一个改进的摄像机模型用于斜视腹腔镜:高反射精度,独立于望远镜旋转

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 手术技术 手术技术
• 计算机视觉 计算机视觉

背景情况:

• 在腹腔镜手术中,斜视腹腔镜对于狭窄的解剖区域至关重要.
• 望远镜的旋转会改变相机参数,影响增强现实 (AR) 模型的再投影精度.
• 精确的摄像头校准对于可靠的AR在图像引导干预中至关重要.

研究的目的:

• 开发一种可适应的摄像机模型,用于斜视腹腔镜.
• 为了在广泛的望远镜旋转角度中实现高反射精度.
• 为了增强图像引导腹腔镜手术中的AR应用.

主要方法:

• 通过对望远镜广泛旋转 (320°) 的校准来获得相机参数.
• 开发了用于定期更改相机参数的插值模型.
• 通过重新投射棋盘角点并计算根-平均-正方形再投影错误 (RMSEs) 来验证模型.

主要成果:

• 实现低RMSEs (传统的2.8±0.7像素,COTT腹腔镜的3.6±0.7像素) 独立于旋转角度.
• 世界坐标误差是最小的 (分别为0.3±0.1毫米和0.4±0.1毫米).
• 对于两种腹腔镜类型,最坏情况下的误差仍然低于9像素 (0.8毫米).

结论:

• 这种新型摄像机模型显著提高了斜视腹腔镜的再投影精度.
• 该模型在不同的望远镜旋转角度中具有稳定性,适用于各种腹腔镜类型.
• 这一进步对于精确的AR在使用灵活腹腔镜的图像引导干预中至关重要.