される光学ア
ダプタ特有の光学データのうち、特に幾何学的歪み補正
テーブルの演算方法が前記第１の実施の形態のものと異
なるものである。したがって、その他の構成は、前記第
１の実施の形態のシステムの構成と同様であり、同一の
構成部材には同一の符号を付して説明ずる。

【００８６】本実施の形態のシステムにおいても前記図
４に示す生産用治具３９により光学アダプタの特有の光
学データが測定されて、そのデーターは記録媒体である
ＦＤ３３に記録される。上記光学データは以下の情報が
記録される。すなわち、（ａ″）２つの画像の画像の幾
何学的歪み補正テーブルとして、前記第１の実施の形態
の場合と同形式のデータがＦＤ３３に記録される。

【００８７】ウエイトテーブルとして、Ｗ１（Ｘ，Ｙ）Ｗ２（Ｘ，Ｙ）Ｗ３（Ｘ，Ｙ）Ｗ４（Ｘ，Ｙ）座標参照テーブルとして、ＱＸ（Ｘ，Ｙ）、ＱＹ（Ｘ，Ｙ）但し、後述するようにそれら値を求める演算が異なる。

【００８８】一般にレンズ系による画像には光学的な歪
みがある。計測を行う場合にはこの歪みが大きな誤差原
因となるため、座標変換を行うことによりこの歪みが取
り除かれる。前記図６，７、および、図２７の幾何学的
歪み補正テーブル作成のための座標系を示す図、図２８
の光学系の像高を示す原理図、図２９の画像データ上の
変換座標を示す図をもとに本実施の形態での補正テーブ
ルの求め方を説明する。

【００８９】点ｐ１〜ｐ４は、座標変換前のピクセルを
示す。点ｐ１〜ｐ４をｆ（ｘ，ｙ）により座標変換する
と、ｐ１′〜ｐ４′となる。このときｐ１′〜ｐ４′の
座標は実数値の座標となる。液晶モニタ上に表示するに
はピクセル単位、つまり、整数値の座標で示されるＰ
（Ｘ，Ｙ）へ変換しなければならない。その変換をウエ
イトテーブルＷ１〜Ｗ４にて行う。この座標変換は、第
１の実施の形態の場合と同じであるが、本実施の形態の
場合は、上述の座標変換のｆ（ｘ，ｙ）に以下の式を用
いる点が異なる。すなわち、

【数２】を適用する。

【００９０】なお、（１４）式，（１５）式は、対物レ
ンズの幾何学的歪みの特性により使い分ける。また、Ｋ
s ，Ｋt は、対物レンズの幾何学的歪みの程度により値
を変更する。ｆは、焦点距離を示す。ｋ１，ｋ２は、２
画像の倍率を合わせる係数で焦点距離ｆＲ，ｆＬの関数
となる。

【００９１】そして、点ｐ１〜ｐ４の座標（ｘ，ｙ）〜
（ｘ＋１，ｙ＋１）を代入し、（１８），（１９）式に
より点ｐ１′（ｘ′，ｙ′）〜ｐ４′（ｘ′＋１，ｙ′
＋１）の座標（ｘ′，ｙ′）〜（ｘ′＋１，ｙ′＋１）
を得る。この座標データに基づいて、前記座標参照テー
ブルＱＸ（Ｘ，Ｙ），ＱＹ（Ｘ，Ｙ）を求める。なお、
上述した本実施の形態の例に示す座標系は、これに限定
されるものではなく必要に応じて様々な座標系が利用で
きる。

【００９２】また、変換後の画素データＰ（Ｘ，Ｙ）
は、上記ｐ１′〜ｐ４′の座標データから前記第１の実
施の形態の場合と同様にＷ１〜Ｗ４を用いて次式より求
めることができる。但し、ｄｎは、点ｐ１′〜ｐ４′と
点Ｐ（Ｘ，Ｙ）までの距離を示し、Ｓ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４Ｗ１＝ｄ１／ＳＷ２＝ｄ２／ＳＷ３＝ｄ３／ＳＷ４＝ｄ４／Ｓとして、Ｐ（Ｘ，Ｙ）＝Ｗ１×ｐ１′＋Ｗ２×ｐ２′＋Ｗ３×ｐ
３′＋Ｗ４×ｐ４′ となる。

