反復PnP法と血管介入ロボットナビゲーションのための3D-2D画像位置合わせへの応用
Iterative PnP and its application in 3D-2D vascular image registration for robot navigation
血管介入ロボット向けに、外れ値に頑健で非剛体形状も扱えるリアルタイム3D-2D画像位置合わせアルゴリズムを提案し、反復PnP問題として定式化して高精度・高速な位置合わせを実現した。
著者: Jingwei Song, Keke Yang, Zheng Zhang, Meng Li, Tuoyu Cao, Maani Ghaffari
分類: cs.RO, eess.IV
原文アブストラクト
This paper reports on a new real-time robot-centered 3D-2D vascular image alignment algorithm, which is robust to outliers and can align nonrigid shapes. Few works have managed to achieve both real-time and accurate performance for vascular intervention robots. This work bridges high-accuracy 3D-2D registration techniques and computational efficiency requirements in intervention robot applications. We categorize centerline-based vascular 3D-2D image registration problems as an iterative Perspective-n-Point (PnP) problem and propose to use the Levenberg-Marquardt solver on the Lie manifold. Then, the recently developed Reproducing Kernel Hilbert Space (RKHS) algorithm is introduced to overcome the ``big-to-small'' problem in typical robotic scenarios. Finally, an iterative reweighted least squares is applied to solve RKHS-based formulation efficiently. Experiments indicate that the proposed algorithm processes registration over 50 Hz (rigid) and 20 Hz (nonrigid) and obtains competing registration accuracy similar to other works. Results indicate that our Iterative PnP is suitable for future vascular intervention robot applications.
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