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(lái)，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(kāi)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)窺鏡插入形狀檢測(cè)裝置。在該內(nèi)窺鏡插入形狀檢測(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(kāi)了在內(nèi)窺鏡的插入部安裝有兩個(gè)傳感器的內(nèi)窺鏡裝置。在該內(nèi)窺鏡裝置中，以基端側(cè)的傳感器為基準(zhǔn)，檢測(cè)前端側(cè)的傳感器的位置、姿態(tài)?；藗?cè)的傳感器配置于彎曲部的基端附近，前端側(cè)的傳感器配置于前端硬性部上。通過(guò)檢測(cè)前端側(cè)的傳感器相對(duì)于基端側(cè)的傳感器的位置、姿態(tài)，計(jì)算彎曲部的彎曲角度、彎曲方向。并且，在專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了在內(nèi)窺鏡的插入部中安裝有多個(gè)陀螺儀的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置。在該內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置中，利用陀螺儀檢測(cè)內(nèi)窺鏡的插入部的預(yù)定部位 (安裝有陀螺儀的部位)的姿態(tài)。進(jìn)而，基于檢測(cè)到的預(yù)定部位處的姿態(tài)，檢測(cè)插入部的形狀?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2000-175862號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-319622號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)平11-19027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中，僅使用體腔內(nèi)的傳感器檢測(cè)彎曲部的彎曲角度、彎曲方向。 但是，實(shí)際的內(nèi)窺鏡的插入部具有撓性，插入部插入到體腔內(nèi)時(shí)的形狀為曲線狀。即，在該內(nèi)窺鏡裝置中，僅通過(guò)檢測(cè)彎曲部的彎曲角度、彎曲方向，是無(wú)法以高精度檢測(cè)出插入部插入體腔內(nèi)時(shí)的形狀的。在上述專利文獻(xiàn)3中，使用多個(gè)陀螺儀檢測(cè)內(nèi)窺鏡的插入部的形狀。但是，陀螺儀基于插入部移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力或科里奧利力來(lái)檢測(cè)插入部的預(yù)定部位處的姿態(tài)。因此， 在插入部未移動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)下，無(wú)法檢測(cè)形狀，插入部低速移動(dòng)時(shí)的檢測(cè)精度降低。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，而不會(huì)使裝置的結(jié)構(gòu)大型化、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(kāi)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中的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元的姿態(tài)；線形形狀檢測(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的形狀假定為尺寸與傳感器間尺寸相等的直線狀的鏈，來(lái)檢測(cè)所述內(nèi)窺鏡的所述插入部的檢測(cè)線形形狀；以及曲線形狀檢測(cè)部，其將各個(gè)所述傳感器單元之間的形狀假定為弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸相等的圓弧，來(lái)對(duì)由所述線形形狀檢測(cè)部檢測(cè)到的所述檢測(cè)線形形狀進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)檢測(cè)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(kāi)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(lái)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的形狀假定為尺寸與所述傳感器間尺寸相等的直線狀的鏈，來(lái)檢測(cè)所述內(nèi)窺鏡的所述插入部的檢測(cè)線形形狀；以及將各個(gè)所述傳感器單元之間的形狀假定為弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸相等的圓弧，來(lái)對(duì)檢測(cè)到的所述檢測(cè)線形形狀進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成檢測(cè)曲線形狀。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。


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)裝置的線形形狀檢測(cè)部檢測(cè)的檢測(cè)線形形狀的示意圖。圖7是說(shuō)明第一實(shí)施方式的線形形狀檢測(cè)部的鏈位置校正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)裝置的曲線形狀檢測(cè)部檢測(cè)的檢測(cè)曲線形狀的示意圖。圖9是示出利用第一實(shí)施方式的曲線形狀檢測(cè)部對(duì)檢測(cè)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)的方法的流程圖。圖10是說(shuō)明第一實(shí)施方式的曲線形狀檢測(cè)部的曲線插補(bǔ)部中的處理的示意圖。