【００９３】上記Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４をウエイトテ
ーブルと、座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）の作成に必要な原画像の座
標ｘ，ｙを与えるＱＸ（Ｘ，Ｙ）、ＱＹ（Ｘ，Ｙ）の座
標参照テーブルとを幾何学的歪み補正テーブルとしてＦ
Ｄ３３に記録する。

【００９４】また、他の特有の光学データとして、（ｂ）２つのレンズ系の焦点距離として、前記第１実施
の形態の場合と同様に右画像の焦点距離ｆＲ、および、
左画像の焦点距離ｆＬを記録する。（ｃ）２つのレンズ系の光軸座標として、前記第１実施
の形態の場合と同様に右画像の光軸座標ＸＲ，ＹＲと、
左画像の光軸座標ＸＬ，ＹＬを測定し、記録する。（ｄ）マスタに対する位置情報（視野形状パターン）と
して、前記第１実施の形態の場合と同様に基準ラインＶ
の輝度データである、ＰＶ（１００，Ｙｎ）但し、Ｙ
ｎ＝１，２，３，…４８０また、基準ラインＨの輝度デ
ータである、ＰＨ（Ｘｎ，１００）但し、Ｘｎ＝１，
２，３，…６４０を測定して記録する。

【００９５】なお、本実施の形態の計測内視鏡システム
における計測処理時のモニタ表示方式についても、前述
の図２３〜図２６で説明した方式をそのまま適用できる
ことは勿論である。

【００９６】次に、本発明に関連する実施の形態の計測
内視鏡装置としてジェットエンジンのブレード検査用の
検査システムについて説明する。従来のタービンブレー
ドの検査は、内視鏡画像を観察しながらターニングツー
ル、例えば、モータによりタービンのシャフトを回転さ
せる治具でブレードを回転移動させて、所定の位置へ到
達たところで作業者が上記ターニングツールを停止さ
せ、そこで計測を行われていた。ところが、ブレードの
構成枚数は数百枚もあって、ブレード１枚ずつ移動停止
を行うため、作業性が非常に悪かった。本システムは、
そのような不具合を解決することができるもので、作業
性のよいブレードの検査システムを提供するものであ
る。

【００９７】図３０は、上記ブレードの検査を行う検査
システムのシステム構成図である。本検査システムは、
ボアスコープ１０１、ＴＶカメラ１０２、ターニングツ
ール１０３、コントローラ１０４、前記図１、または、
図２に示したものと同様の計測装置３により構成され
る。被検査物は、ジェットエンジン１００のタービンブ
レード１０５（図３１参照）とする。

【００９８】ＴＶカメラ１０２の画像は、計測装置３に
入力され、コンピュータにより画像処理される。コンピ
ュータには停止させたい位置にあるブレード画像を予め
基準ブレード画像として記録させておく。図３１（Ａ）
は、モニタ１４に表示される上記基準ブレード画像を示
す図である。図３１（Ｂ）は、ブレード１０５を回転せ
ているときの状態でのブレード１０５の画像を示す図で
ある。内視鏡画像を前記記録された基準ブレード画像と
パターンマッチングさせて、類似度を示す尺度である正
規化相互相関係数が最も大きくなったときに、計測装置
３からコントローラ１０４へターニングツール１０３の
停止信号を送り、ブレードを所定の位置で停止させる。
所定の時間停止させた後、コントローラへ回転信号を送
り次のブレードの検査を行う。

【００９９】上述の検査システムによれば、前述の従来
の不具合を解決することができ、作業性のよいブレード
の検査システムを提供することができる。なお、本実施
の形態のシステムの変形例として、ブレード画像の自動
記録を行ってもよい。また、基準画像と比較することに
よりブレードの欠陥の自動検査も可能になる。これらの
変形例等により検査効率を飛躍的に高められる。

