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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김민영.
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 경북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2016
광추적기와 내부 비전센서를 이용한 수술도구의 3차원 자세 및 위치 추적 시스템
조영진
,
오현민
,
김민영
제어로봇시스템학회 논문지
2016.08
학술저널
내부 및 외부 비젼 센서를 이용한 수술도구의 3 차원 자세 및 위치 추적 시스템
조영진
,
김민영
제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집
2016.03
학술대회자료
Kalman filter-based posture tracking system of surgical instruments with internal vision sensor and optical tracker : 칼만필터 기반 내부 비젼센서와 광추적기를 이용한 수술도구의 자세 및 위치 추적 시스템
조영진
전자공학부
2016.01
학위논문
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영상기반 수술 내비게이션이란 화부와 수술도구 사이의 관계를 실시간으로 규정함으로 시술자가 환부에 접근시 편의성과 안전성을 높여주는 시스템을 말한다. 일반적으로 수술 내비게이션은 추적기, 작업용 컴퓨터, 마커와 같은 추적되는 도구로 구성되어 있다. 그 중, 가장 중요하면서 필수적인 요소는 바로 추적 방법이다. 초음파, 자기장, 광학 등을 이용한 추적 방식이 있지만, 일반적으로 정확도가 높은 광학 방식을 이용하여 수술도구를 추적하게 된다. 하지만 광학식의 경우 추적기와 수술도구 사이의 시야가 항상 유지되어야 하며, 의사의 손이나 다른 장애물에 의해 수술도구가 가려지게 되는 경우 수술도구를 더 이상 추적할 수 없는 Occlusion이 발생하게 된다. Occlusion을 보완하기 위해 기존에 IMU센서를 융합한 사례가 있다. 하지만 IMU센서를 사용하는 융합방식의 경우 수술도구의 자세 추적에 초점이 맞추어져 있다. 따라서 본 논문에서는 Occlusion 상황에서 수술도구의 자세뿐만 아니라 위치까지 추적할 수 있는 방법을 제안한다. 시스템 구성을 위해 수술도구에 3D 마커와 단일 비젼센서를 부착하고 환부 주변에 2D 마커를 부착하였다. 좌표축 정렬을 통해 시스템을 구성하는 각 요소들의 좌표계를 추적기의 좌표계를 기준으로 표현하고 Occlusion 발생시 단일 비젼센서를 이용하여 환부 주변에 부착되어 있는 2D 마커를 추적함으로써 지속적으로 자세와 위치 정보를 받아올 수 있도록 구성하였다.
목차
Ⅰ. Introduction··································11.1 Research background···························11.2 Electromagnetic navigation systems················31.3 Vision-based navigation systems··················41.4 Research purpose ····························6Ⅱ. Proposed 3D posture tracking system·············92.1 System configuration··························92.2 System calibration ··························112.2.1 Coordinates calibration between marker to internal vision sensor································112.2.2 Internal vision sensor calibration···············162.2.3 Pivot calibration··························192.3 Visual tracking system for surgical instruments········202.3.1 Tracking using an optical tracker···········202.3.2 Tracking using an internal vision sensor······222.4 Sensor fusion using Kalman filter ·················25Ⅲ. Experiments and Results·······················293.1 Internal vision sensor calibration result···············333.2 Coordinates calibration result·······················383.3 Orientation accuracy·····························423.5 Integrated experiment ···························54Ⅳ. Conclusion and Future work····················57References··································59Abstract····································63
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