Hand-eye calibration algorithms are mature and provide accurate transformation estimations for an effective camera-robot link but rely on a sufficiently wide range of calibration data to avoid errors and degenerate configurations. To solve the hand-eye problem in robotic-assisted minimally invasive surgery and also simplify the calibration procedure by using neural network method cooporating with the new objective function. We present a neural network-based solution that estimates the transformation from a sequence of images and kinematic data which significantly simplifies the calibration procedure. The network utilises the long short-term memory architecture to extract temporal information from the data and solve the hand-eye problem. The objective function is derived from the linear combination of remote centre of motion constraint, the re-projection error and its derivative to induce a small change in the hand-eye transformation. The method is validated with the data from da Vinci Si and the result shows that the estimated hand-eye matrix is able to re-project the end-effector from the robot coordinate to the camera coordinate within 10 to 20 pixels of accuracy in both testing dataset. The calibration performance is also superior to the previous neural network-based hand-eye method. The proposed algorithm shows that the calibration procedure can be simplified by using deep learning techniques and the performance is improved by the assumption of non-static hand-eye transformations.


翻译:手眼标定算法已趋于成熟,能够为有效的相机-机器人连接提供精确的变换估计,但这类方法依赖于足够广泛的标定数据以避免误差和退化构型。为解决机器人辅助微创手术中的手眼问题,并简化标定流程,本研究提出一种结合新型目标函数的神经网络方法。我们提出一种基于神经网络的解决方案,通过图像序列和运动学数据估计变换关系,显著简化了标定流程。该网络利用长短期记忆架构提取数据中的时序信息,并求解手眼问题。目标函数由远程运动中心约束、重投影误差及其导数的线性组合推导而来,以诱导手眼变换的微小变化。该方法通过达芬奇Si系统数据进行验证,结果显示,在两个测试数据集中,估计得到的手眼矩阵能够将机器人坐标系中的末端执行器重投影至相机坐标系,精度达10至20像素。该标定性能亦优于此前基于神经网络的手眼方法。本算法表明,利用深度学习技术可简化标定流程,且通过非静态手眼变换的假设提升了性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
Meta最新WWW2022《联邦计算导论》教程,附77页ppt
专知会员服务
60+阅读 · 2022年5月5日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Unsupervised Learning of Invariance Transformations
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月24日
Arxiv
12+阅读 · 2021年6月21日
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月24日
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关资讯
Multi-Task Learning的几篇综述文章
深度学习自然语言处理
15+阅读 · 2020年6月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员