【０１００】［付記］１．内視鏡先端部に着脱自在に設けられた１対の対物
レンズを有する光学アダプタと前記１対の対物レンズに
よる２つの像が内視鏡本体に設けられた撮像素子上の異
なる位置に結像するように配置された内視鏡、および、
前記内視鏡画像を用いて画像処理により計測を行う計測
内視鏡装置において、少なくとも、前記光学アダプタの
光学データを記録した記録媒体から情報を読み込む処理
と、前記内視鏡本体の撮像系の位置誤差を基に前記光学
データを補正する処理と、前記補正した光学データをも
とに計測する画像を座標変換する処理と、座標変換され
た２つの画像を基に２画像のマッチングにより任意の点
の３次元座標を求める処理とを行う計測手段を有するこ
とを特徴とする計測内視鏡装置。

【０１０１】２．付記１の計測内視鏡装置において前記
光学アダプタの光学データは少なくとも以下の項目を含
むことを特徴とする。すなわち、２つの光学系の幾何学
的歪み補正テーブル、２つの光学系の基準撮像系上での
光軸の位置座標、２つの光学系の基準撮像系上での結像
位置情報。

【０１０２】３．付記１の計測内視鏡において前記光学
アダプタの光学データは少なくとも以下の項目を含むこ
とを特徴とする。すなわち、２つの光学系の幾何学的歪
み補正テーブル、２つの光学系の基準撮像系上での光軸
の位置座標、２つの光学系の基準撮像系上での結像位置
情報、２つの光学系の焦点距離。

【０１０３】４．付記１の計測内視鏡装置において前記
光学アダプタの光学データは少なくとも以下の項目を含
むことを特徴とする。すなわち、２つの光学系の幾何学
的歪み補正テーブル、２つの光学系の基準撮像系上での
光軸の位置座標、２つの光学系の基準撮像系上での結像
位置情報、２つの光学系の焦点距離、２つの光学系の光
軸間の距離、２つの光学系の幾何学的歪みの中心座標。

【０１０４】５．付記１の計測内視鏡装置において前記
光学アダプタの光学データは少なくとも以下の項目を含
むことを特徴とする。すなわち、２つの光学系の幾何学
的歪み補正テーブル作成用パラメータ、２つの光学系の
基準撮像系上での光軸の位置座標、２つの光学系の基準
撮像系上での結像位置情報、２つの光学系の焦点距離、
２つの光学系の光軸間の距離。

【０１０５】６．内視鏡先端部に着脱自在に設けられた
１対の対物レンズを有する光学アダプタと前記１対の対
物レンズによる２つの像が内視鏡本体に設けられた撮像
素子上の異なる位置に結像するように配置された内視鏡
および前記内視鏡画像を用いて画像処理により計測を行
う計測内視鏡装置において、少なくとも、あらかじめ前
記光学アダプタを基準となる第１の治具に取り付けたと
きの、主となる撮像素子上での結像位置情報と光学系の
幾何学的歪み補正テーブルと焦点距離と２つの対物レン
ズ系の光軸の位置情報を記録した記録媒体から情報を読
み込む処理と、前記光学アダプタを第２の内視鏡に取り
付けた場合の撮像素子上の結像位置と前記記録媒体の結
像位置情報を比較することにより位置ずれ量を求める処
理と、前記位置ずれ量を用いて前記記録媒体の光学系の
幾何学的歪み補正テーブルの座標を補正して真の補正テ
ーブルを作成する処理と、前記内視鏡により撮像した画
像を前記真の補正テーブルをもとに座標変換する処理
と、座標変換された２つの画像を基に、２画像のマッチ
ングにより任意の点の３次元座標を求める処理とを行う
計測手段を有することを特徴とする計測内視鏡装置。

【０１０６】７．付記６の計測内視鏡装置において、光
学アダプタを第２の内視鏡に取り付けた場合の撮像素子
上の結像位置は略白色体を撮像した画像と、前記記録媒
体の結像位置情報を基にパターンマッチング処理を行う
ことにより位置ずれ量を求めることを特徴とする。

【０１０７】８．付記６の計測内視鏡装置において、２
画像のマッチングにより任意の点の２次元座標を求める
場合に、マッチングの信頼性を示す尺度をモニタ画面上
に表示することを特徴とする。

