論文の概要: Dense 3D Reconstruction Through Lidar: A Comparative Study on Ex-vivo Porcine Tissue

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10709v1
• Date: Fri, 19 Jan 2024 14:14:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-22 15:45:24.357196
• Title: Dense 3D Reconstruction Through Lidar: A Comparative Study on Ex-vivo Porcine Tissue
• Title（参考訳）: ライダーによる高密度3次元再構築 : ブタ前生組織の比較検討
• Authors: Guido Caccianiga, Julian Nubert, Marco Hutter, Katherine J. Kuchenbecker
• Abstract要約: 研究者たちは、視覚に基づく手術支援のための深度検知と3D再構成を積極的に研究している。 腹腔鏡下手術では, リアルタイム, 正確, 堅牢な3次元表示が困難である。 この研究は、3Dレーザーによる飛行時間センサーが解剖学的表面の再構成を行うことができる品質を徹底的に特徴付けるために、生き残ったブタの組織を定量的に検査する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.786601606755013
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: New sensing technologies and more advanced processing algorithms are transforming computer-integrated surgery. While researchers are actively investigating depth sensing and 3D reconstruction for vision-based surgical assistance, it remains difficult to achieve real-time, accurate, and robust 3D representations of the abdominal cavity for minimally invasive surgery. Thus, this work uses quantitative testing on fresh ex-vivo porcine tissue to thoroughly characterize the quality with which a 3D laser-based time-of-flight sensor (lidar) can perform anatomical surface reconstruction. Ground-truth surface shapes are captured with a commercial laser scanner, and the resulting signed error fields are analyzed using rigorous statistical tools. When compared to modern learning-based stereo matching from endoscopic images, time-of-flight sensing demonstrates higher precision, lower processing delay, higher frame rate, and superior robustness against sensor distance and poor illumination. Furthermore, we report on the potential negative effect of near-infrared light penetration on the accuracy of lidar measurements across different tissue samples, identifying a significant measured depth offset for muscle in contrast to fat and liver. Our findings highlight the potential of lidar for intraoperative 3D perception and point toward new methods that combine complementary time-of-flight and spectral imaging.
• Abstract（参考訳）: 新しいセンシング技術と高度な処理アルゴリズムは、コンピュータ統合手術を変革している。 視覚支援のための深部センシングと3次元再構成を積極的に研究している研究者はいるが、最小限の侵襲的手術のために、リアルタイムで正確でロバストな腹腔の3d表現を実現するのは難しい。 そこで本研究では, 生鮮ブタの組織を定量的に測定し, 3dレーザーを用いた飛行時間センサ(lidar)を用いて解剖学的表面再構成を行った。 地表面形状を商用レーザースキャナーで捕捉し, 得られた符号付き誤差場を厳密な統計ツールを用いて解析する。 最新の画像からの学習に基づくステレオマッチングと比較すると、時間飛行センシングは高精度、処理遅延の低減、フレームレートの向上、センサ距離に対する堅牢性の向上、照明の低下を示す。 さらに, 近赤外光透過によるlidar測定の精度の悪影響について検討し, 脂肪や肝臓とは対照的に, 筋の奥行きオフセットを有意な測定値と同定した。 本研究は, 術中3次元知覚におけるライダーの可能性と, 飛行時間と分光画像の相補的組み合わせによる新しい方法への展望を明らかにする。

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