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SurgPose: Generalisable Surgical Instrument Pose Estimation using Zero-Shot Learning and Stereo Vision

Created by
  • Haebom

저자

Utsav Rai, Haozheng Xu, Stamatia Giannarou

개요

본 논문은 로봇 수술(RMIS)에서 수술 도구의 정확한 자세 추정을 위한 새로운 6 자유도(DoF) 자세 추정 파이프라인을 제시합니다. 기존 마커 기반 방법의 한계와 지도 학습 방식의 데이터 의존성을 극복하기 위해, FoundationPose와 SAM-6D와 같은 최첨단 제로샷 RGB-D 모델을 활용합니다. 반사 및 질감이 없는 환경에서 강력한 깊이 추정을 위해 RAFT-Stereo를 이용한 비전 기반 깊이 추정을 통합하고, SAM-6D의 인스턴스 분할 모듈을 미세 조정된 Mask R-CNN으로 대체하여 폐색 및 복잡한 조건에서의 분할 정확도를 크게 향상시켰습니다. 실험 결과, 향상된 SAM-6D가 FoundationPose보다 새로운 수술 도구에 대한 제로샷 자세 추정 성능이 우수함을 보여주며, RMIS에서 제로샷 RGB-D 자세 추정의 새로운 기준을 제시합니다. 본 연구는 보이지 않는 물체에 대한 자세 추정의 일반화 능력을 향상시키고, RMIS에 RGB-D 제로샷 방법을 적용한 선구적인 연구입니다.

시사점, 한계점

시사점:
RMIS에서 제로샷 RGB-D 기반 수술 도구 자세 추정의 새로운 기준 제시
기존 방법의 한계점인 마커 의존성 및 데이터 부족 문제 해결에 기여
RAFT-Stereo와 Mask R-CNN을 활용한 성능 향상을 통한 실용적인 제로샷 모델 제시
보이지 않는 수술 도구에 대한 자세 추정의 일반화 능력 향상
향후 RMIS 시스템의 자동화 및 지능화에 기여 가능
한계점:
제시된 방법의 실제 수술 환경에서의 로버스트니스(robustness)에 대한 추가적인 연구 필요
다양한 수술 도구 및 수술 환경에 대한 일반화 성능 평가 추가 필요
RAFT-Stereo와 Mask R-CNN 사용에 따른 계산 비용 증가 문제 해결 방안 모색 필요
극도로 폐색이 심하거나 조명 조건이 불량한 환경에서의 성능 저하 가능성 고려 필요
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