【０１０８】９．付記８の計測内視鏡装置において、２
画像のマッチングの信頼性が所定の値よりも低い場合
は、２画像のマッチングを手動操作に切り換えることを
特徴とする。

【０１０９】１０．付記６の計測内視鏡装置において、
２画像のマッチングは、２画像のうちマッチング点を指
示する１画像のみをモニタ画面上に表示することを特徴
とする。

【０１１０】１１．付記６の計測内視鏡装置において、
２画像のマッチングは、２画像のうち１画像上でマッチ
ング点を指示し、一方の画像へのマッチング点の探査は
エピポーララインに誤差幅をもたせた領域を自動探査す
ることを特徴とする。

【０１１１】１２．付記６の計測内視鏡装置において、
２画像のマッチングは、それぞれの画像上のマッチング
点の指示を手動で行うことを特徴とする。

【０１１２】１３．付記６の計測内視鏡装置において、
２画像のマッチングは、２画像のうち１画像上でマッチ
ング点を指示し、一方の画像へのマッチング点の探査
は、一方の画像上の略マッチング点の指示を手動で行
い、その後、略マッチング点の指示を中心としてｘ、ｙ
方向に±１０ピクセル以内の範囲を自動探査することを
特徴とする。

【０１１３】１４．内視鏡先端部に着脱自在に設けられ
た１対の対物レンズを有する光学アダプタと前記１対の
対物レンズによる２つの像が内視鏡本体に設けられた撮
像素子上の異なる位置に結像するように配置された内視
鏡および前記内視鏡画像を用いて画像処理により計測を
行う計測手段を有する計測内視鏡装置において、前記光
学アダプタの光学データを記録した記録媒体を有し、前
記計測手段は、前記記録媒体から前記光学データを読み
出す読み出し手段を有し、前記計測手段は、前記光学デ
ータに基づき画像処理演算を行う画像処理演算部を有す
ることを特徴とする計測内視鏡装置。

【０１１４】

【発明の効果】上述したように本発明の計測内視鏡装置
によれば、光学アダプタの各種光学データを記録媒体に
記録し、計測内視鏡装置でその値を読み込み、内視鏡本
体の撮像系の誤差を基に光学データを補正して座標変換
を用いたため、光学アダプターと内視鏡本体を任意に組
み合わせることが可能になり、さらに、光学アダプタの
生産性が向上し、また、計測精度のよい計測内視鏡装置
を低価格で提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す計測内視鏡装
置である計測内視鏡システムの全システム構成図。

【図２】図１の計測内視鏡システムのブロック構成図。

【図３】図１の計測内視鏡システムの内視鏡挿入部の先
端部拡大斜視図。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図。

【図５】図１の計測内視鏡システムにて生産測定治具に
よる光学データ測定状態の斜視図。

【図６】図１の計測内視鏡システムにおける幾何学的歪
みの補正前の画像と補正後の画像のピクセル配置図。

【図７】図１の計測内視鏡システムにおける補正前の画
像ピクセルと補正後の画像ピクセルを示す図。

【図８】図１の計測内視鏡システムにおけるステレオ計
測処理のフローチャート。

【図９】図８のステレオ計測処理でコールされるサブル
ーチンのフローチャートを示し、図９（Ａ）は、画像位
置設定処理のフローチャート、図９（Ｂ）は、画像補正
処理のフローチャート。

【図１０】図１の計測内視鏡システムにおける光学アダ
プタをマスタ撮像ユニットに装着して撮像される白色チ
ャートの画像を示す図。

【図１１】図１の計測内視鏡システムにおいて光学アダ
プタを本システムの内視鏡に装着して撮像される白色チ
ャートの画像を示す図。

【図１２】図１の計測内視鏡システムおよびマスタに対
する視野形状パターンを与える輝度波形であって、図１
２（Ａ）は、画像の垂直方向のＰＶ，ＰＶ′の輝度変
化、図１２（Ｂ）は、画像の水平方向のＰＨ，ＰＨ′の
輝度変化を示す図。

【図１３】図８のステレオ計測処理においてコールされ
るサブルーチンの計測処理のフローチャート。

【図１４】図１３の計測処理でコールされるサブルーチ
ンのフローチャートであって、図１４（Ａ）は、３次元
座標解析処理のフローチャート、図１４（Ｂ）は、パタ
ーンマッチング処理のフローチャート。

