縫合糸の対話的知覚のための自己教師あり学習と自律的な縫合糸端短縮
Self-Supervised Learning for Interactive Perception of Surgical Thread for Autonomous Suture Tail-Shortening
ステレオカメラと学習ベースの2D検出を用いて縫合糸を3D追跡し、組織を通した糸の引き抜きによる「端短縮」作業を自律的に行う手法を提案した。
著者: Vincent Schorp, Will Panitch, Kaushik Shivakumar, Vainavi Viswanath, Justin Kerr, Yahav Avigal, Danyal M Fer, Lionel Ott, Ken Goldberg
分類: cs.RO, cs.AI
原文アブストラクト
Accurate 3D sensing of suturing thread is a challenging problem in automated surgical suturing because of the high state-space complexity, thinness and deformability of the thread, and possibility of occlusion by the grippers and tissue. In this work we present a method for tracking surgical thread in 3D which is robust to occlusions and complex thread configurations, and apply it to autonomously perform the surgical suture "tail-shortening" task: pulling thread through tissue until a desired "tail" length remains exposed. The method utilizes a learned 2D surgical thread detection network to segment suturing thread in RGB images. It then identifies the thread path in 2D and reconstructs the thread in 3D as a NURBS spline by triangulating the detections from two stereo cameras. Once a 3D thread model is initialized, the method tracks the thread across subsequent frames. Experiments suggest the method achieves a 1.33 pixel average reprojection error on challenging single-frame 3D thread reconstructions, and an 0.84 pixel average reprojection error on two tracking sequences. On the tail-shortening task, it accomplishes a 90% success rate across 20 trials. Supplemental materials are available at https://sites.google.com/berkeley.edu/autolab-surgical-thread/ .
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