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1 PRISME - Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique

Abstract : The work presented in this manuscript is related to the visual servoing of a surgical light. This is a collaborative study between MAQUET SAS and PRISM laboratory University of Orléans. Surgical light provides the surgical team enough lighting to perform their activities. The positioning of this equipment during the operation is arduous and leads frequently to disagreement between members of the team. Solutions already developed to solve this problem do not offer satisfaction in reason of the high interaction between the system and the team. This work aims to propose a surgical light visually served which do not require explicit information and which is operational whatever the kind of surgery. It consists in an -intelligent- system able to designate by itself the region where the surgeon is working on, and which is also -autonomous-, that is to say the system can move to this target. These two points correspond to the problematic of this study. To make the operating light -intelligent- we propose an architecture based on the recognition of specific objects : blood, skin, steriled field, instruments. To achieve this we fuse shape, color and movement attributes. We solve the inhomogeneity problem of images due to high illumination thanks to an intermediate fusion step. Once all the objects are recognized we carry out the designation thanks to the decision theory. The -autonomous- part of the system consists in a 2D visual servoing loop that makes possible the convergence of the surgical light to the region of interest. A prototype has been realized during this work, which enabled us to validate the proposed approach in a real environment.

Résumé : Les travaux présentés dans ce manuscrit traitent de l’asservissement visuel d’un éclairage opératoire. Il s’agit d’une thèse CIFRE soutenue par l’entreprise MAQUET SAS et en collaboration avec le Laboratoire PRISME de l’Université d’Orléans. Les éclairages opératoires offrent à l’équipe chirurgicale des conditions d’éclairement suffisantes pour leur permettre d’accomplir leurs gestes. Leur positionnement est difficile en cours d’intervention et engendre fréquemment des heurts entre les membres de l’équipe. Les solutions déjà développées pour résoudre ce problème ne donnent pas satisfaction en raison de l’interaction forte entre le système et l’équipe chirurgicale. Nous proposons dans cette étude un éclairage opératoire asservi visuellement ne nécessitant pas d’information explicite, et opérationnel quel que soit le type de chirurgie. Il s’agit d’un système -intelligent- autrement dit capable de désigner de lui-même la zone où éclairer et -autonome-, c’est-à-dire apte à se déplacer seul une fois les coordonnées de la cible connues. Ces deux points constituent la problématique de cette étude. Pour rendre -intelligent- l’éclairage opératoire, nous proposons un processus de désignation basé sur la reconnaissance d’objets spécifiques : le sang, la peau, les champs stériles et les instruments. Pour ce faire nous utilisons une fusion des attributs forme, couleur et mouvement basée sur le cadre crédibiliste. Nous résolvons les problèmes d’inhomogénéité de l’image dus à la puissance de l’éclairement par l’ajout d’une étape de fusion intermédiaire. Une fois l’ensemble des objets reconnus, nous procédons à la désignation de la zone à éclairer à l’aide de la théorie de la décision. L’autonomie du système est quant à elle assurée par une boucle d’asservissement visuel 2D, qui permet de faire converger l’éclairage vers la zone précédemment désignée. Nous avons réalisé au cours de cette étude un prototype quia permis de valider l’approche dans des conditions réelles.

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Keywords : Visual servoing Recognition of specific objects

Mots-clés : Reconnaissance d-objets spécifiques Asservissement visuel





Autor: Aurélien Gauvin -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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