【図１５】図１の計測内視鏡システムを用いて深さ計測
状態のパイプの斜視図。

【図１６】図１５のパイプの計測部分の拡大図。

【図１７】図１の計測内視鏡システムを用いて長さ計測
状態のパイプの斜視図。

【図１８】図１の計測内視鏡システムを用いてくぼみ計
測状態のタービンブレードの斜視図。

【図１９】図１の計測内視鏡システムにおける３次元座
標解析処理の基本原理を説明するためのｘ，ｙ，ｚ軸を
もつ３次元座標系上の右，左２画像位置関係を示す図。

【図２０】図１の計測内視鏡システムにおける左右２画
面の画像をモニタ上に表示したステレオ計測画面を示す
図。

【図２１】本発明の第２の実施の形態の計測内視鏡シス
テムにおけるステレオ計測処理のフローチャート。

【図２２】図２１のステレオ計測処理においてコールさ
れるサブルーチンの計測処理のフローチャート。

【図２３】図１の計測内視鏡システムの表示方式の１例
における液晶モニタの表示画面を示す図であって、図２
３（Ａ）は、左右２画像を表示した状態、図２３（Ｂ）
は、左、または、右画像と処理メニュー画面とを表示し
た状態を示す。

【図２４】図１の計測内視鏡システムの表示方式の他の
例における撮像画像のエッジ部を抽出した左右画像を表
示したモニタ画面を示す図であって、図２４の（Ａ）
は、２画面の左右画像を表示した状態、図２４（Ｂ）
は、左右画像を重ねて表示した状態を示す。

【図２５】図１の計測内視鏡システムの表示方式の他の
例における液晶モニタの画面の左右の画像の表示例を示
し、図２５（Ａ）が左右の画像をそれぞれ左側と右側に
表示した状態を示し、図２５（Ｂ）が左右の画像を入れ
替えて表示した状態を示している。

【図２６】図１の計測内視鏡システムの表示方式の他の
例における液晶モニタに左右画像のインターレース表示
を行った例を示し、図２６（Ａ）に右画像をＴＶインタ
ーレース表示の偶数ラインで表示し、図２６（Ｂ）に左
画像を奇数ラインで表示する。

【図２７】本発明の第３の実施の形態の計測内視鏡シス
テムにおける幾何学的歪み補正テーブル作成のための座
標系を示す図。

【図２８】図２７の計測内視鏡システムにおける幾何学
的歪み補正テーブル作成のための光学系の像高を示す原
理図。

【図２９】図２７の計測内視鏡システムにおける幾何学
的歪み補正テーブル作成のための画像データ上の変換座
標を示す図。

【図３０】本発明に関連する実施の形態の計測内視鏡装
置としてのジェットエンジンのブレード検査システム構
成図。

【図３１】図３０のブレード検査システムにおけるブレ
ード画像を示す図であって、図３１（Ａ）は、基準位置
にあるブレードを示す図であり、図３１（Ｂ）は、ブレ
ード回転状態でのブレード画像を示す図。

【符号の説明】

１ ……計測内視鏡２ ……内視鏡（内視鏡本体）４ ……光学アダプタ２１，２２……対物レンズ３３ ……フロッピディスク（記録媒体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内視鏡先端部に着脱自在に設けられた１
対の対物レンズを有する光学アダプタと前記一対の対物
レンズによる２つの像が内視鏡本体に設けられた撮像素
子上の異なる位置に結像するように配置された内視鏡を
有しており、前記内視鏡画像を用いた画像処理により計
測を行う計測内視鏡装置において、少なくとも、前記光学アダプタの光学データを記録した
記録媒体から情報を読み込む処理と、前記内視鏡本体の撮像系の位置誤差を基に前記光学デー
タを補正する処理と、前記補正した光学データをもとに計測する画像を座標変
換する処理と、座標変換された２つの画像を基に２画像のマッチングに
より任意の点の３次元座標を求める処理と、を行う計測処理手段を有することを特徴とする計測内視
鏡装置。