Sensor fusion for enhanced location tracking in virtual reality microsurgical environment = 가상현실 미세수술환경에서의 정밀위치측정을 위한 센서융합
저자
발행사항
대구 : DGIST, 2018
학위논문사항
학위논문(석사)-- DGIST : 로봇공학전공 2018. 8
발행연도
2018
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
대구
형태사항
38 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Cheol Song
지도교수: 송철
UCI식별코드
I804:27005-200000102660
소장기관
For a delicate micromanipulation, subjects need to perform tasks while effectively minimizing their hand tremor. Recently, there is growing interest in creating virtual reality (VR) microsurgery systems to enable enhanced visual feedback for precise manipulation tasks as well as a training environment. For an accurate micro-location, it is needed the use of various sensors (sensor fusion) which encompasses different ways of combining data through algorithms in order to refine information quality or derive more information about it. To enable precise location tracking of surgical tools (e.g., forceps), we propose a VR microsurgical environment featuring a sensor fusion algorithm for location tracking system with an additional inertial measurement unit (IMU). The system reconstructs an image of surgical instruments (i.e., forceps) and 2D figures with a zoomed view of them, to help surgeons have a more precise sense in visual feedback. We hypothesize that merging two different sensors and matching them in a Kalman filter algorithm, the micro-localization will be more accurately. We develop and test two ways, that is, (1) location tracking without Kalman filter, and (2) location tracking with Kalman filter activated. A performance evaluation of location tracking in terms of error has been conducted in real and virtual experiments. The result shows that the condition with sensor fusion activated achieves more precise location tracking than without Kalman filter condition.
더보기섬세한 미세 조작을 위해 피험자는 손 떨림을 효과적으로 최소화하면서 작업을 수행해야합니다. 최근에는 가상 현실 (VR) 미세 수술 시스템을 개발하여 교육 환경뿐 아니라 정확한 조작 작업을위한 시각적 피드백을 향상시킬 수있는 관심이 커지고 있습니다. 정확한 미세 위치 정보를 얻기 위해서는 정보 품질을 향상 시키거나 알고리즘에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 알고리즘을 통해 데이터를 결합하는 다양한 방법을 포함하는 다양한 센서 (센서 융합)의 사용이 필요합니다. 외과 용 도구 (예 : 포셉)의 정확한 위치 추적을 가능하게하기 위해 추가적인 관성 측정 장치 (IMU)를 갖춘 위치 추적 시스템을위한 센서 융합 알고리즘을 특징으로하는 VR 미세 수술 환경을 제안합니다. 시스템은 외과의가 시각적 인 피드백에서보다 정확한 감각을 갖도록 돕기 위해 외과 용기구 (즉, 포셉) 및 확대 된 두 눈금의 이미지를 재구성합니다. 우리는 두 개의 서로 다른 센서를 병합하고 칼만 필터 알고리즘으로 일치 시키면 마이크로 위치 파악이 더 정확할 것이라고 가정합니다. 우리는 (1) 칼만 필터가없는 위치 추적과 (2) 칼만 필터가 활성화 된 위치 추적의 두 가지 방법을 개발하고 테스트합니다. 오류에 대한 위치 추적의 성능 평가는 실제 및 가상 실험에서 수행되었습니다. 결과는 센서 융합이 활성화 된 상태가 칼만 필터 조건이없는 경우보다 더 정확한 위치 추적을 달성한다는 것을 보여줍니다.
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