• 한국CDE학회논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.246-253
• /
• 2015

In this paper, we propose calibration methods that can be applied to the markerless surgical robotic system for Intracerebral Hematoma (ICH) Surgery. This surgical robotic system does not require additional process of patient imaging but only uses CT images that are initially taken for a diagnosis purpose. Furthermore, the system applies markerless registration method other than using stereotactic frames. Thus, in overall, our system has many advantages when compared to other conventional ICH surgeries in that they are non-invasive, much less exposed to radiation exposure, and most importantly reduces a total operation time. In the paper, we specifically focus on the application of calibration methods and their verification which is one of the most critical factors that determine the accuracy of the system. We implemented three applications of calibration methods between the coordinates of robot's end-effector and the coordinates of 3D facial surface scanner, based on the hand-eye calibration method. Phantom tests were conducted to validate the feasibility and accuracy of our proposed calibration methods and the surgical robotic system.

• 전자공학회논문지
• /
• 제53권1호
• /
• pp.118-125
• /
• 2016

본 논문에서는 얼굴 영역 수술용 네비게이션을 위한 스테레오 비전과 CT 영상을 이용하여 환자-영상 간 정합(Image to patient registration) 알고리즘의 성능을 평가한다. 환자 영상 간 정합은 스테레오 비전 영상의 특징점 추출과 이를 통한 3차원 좌표 계산, 3차원 좌표와 3차원 CT 영상과의 정합 과정을 거친다. 스테레오 비전 영상에서 3가지 얼굴 특징점 추출 방법과 3가지 정합 방법을 사용하여 생성될 수 있는 5가지 조합 중 정합 정확도가 가장 높은 방법을 평가한다. 또한 머리의 회전에 따라 환자 영상 간 정합의 정확도를 비교한다. 실험을 통해 머리의 회전 각도가 약 20도의 범위 내에서 Active Appearance Model과 Pseudo Inverse Matching을 사용한 정합의 정확도가 가장 높았으며, 각도가 20도 이상일 경우 Speeded Up Robust Features와 Iterative Closest Point를 사용하였을 때 정합 정확도가 높았다. 이 결과를 통해 회전각도가 20도 범위 내에서는 Active Appearance Model과 Pseudo Inverse Matching 방법을 사용하고, 20도 이상의 경우 Speeded Up Robust Features와 Iterative Closest Point를 이용하는 것이 정합의 오차를 줄일 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제32권3호
• /
• pp.191-197
• /
• 2019

조선 및 해양플랜트 산업은 복합 및 대형화됨에 따라 유지보수 및 검사 시스템이 중요해지고 있다. 최근 작업자의 작업이해도 향상과 효율을 높이기 위해 증강현실기반 유지보수 및 검사 시스템이 많이 주목받고 있는데, 증강되는 모델과 현실정보 간의 정확한 정합이 이루어지지 않아 작업에 오히려 혼동을 초래하는 일이 자주 발생한다. 이를 위하여 실모델에 특정 이미지를 부착하는 마커 기반 증강현실 기술이 사용되었으나, 조선 및 해양플랜트 산업 특성상 마커의 훼손 가능성이 있으며, 카메라가 명확히 마커 전체를 검출할 수 있어야 하기 때문에 작업자와 마커 간의 충분한 공간을 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 기존 증강현실 시스템의 한계점을 극복하기 위하여 마커리스 기반 증강현실을 활용하여 조선 및 해양플랜트 산업에서 가장 많은 공정을 차지하고 있는 파이프 시스템을 대상으로 정확하게 실 모델을 인식하고 해당 모델에 가상 CAD모델을 정합하는 방법론에 대해 연구하였다. 본 시스템을 통해 현실 작업자의 자세와 제한적인 환경에 따른 증강모델의 비틀림 현상을 개선하고 작업 이해에 혼동을 주는 현상을 없앨 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한견주관절학회:학술대회논문집
• /
• 대한견주관절학회 2009년도 제17차 학술대회
• /
• pp.174-174
• /
• 2009