圖11是說(shuō)明第一實(shí)施方式的曲線形狀檢測(cè)部的圓弧位置校正部中的處理的示意圖。圖12是示出本發(fā)明的第二實(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13是示出利用第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置的曲線形狀檢測(cè)部對(duì)檢測(cè)曲線形狀進(jìn)行檢測(cè)的方法的流程圖。圖14是說(shuō)明第二實(shí)施方式的曲線形狀檢測(cè)部的插補(bǔ)順序?qū)嵤┎恐械奶幚淼氖疽鈭D。圖15是說(shuō)明第二實(shí)施方式的曲線形狀檢測(cè)部的未插補(bǔ)鏈位置校正部中的處理的示意圖。圖16是本發(fā)明的第一變形例的內(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17是示出第一變形例的檢測(cè)內(nèi)窺鏡的插入部在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的形狀的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)參照?qǐng)D1至圖11說(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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2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& SN。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(kāi)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(kāi)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，以前端側(cè)方向?yàn)檎i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＜铀俣葌鞲衅鰽i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 Xi軸方向分量、Yi軸方向分量、Zi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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(shuō)明，以全局坐標(biāo)系的X軸方向?yàn)榇疟狈较颉８鱾€(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?lè)较驗(yàn)檎?。通過(guò)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，在各個(gè)傳感器單元Si的加速度傳感器Ai和地磁傳感器Bi中，連接著 I2C等串行總線5。串行總線5穿過(guò)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(lái)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(shuō)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Qi、βρ 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，從全局坐標(biāo)系C向局部坐標(biāo)系Ci的旋轉(zhuǎn)矩陣為數(shù)學(xué)式1
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其具備內(nèi)窺鏡(10)，其具有插入部(11)，該插入部(11)以沿長(zhǎng)度方向彼此離開(kāi)預(yù)定的傳感器間尺寸(I)的方式配置有多個(gè)傳感器單元(Si)；姿態(tài)檢測(cè)部(30)，其基于所述傳感器單元(Si)中的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元(Si)的姿態(tài)；線形形狀檢測(cè)部(40)，其基于由所述姿態(tài)檢測(cè)部(30)檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元 (Si)的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的形狀假定為尺寸與所述傳感器間尺寸(I) 相等的直線狀的鏈(TP，來(lái)檢測(cè)所述內(nèi)窺鏡(10)的所述插入部(11)的檢測(cè)線形形狀(61)； 以及曲線形狀檢測(cè)部(50、70)，其將各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的形狀假定為弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸(I)相等的圓弧(Lp，來(lái)對(duì)由所述線形形狀檢測(cè)部00)檢測(cè)到的所述檢測(cè)線形形狀(61)進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)檢測(cè)曲線形狀(65、81)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(1)，其中，所述曲線形狀檢測(cè)部(50、70)具備曲線插補(bǔ)部(51、71)，其針對(duì)各個(gè)所述鏈(TP進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)，形成各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