Visuelle 3D-Lagebestimmung der DLR-Sensorzange für die endoskopische Chirurgie

Abstract

Computer- und robotergestützte minimalinvasive Chirurgie stellt höchste Anforderungen an die Robotik sowie an Instrumente und Mensch-Maschine-Schnittstellen. In dieser Arbeit wird zur Unterstützung eines solchen Szenarios die 3D-Lage eines chirurgischen Instruments im Bild bestimmt und dieses wenn möglich, schritthaltend verfolgt. Dabei werden drei verschiedene Herangehensweisen untersucht, um die exakte Position und Orientierung der Sensorzange zu ermitteln. Im ersten Ansatz wird auf die Bildverarbeitungs-Bibliothek Halcon zurückgegriffen, die auf der Grundlage eines geometrischen Modells der Sensorzange die Lageschätzung durchführt. Im weiteren Verfahren werden verschiedene Muster für Marker, welche die Lageschätzung vereinfachen sollen, erarbeitet und untersucht. Die Bestimmung der Lage wird in diesem Schritt aufgrund der Korrespondenzen von 2D-Bild- zu 3D-Objektpunkten mit einem monokularen Kamerasystem durchgeführt. Abschließend wird der am DLR eingesetzte, auf Kanten basierende Lageschätzer in Betrieb genommen und an die Problemstellung angepasst.