Note ABES Visual monocular SLAM for minimally invasive surgery and its application to augmented reality Localisation et cartographie simultanées par vision monoculaire pour la réalité médicale augmentée Suivi de caméra Reconstruction 3D Robotique Laparoscopie Endoscopie Réalité Augmentée / Virtuelle Camera tracking 3D reconstruction Robotics Laparoscopy Endoscopy Augmented/Virtual Reality 006.8 629.89 Réalité augmentée Emploi en diagnostic Réalité virtuelle en médecine Coelioscopie Robotique en médecine La création d'informations 3D denses à partir d'images endoscopiques intraopératoires, ainsi que le calcul de la position relative de la caméra endoscopique, sont des éléments fondamentaux pour un guidage de qualité durant la chirurgie guidée par l'image. Par exemple, cela permet de superposer modèle pré-opératoire via la réalité augmentée. Cette thèse présente une approche pour l'estimation de ces deux information basées sur une approche de localisation et cartographie simultanées (SLAM). Nous découplons la reconstruction dense de l'estimation de la trajectoire de la caméra, aboutissant à un système qui combine la précision du SLAM, et une reconstruction plus complète. Les solutions proposées dans cette thèse ont été validées sur de séquences porcines provenant de différents ensembles de données. Ces solutions n'ont pas besoin de matériel de suivi externe ni d'intervention. Les seules entrées nécessaires sont les trames vidéo d'un endoscope monoculaire. Recovering dense 3D information from intra-operative endoscopic images together with the relative endoscope camera pose are fundamental blocks for accurate guidance and navigation in image-guided surgery. They have several important applications, e.g., augmented reality overlay of pre-operative models. This thesis provides a systematic approach for estimating these two pieces of information based on a pure vision Simultaneous Localization And Mapping (SLAM). We decouple the dense reconstruction from the camera trajectory estimation, resulting in a system that combines the accuracy and robustness of feature-based SLAM with the more complete reconstruction of direct SLAM methods. The proposed solutions in this thesis have been validated on real porcine sequences from different datasets and proved to be fast and do not need any external tracking hardware nor significant intervention from medical staff. The sole input is video frames of a standard monocular endoscope. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 8484378 Université de Strasbourg Strasbourg 2018-12-31 https://theses.hal.science/tel-01862786 application/pdf 73819712 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2018/ALI_NaderMahmoud_2018_ED269.pdf http://www.theses.fr/2018STRAD011/abes https://theses.hal.science/tel-01862786 https://theses.hal.science/tel-01862786 https://theses.hal.science/tel-01862786 https://theses.hal.science/tel-01862786 Ali Nader Mahmoud Elshahat Elsayed 1988-04-24 FR 22966959X https://theses.fr/2018STRAD011 2018STRAD011 https://doi.org/10.70675/654eb571zc1daz4548zbfacz90b1e38aa1b2 2018-06-19 Informatique Strasbourg 131056549 Universidad de Zaragoza (Espagne) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 028039343 Doctorat Docteur es non oui Doignon Christophe MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 161029299 Montiel José Maria Martinez MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 229669891 Berger Marie-Odile MADS_PRESIDENT_DU_JURY 075878518 Stoyanov Danail MADS_RAPPORTEUR_1 202758680 Morel Guillaume MADS_RAPPORTEUR_2 132243369 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:004 ddc:620 Universidad de Zaragoza (Espagne) Doignon Christophe Montiel José Maria Martinez Berger Marie-Odile Stoyanov Danail Morel Guillaume École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 8484378