的所述圓弧(Lj)；以及插補(bǔ)控制部(52、72)，其將所述曲線插補(bǔ)部(51、71)控制為對(duì)所有的所述鏈(Tp進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其中，所述曲線插補(bǔ)部(51、71)具備法線形成部(55、75)，其在以最靠基端側(cè)或最靠前端側(cè)的所述傳感器單元(S1An)的中心為原點(diǎn)的全局坐標(biāo)系(C)中，形成第一插補(bǔ)法線(Nlri)和第二插補(bǔ)法線(Nk)，所述第一插補(bǔ)法線(Nlri)通過(guò)由所述曲線插補(bǔ)部(51、71)進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)的對(duì)象的所述鏈(TP即插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的離所述全局坐標(biāo)(C)的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的端部即第一端點(diǎn)，并與所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)垂直，所述第二插補(bǔ)法線(Nk)通過(guò)所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的離所述全局坐標(biāo) (C)的所述原點(diǎn)較遠(yuǎn)一側(cè)的端部即第二端點(diǎn)，并垂直于與所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的離所述全局坐標(biāo)(C)的所述原點(diǎn)較遠(yuǎn)一側(cè)鄰接的所述鏈(TP即插補(bǔ)對(duì)象鄰接鏈(Tm)；中心確定部(57、77)，其計(jì)算由所述法線形成部(55、75)形成的所述第一插補(bǔ)法線 (Nk^1)與所述第二插補(bǔ)法線(Nk)的交點(diǎn)，或者計(jì)算所述第一插補(bǔ)法線(Nlri)與所述第二插補(bǔ)法線(Nk)之間的距離最小的兩點(diǎn)的中間點(diǎn)，并將所述交點(diǎn)或所述中間點(diǎn)確定為所述圓弧 (Lk)的中心(Ok)；以及圓弧形成部(59、79)，其形成所述圓弧(Lk)，該圓弧(Lk)的半徑(Rk)與所述中心(Ok)和所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的所述第一端點(diǎn)之間的距離相同，并且該圓弧以所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk) 的所述第一端點(diǎn)為起點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其中，所述曲線形狀檢測(cè)部(50)具備圓弧位置校正部(53)，該圓弧位置校正部(53)使通過(guò)所述曲線插補(bǔ)部(51)形成的各個(gè)所述圓弧(Lp平行移動(dòng)為與鄰接的所述圓弧(‘” LJ+1) 的圓弧邊界連續(xù)的狀態(tài)，對(duì)所述圓弧(Lj)的位置進(jìn)行校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其中，所述曲線插補(bǔ)部(71)是插補(bǔ)順序?qū)嵤┎?71)，該插補(bǔ)順序?qū)嵤┎?71)在以最靠基端側(cè)或最靠前端側(cè)的所述傳感器單元(S1An)的中心為原點(diǎn)的全局坐標(biāo)系(C)中，從離所述全局坐標(biāo)系(c)的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述鏈(τρ起依次進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)，形成所述圓弧 (Lj),所述曲線形狀檢測(cè)部(70)具備未插補(bǔ)鏈位置校正部(73)，該未插補(bǔ)鏈位置校正部 (73)每當(dāng)所述插補(bǔ)順序?qū)嵤┎?71)進(jìn)行一個(gè)所述鏈(TP的所述曲線插補(bǔ)時(shí)，使由未進(jìn)行曲線插補(bǔ)的所述鏈(TP即未插補(bǔ)鏈構(gòu)成的插補(bǔ)未完成部(8 平行移動(dòng)為與由通過(guò)所述曲線插補(bǔ)形成的所述圓弧(Lp構(gòu)成的插補(bǔ)完成部(8 邊界連續(xù)的狀態(tài)，對(duì)所述插補(bǔ)未完成部(85)的位置進(jìn)行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其中， 各個(gè)所述傳感器單元(Si)具備加速度傳感器(Ai),其在以所述傳感器單元(Si)的中心為原點(diǎn)并且X軸、Y軸、Z軸中的任意一個(gè)軸是軸方向與所述傳感器單元(Si)的所述中心處的所述內(nèi)窺鏡(10)的長(zhǎng)度方向一致的長(zhǎng)度方向軸的局部坐標(biāo)系(Ci)中，測(cè)量所述局部坐標(biāo)系(Ci)的所述原點(diǎn)處的加速度的三個(gè)軸方向分量；以及地磁傳感器(Bi),其在所述局部坐標(biāo)系(Ci)中，測(cè)量所述局部坐標(biāo)系(Ci)的所述原點(diǎn)處的地磁的三個(gè)軸方向分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其中，所述姿態(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(3 以全局坐標(biāo)系 (C)為基準(zhǔn)，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元(Si)的所述局部坐標(biāo)系(Ci)的繞鉛垂方向軸及繞各水平方向軸的旋轉(zhuǎn)角即三個(gè)姿態(tài)角(α” β” Yi),所述全局坐標(biāo)系(C)以最靠基端側(cè)或最靠前端側(cè)的所述傳感器單元(Si)的中心為原點(diǎn)，X軸、Y軸、Z軸中的任意一個(gè)軸是軸方向與鉛垂方向一致的所述鉛垂方向軸，所述鉛垂方向軸以外的兩個(gè)軸是配置于水平面上的所述水平方向軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)，其中， 