Depth estimation is a crucial step for image-guided intervention in robotic surgery and laparoscopic imaging system. Since per-pixel depth ground truth is difficult to acquire for laparoscopic image data, it is rarely possible to apply supervised depth estimation to surgical applications. As an alternative, self-supervised methods have been introduced to train depth estimators using only synchronized stereo image pairs. However, most recent work focused on the left-right consistency in 2D and ignored valuable inherent 3D information on the object in real world coordinates, meaning that the left-right 3D geometric structural consistency is not fully utilized. To overcome this limitation, we present M3Depth, a self-supervised depth estimator to leverage 3D geometric structural information hidden in stereo pairs while keeping monocular inference. The method also removes the influence of border regions unseen in at least one of the stereo images via masking, to enhance the correspondences between left and right images in overlapping areas. Intensive experiments show that our method outperforms previous self-supervised approaches on both a public dataset and a newly acquired dataset by a large margin, indicating a good generalization across different samples and laparoscopes.


翻译:深度估算是机器人外科手术和腹膜镜成像系统中图像引导干预的至关重要的一步。 由于单像深深深地面数据很难获取, 很难将受监督的深度估算应用到外科应用中。 作为替代办法, 采用了自我监督的方法, 仅使用同步立体图像配对来培训深度测深器。 然而, 最近的工作重点是在 2D 中左偏右的一致性, 并忽略了真实世界坐标中天体上有价值的三维固有信息, 这意味着左右三维几何结构一致性没有得到充分利用。 为了克服这一限制, 我们提出M3Depeh, 一个自上型深度测深的测深器, 来利用立体配对中隐藏的三维测深结构信息, 同时保持单幅推断。 这种方法还消除了至少一个立体图像中看不到的边区域的影响, 通过遮蔽加强重叠区域的左向和右侧图像之间的对应关系。 密集实验显示, 我们的方法比以往在公共数据集和新获得的跨大范围范围取样和新获得的数据基的自我监督方法要优。

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