2005 Fiscal Year Annual Research Report
オプティカルフローに着目した単一光学系内視鏡用立体視手法の開発
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15650027
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
福井 幸男 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (80311596)
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| Keywords | オプティカルフロー / ブロックマッチング / 内視鏡手術支援 / 3次元復元 |
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| Research Abstract |
腹腔・副鼻腔・関節等や脳神経外科領域の手術では、身体への影響を最小限に抑える低侵襲な手術を重視する方向になっており、その一つに内視鏡を用いた手術がある。しかしながら、内視鏡手術は術中の視野が狭く、術者に高度な技術を要求するため、術者の負担が大きいという欠点がある。
本研究では、内視鏡を用いた手術において、より安全な手技操作を可能とする視覚支援システムを開発する事を目的とし、内視鏡による撮像画像の動きを元に、内視鏡先端から撮影対象形状の各点までの距離を求め、その情報を術者に提示するシステムの開発を行った。対象物体の照度が内視鏡移動とともに変化するために、一般のオプティカルフロー抽出手法では精度が極端に悪いため、オプティカルフロー抽出手法を新たに開発した。まず、領域毎にオプティカルフローは滑らかに変化することを想定し、領域の境界を微分フィルターを使って求め、領域を分割した。次に、分割された領域毎にオプティカルフローの抽出を行った。これには明度差の絶対値の和を最小とするブロックを用い、領域を越える部分はブロックに含めないようにする変形ブロックマッチング法を新たに開発して用いた。内視鏡の移動には、平行移動成分と回転移動成分が含まれているがこれらの成分を抽出するために、奥行き情報の推定誤差が画像全体において最小二乗法的に小さくなるような統計処理を行った。得られた対象形状の3次元的情報を色相の違いで表現し、画像情報とともに提示するシステムとした。予め既知の形状、および、実際の内視鏡画像について本手法を適用し、おおまかな形状把握が可能であることが確認できた。内視鏡に近づきすぎると警告を出すような応用に適していることがわかった。問題点として、純粋に視軸方向の運動成分のみの運動状態では、抽出精度が悪くなる特異状態となることがわかり、前後の運動状態から推定する手法を付加することが望まれる。
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Research Products
(1 results)