所述姿態(tài)角計(jì)算部(3 具備第一角度計(jì)算部(34)，其基于由所述加速度傳感器(Ai)測(cè)量到的加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元(Si)的所述局部坐標(biāo)系(Ci)相對(duì)于所述全局坐標(biāo)系(C)的繞各個(gè)所述水平方向軸的兩個(gè)所述姿態(tài)角(α” β》；以及第二角度計(jì)算部(36)，其基于由所述地磁傳感器(Bi)測(cè)量到的地磁數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元(Si)的所述局部坐標(biāo)系(Ci)相對(duì)于所述全局坐標(biāo)系(C)的繞所述鉛垂方向軸的所述姿態(tài)角(L)。
9.一種內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟 利用在內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)中以沿長(zhǎng)度方向彼此離開(kāi)預(yù)定的傳感器間尺寸(I)的方式配置的多個(gè)傳感器單元(Si)進(jìn)行測(cè)量；基于所述傳感器單元(Si)中的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元(Si)的姿態(tài)； 基于檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元(Si)的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的形狀假定為尺寸與所述傳感器間尺寸⑴相等的直線狀的鏈(τρ，來(lái)檢測(cè)所述內(nèi)窺鏡(10)的所述插入部(11)的檢測(cè)線形形狀(61)；以及將各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的形狀假定為弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸(I)相等的圓弧(LP，來(lái)對(duì)檢測(cè)到的所述檢測(cè)線形形狀(61)進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成檢測(cè)曲線形狀(65、 81)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中， 對(duì)所述檢測(cè)線形形狀(61)進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成檢測(cè)曲線形狀的步驟(65、81)包括如下步驟對(duì)所有的所述鏈(τρ進(jìn)行如下處理針對(duì)各個(gè)所述鏈(τρ進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)，形成各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的所述圓弧知)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中， 針對(duì)各個(gè)所述鏈(τρ進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)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(Si、、)的中心為原點(diǎn)的全局坐標(biāo)系 (C)中，形成第一插補(bǔ)法線(Nlri)和第二插補(bǔ)法線(Nk)，所述第一插補(bǔ)法線(Nlri)通過(guò)進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)的對(duì)象的所述鏈(τρ即插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的離所述全局坐標(biāo)(C)的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的端部即第一端點(diǎn)，并與所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)垂直，所述第二插補(bǔ)法線(Nk)通過(guò)所述插補(bǔ)對(duì)象鏈的離所述全局坐標(biāo)的所述原點(diǎn)較遠(yuǎn)一側(cè)的端部即第二端點(diǎn)，并垂直于與所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的離所述全局坐標(biāo)(c)的所述原點(diǎn)較遠(yuǎn)一側(cè)鄰接的所述鏈(τρ即插補(bǔ)對(duì)象鄰接鏈(Tm)；計(jì)算所形成的所述第一插補(bǔ)法線(Nlri)與所述第二插補(bǔ)法線(Nk)的交點(diǎn)，或者計(jì)算所述第一插補(bǔ)法線(Nlri)與所述第二插補(bǔ)法線(Nk)之間的距離最小的兩點(diǎn)的中間點(diǎn)，并將所述交點(diǎn)或所述中間點(diǎn)確定為所述圓弧(Lk)的中心(Ok)；以及形成所述圓弧(Lk)，該圓弧(Lk)的半徑(Rk)與所述中心(Ok)和所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk) 的所述第一端點(diǎn)之間的距離相同，并且該圓弧以所述插補(bǔ)對(duì)象鏈(Tk)的第一端點(diǎn)為起點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中， 對(duì)所述檢測(cè)線形形狀(61)進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成檢測(cè)曲線形狀(65)的步驟包括如下步驟使針對(duì)各個(gè)所述鏈(TP進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)而形成的各個(gè)所述圓弧(Lp平行移動(dòng)為與鄰接的所述圓弧(LjfLjtl)的圓弧邊界連續(xù)的狀態(tài)，對(duì)所述圓弧(Lj)的位置進(jìn)行校正。