Título :	Calibración de un proyector laser con un sistema de navegación óptica para la superposición de imágenes sobre anatomías para IGS
Autor(es):	Juan Carlos Gutierrez Zuñiga
Palabras clave:	Calibración de cámaras Camera calibration Cirugía guiada por imagen Image guided surgery Localizador óptico Optical tracker
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	jun-2016
Facultad:	Facultad de Informática
Programa académico:	Maestría en Ciencias de la Computación
Resumen:	En diversas aplicaciones de visión por computadora, existe la necesidad de calibrar los sistemas de coordenadas de los diferentes elementos involucrados uno respecto al otro con el fin de tener una perspectiva apropiada de los objetos en la escena. En el campo de la Cirugía Asistida por Computadora (CAS) en muchas ocasiones se encuentra este tipo de problema, tal es el caso de aplicaciones como la navegación de herramientas quirúrgicas, la robótica quirúrgica, etc. En este trabajo se propone la calibración de un dispositivo de proyección laser para la superposición de imágenes (IOD) con un sistema de navegación óptica (localizador óptico) con la finalidad de brindar la posibilidad de proyectar imágenes sobre anatomías con una adecuada perspectiva de la posición de dichas imágenes en la escena. La calibración del proyector laser consiste en calcular una transformada en coordenadas homogéneas desde un marcador fiducial colocado en la carcasa del proyector hacia su propio centro de proyección de imágenes. Para tales propósitos se presenta también la calibración de una cámara web donde se utiliza una metodología que es la base para la calibración del proyector laser. La metodología utilizada en este trabajo consiste en la extracción de puntos de un tablero de calibración con el localizador óptico y con la cámara web; posteriormente se utiliza el método de par de puntos para obtener la transformada entre ambos sistemas, lo que permite calcular la transformada de calibración. En el procedimiento es necesario la calibración de una herramienta mediante el método de pivoteo; esta herramienta sirve como puntero para la extracción de esquinas del tablero de calibración respecto al localizador óptico. Como resultado, se obtiene una calibración que permite realizar un seguimiento de la posición del proyector laser dentro del espacio de trabajo de un localizador óptico. Este procedimiento permitirá utilizar el método propuesto para calibrar diferentes herramientas de navegación como instrumentos de ablación quirúrgica, agujas de inserción quirúrgica o instrumentos que tienen un sistema video-métrico adjunto, utilizados en laparoscopia. In various applications of computer vision, there is the need to calibrate the coordinate systems of different elements respect to one another in order to have a proper perspective of the objects in the scene. In the field of Computer Assisted Surgery (CAS) in many times is found this kind of problem, such is the case of applications as the surgical tools navigation, surgical robotics, etc. In this work the calibration of a laser projection device for image overlay (IOD) is proposed with an optical navigation system (stereo-tracker) in order to provide the possibility to project images on anatomies with a proper perspective of the position of such images in the scene. The laser projector calibration consists in to calculate a transformed in homogeneous coordinates from a fiducial marker placed on the laser projector to its own center of projection. For such purposes it is also presented the calibration of a webcam where a methodology that is the basis for calibrating the laser projector is used. The methodology used in this work consists in to extract points from a calibration board with the stereo-tracker and the webcam; subsequently the pair point method is used to obtain the transform between the two systems, which allows calculating the calibration transform. In the procedure, the calibration of a tool by the method of pivoting is required; this tool is used as a pointer for extracting of corners of the calibration board respect to the stereo-tracker. As a result, a calibration that allows tracking the position of the laser projector in the workspace of an optical finder is obtained. This procedure will allow using the proposed method to calibrate different navigation tools such as surgical ablation instruments, surgical insertion needles or instruments with an attached video-metric system that are used in laparoscopy.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/287
Aparece en:	Maestría en Ciencias de la Computación

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