The acromioclavicular-hook-plate is one of the surgical treatments for distal clavicle fracture and traumatic acromioclavicular (AC) joint dislocation. Although this procedure can obtain rigid and accurate anatomical reduction of the AC joint, secondary widening of the hook-hole in the acromion is often seen during postoperative follow-up. This complication is owing to the high-degree of mobility of the AC joint. Therefore, it is important to evaluate the effect on these complications due to the position of the hook-hole. The purpose of the present study is to investigate three-dimensionally the effect due to the position of the hook-hole during arm abduction motion. We studied in vivo and three-dimensional kinematics of the normal shoulder joint with use of a markerless bone-registration technique. Magnetic resonance images of 14 shoulders of 7 healthy volunteers were acquired in 7 positions between $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$ of abduction. We created three-dimensional computer models of the bones and the acromioclavicular-hook-plate. Based on the three-dimensional kinematics data, we simulated the widening of the hook-hole each different positioning of the hook-hole. The widths of the hook-holes almost linearly increased. And these widths significantly increased, when we put the hook-hole on the acromion from AC joint to 20 mm and 25 mm posterior position.

• 대한견주관절학회:학술대회논문집
• /
• 대한견주관절학회 2009년도 제17차 학술대회
• /
• pp.43-43
• /
• 2009

Glenohumeral ligaments play an important role in stabilizing the shoulder. However, it is impossible to know how they function in vivo during shoulder motion. To help elucidate this stabilizing role, we conducted in vivo three-dimensional kinematics of the normal shoulder joint using a markerless bone-registration technique. Magnetic resonance images of 14 shoulder joints of 7 healthy volunteers were acquired for 7 isometric abduction positions between $0^{\circ}$ and $180^{\circ}$. We then calculated three-dimensional shortest paths between the origin and insertion of each ligament based on anatomical study in each abduction position. At $0^{\circ}$ of abduction, the posterior band of the coracohumeral ligament displayed the maximum length. At $30^{\circ}$ of abduction, the superior glenohumeral ligament displayed the maximum length. At $60^{\circ}$ of abduction, the anterior band of the coracohumeral ligament and the middle glenohumeral ligament displayed the maximum length. At $120^{\circ}$ of abduction, the anterior band of the inferior glenohumeral ligament displayed the maximum length. We think that the maximum length of these results is an important influence on the function of the soft tissue stabilizer.

• 대한전자공학회논문지SP
• /
• 제48권4호
• /
• pp.49-58
• /
• 2011

일반적으로 사용되는 마커 기반의 증강현실 시스템은 카메라 입력영상 내에 마커가 항상 존재해야 한다는 제한 때문에 사용자의 접근에 불편을 준다. 때문에 최근 배경 영상에서 취득할 수 있는 객체를 자연 마커로 생성한 시스템이나 배경 영상의 특징을 이용해 기하학적 지도를 작성하여 가상의 객체 정합에 이용한 증강현실 시스템들이 관심을 끌고 있다. 본 논문에서는 카메라 입력 영상에서 동일 평면상에 존재하는 특징들을 검출하고, 이를 추적함으로써 카메라 위치 정보를 추정하는 증강현실 시스템을 제안한다. 또한 특징점 추적에 사용된 추적 방법은 카메라에서 취득한 영상 밖으로 특징점이 벗어날 경우 더 이상 추적할 수 없는 문제점을 가지고 있어, 이를 보완하기 위해 새로운 특징점을 재검출하여 객체의 정합을 유지하는 방법도 제시한다. 제안된 방법은 미리 지정된 마커를 사용하지 않기 때문에 사용자의 접근이 편리하고, 특정한 형태의 마커를 사용하지 않는 다른 시스템보다 비교적 간단하게 구현할 수 있어 다양한 모바일 환경에서 유용하게 이용될 수 있다.