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Laparoscopic Tool Tracking Method for Augmented Reality Surgical Applications

机译：增强现实手术应用的腹腔镜工具跟踪方法

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Vision-based tracking of laparoscopic tools offers new possibilities for improving surgical training and for developing new augmented reality surgical applications. We present an original method to determine not only the tip position, but also the orientation of a laparoscopic tool respect to the camera coordinate frame. A simple mathematical formulation shows how segmented tool edges and camera field of view define the tool 3D orientation. Then, 3D position of the tool tip is determined by image 2D coordinates of any known point of the tool and by tool's diameter. Accuracy is evaluated in real image sequences with known ground truth. Results show a positioning error of 9,28 mmRMS, what is explained by inaccuracies in the estimation of tool edges. The main advantage of proposed method is its robustness to occlusions of the tool tip.
机译：基于视觉的腹腔镜工具跟踪为改善手术培训和开发新的增强现实手术应用提供了新的可能性。我们提出了一种新颖的方法，不仅可以确定尖端位置，还可以确定腹腔镜工具相对于相机坐标系的方向。一个简单的数学公式显示了分割后的工具边缘和相机视场如何定义工具3D方向。然后，通过工具的任何已知点的图像2D坐标以及工具的直径确定工具尖端的3D位置。在具有已知地面真实性的真实图像序列中评估准确性。结果显示定位误差为9.28 mmRMS，这是由于刀具边缘估计不准确所致。所提出的方法的主要优点是其对刀尖的遮挡具有鲁棒性。

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