論文の概要: Intrinsic Tolerance in C-Arm Imaging: How Extrinsic Re-optimization Preserves 3D Reconstruction Accuracy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.14031v1
• Date: Sat, 14 Mar 2026 17:12:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.560674
• Title: Intrinsic Tolerance in C-Arm Imaging: How Extrinsic Re-optimization Preserves 3D Reconstruction Accuracy
• Title（参考訳）: C-Arm画像における内在的寛容性 : 内在的再最適化が3次元再構成精度に及ぼす影響
• Authors: Lin Li, Benjamin Aubert, Paul Kemper, Aric Plumley,
• Abstract要約: C-arm fluoroscopyの3D再構成は、正確な内因性校正に依存している。 本研究は,外因性パラメータを再最適化することにより,高精度な復元精度を確保する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8871310576396154
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: \textbf{Purpose:} C-arm fluoroscopy's 3D reconstruction relies on accurate intrinsic calibration, which is often challenging in clinical practice. This study ensures high-precision reconstruction accuracy by re-optimizing the extrinsic parameters to compensate for intrinsic calibration errors. \noindent\textbf{Methods:} We conducted both simulation and real-world experiments using five commercial C-arm systems. Intrinsic parameters were perturbed in controlled increments. Focal length was increased by 100 to 700 pixels ($\approx$20 mm to 140 mm) and principal point by 20 to 200 pixels. For each perturbation, we (1) reconstructed 3D points from known phantom geometries, (2) re-estimated extrinsic poses using standard optimization, and (3) measured reconstruction and reprojection errors relative to ground truth. \noindent\textbf{Results:} Even with focal length errors up to 500 pixels ($\approx$100 mm, assuming a nominal focal length of $\sim$1000 mm), mean 3D reconstruction error remained under 0.2 mm. Larger focal length deviations (700 pixels) elevated error to only $\approx$0.3 mm. Principal point shifts up to 200 pixels introduced negligible reconstruction error once extrinsic parameters were re-optimized, with reprojection error increases below 0.5 pixels. \noindent\textbf{Conclusion:} Moderate errors in intrinsic calibration can be effectively mitigated by extrinsic re-optimization, preserving submillimeter 3D reconstruction accuracy. This intrinsic tolerance suggests a practical pathway to relax calibration precision requirements, thereby simplifying C-arm system setup and reducing clinical workflow burden without compromising performance.
• Abstract（参考訳）: \textbf{Purpose:} C-arm fluoroscopyの3D再構成は正確な内因性校正に依存しており、臨床ではしばしば困難である。 本研究は,内因性校正誤差を補正するために外因性パラメータを再最適化することにより,高精度な再構成精度を保証する。 5つの商用C-アームシステムを用いてシミュレーションと実世界の実験を行った。 内在パラメータは制御インクリメントで摂動された。 焦点長は100から700ピクセル(20mmから140mm)、主点は20から200ピクセルに増加した。 それぞれの摂動に対して,(1)既知のファントム測地から3次元点を再構成し,(2)標準最適化による外在的ポーズを再推定し,(3)地中真実に対する再構成と再投射誤差を測定した。 \noindent\textbf{Results:} 焦点長誤差が最大500ピクセル($100 mm, 名目焦点長$\sim$1000 mm)であっても、3D再構成誤差は0.2mm以下であった。 より大きな焦点距離偏差(700ピクセル)は、誤差をわずか$\approx$0.3 mmに引き上げた。 最大200ピクセルまでの主点シフトは、外部パラメータが再最適化されると無視可能な再構成誤差を導入し、再投影誤差は0.5ピクセル以下になった。 \noindent\textbf{Conclusion:} 内在的キャリブレーションにおけるモードエラーは、外在的再最適化によって効果的に軽減され、サブミリ波3D再構成精度が保たれる。 この本質的な耐性は、キャリブレーション精度の要求を緩和し、C-armシステムの設定を簡素化し、パフォーマンスを損なうことなく、臨床ワークフローの負担を軽減するための実践的な経路を示唆している。

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