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中，針對(duì)各個(gè)所述鏈(τρ進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)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(S1An)的中心為原點(diǎn)的全局坐標(biāo)系(C)中，從離所述全局坐標(biāo)系 (C)的所述原點(diǎn)較近一側(cè)的所述鏈(Tj)起依次進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)，形成所述圓弧(Lp ；對(duì)所述檢測(cè)線形形狀(61)進(jìn)行曲線插補(bǔ)，形成檢測(cè)曲線形狀(81)的步驟包括如下步驟每當(dāng)進(jìn)行一個(gè)所述鏈(τρ的所述曲線插補(bǔ)時(shí)，使由未進(jìn)行所述曲線插補(bǔ)的所述鏈(Tj) 即未插補(bǔ)鏈構(gòu)成的插補(bǔ)未完成部(8 平行移動(dòng)為與由通過(guò)所述曲線插補(bǔ)形成的所述圓弧 (Lj)構(gòu)成的插補(bǔ)完成部(8 邊界連續(xù)的狀態(tài)，對(duì)所述插補(bǔ)未完成部(8 的位置進(jìn)行校正。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中， 利用各個(gè)所述傳感器單元(Si)進(jìn)行測(cè)量的步驟包括如下步驟利用各個(gè)所述傳感器單元(Si)所具備的加速度傳感器(Ai),在以所述傳感器單元(Si) 的中心為原點(diǎn)并且X軸、Y軸、Z軸中的任意一個(gè)軸是軸方向與所述傳感器單元(Si)的所述中心處的所述內(nèi)窺鏡(10)的長(zhǎng)度方向一致的長(zhǎng)度方向軸的局部坐標(biāo)系(Ci)中，測(cè)量所述原點(diǎn)處的加速度的三個(gè)軸方向分量；以及利用各個(gè)所述傳感器單元(Si)所具備的地磁傳感器(Bi),在所述局部坐標(biāo)系(Ci)中， 測(cè)量所述原點(diǎn)處的地磁的三個(gè)軸方向分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中， 對(duì)各個(gè)所述傳感器單元(Si)的姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的步驟包括如下步驟以全局坐標(biāo)系(C)為基準(zhǔn)，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元(Si)的所述局部坐標(biāo)系(Ci)的繞鉛垂方向軸及繞各水平方向軸的旋轉(zhuǎn)角即三個(gè)姿態(tài)角(α” β” Yi),所述全局坐標(biāo)系(C) 以最靠基端側(cè)或最靠前端側(cè)的所述傳感器單元(S1An)的中心為原點(diǎn)，X軸、Y軸、Z軸中的任意一個(gè)軸是軸方向與鉛垂方向一致的所述鉛垂方向軸，所述鉛垂方向軸以外的兩個(gè)軸是配置于水平面上的所述水平方向軸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡(10)的插入部(11)的形狀檢測(cè)方法，其中， 計(jì)算繞所述鉛垂方向軸及繞各所述水平方向軸的三個(gè)姿態(tài)角(α” β” Yi)的步驟包括如下步驟基于由所述加速度傳感器(Ai)測(cè)量到的加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元(Si)的所述局部坐標(biāo)系(Ci)相對(duì)于所述全局坐標(biāo)系(C)的繞各所述水平方向軸的兩個(gè)所述姿態(tài)角(、、β,)；以及基于由所述地磁傳感器(Bi)測(cè)量到的地磁數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述傳感器單元(Si)的所述局部坐標(biāo)系(Ci)相對(duì)于所述全局坐標(biāo)系(C)的繞所述鉛垂方向軸的所述姿態(tài)角(Yi)。
全文摘要
內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)具備姿態(tài)檢測(cè)部(30)，其基于所述傳感器單元(Si)中的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)各個(gè)所述傳感器單元(Si)的姿態(tài)；以及線形形狀檢測(cè)部(40)，其基于由所述姿態(tài)檢測(cè)部(30)檢測(cè)到的各個(gè)所述傳感器單元(Si)的姿態(tài)，將各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的形狀假定為尺寸與所述傳感器間尺寸(I)相等的直線狀的鏈(Tj)，來(lái)檢測(cè)所述內(nèi)窺鏡(10)的所述插入部(11)的檢測(cè)線形形狀(61)。并且，內(nèi)窺鏡形狀檢測(cè)裝置(1)具備曲線形狀檢測(cè)部(50、70)，該曲線形狀檢測(cè)部(50、70)將各個(gè)所述傳感器單元(Si)之間的形狀假定為弧長(zhǎng)與所述傳感器間尺寸(I)相等的圓弧(Lj)，來(lái)對(duì)由所述線形形狀檢測(cè)部(40)檢測(cè)到的所述檢測(cè)線形形狀(61)進(jìn)行曲線插補(bǔ)，并對(duì)檢測(cè)曲線形狀(65、81)進(jìn)行檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B1/00GK102481089SQ201180003546
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
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