Purpose: Vision-based robot tool segmentation plays a fundamental role in surgical robots and downstream tasks. CaRTS, based on a complementary causal model, has shown promising performance in unseen counterfactual surgical environments in the presence of smoke, blood, etc. However, CaRTS requires over 30 iterations of optimization to converge for a single image due to limited observability. Method: To address the above limitations, we take temporal relation into consideration and propose a temporal causal model for robot tool segmentation on video sequences. We design an architecture named Temporally Constrained CaRTS (TC-CaRTS). TC-CaRTS has three novel modules to complement CaRTS - temporal optimization pipeline, kinematics correction network, and spatial-temporal regularization. Results: Experiment results show that TC-CaRTS requires much fewer iterations to achieve the same or better performance as CaRTS. TC- CaRTS also has the same or better performance in different domains compared to CaRTS. All three modules are proven to be effective. Conclusion: We propose TC-CaRTS, which takes advantage of temporal constraints as additional observability. We show that TC-CaRTS outperforms prior work in the robot tool segmentation task with improved convergence speed on test datasets from different domains.


翻译:目的:基于愿景的机器人工具分割在外科机器人和下游任务中起着根本作用。 CARTS基于一个互补因果模型,在烟、血等条件下,在不可见的反事实外科环境中表现出了有希望的性能。然而,CARTS需要30多个优化迭代才能为单一图像趋同,因为可观察性有限。方法:为了解决上述局限性,我们考虑到时间关系,并为视频序列中的机器人分割提出一个时间因果模式。我们设计了一个名为Temporally Constraced CaRTS(TC-CaRTS)的架构。TC-CaRTS有三个新型模块可以补充CARTS的三种新型模块,以补充时间优化管道、感官校正网络和空间时空调节。结果:实验结果显示,TC-CRTS需要更少的迭代机,才能实现与CaRTS.TC-C.TC-CS在不同的领域上同样或更好的性能。所有三个模块都证明是有效的。结论:我们提议TC-CRTS-C-C-C-C-C-C-C-C-C-CServicoltradddddddddddddddddaldalddddaldaldaldaldalddddaldaldddddddaldaldaldaldaldalddddddddddd,我们利用了在前的测试中,我们进域中,我们进度测试了测试了超速度任务中,从而展示了超速度。

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