3D shape reconstruction is essential in the navigation of minimally-invasive and auto robot-guided surgeries whose operating environments are indirect and narrow, and there have been some works that focused on reconstructing the 3D shape of the surgical organ through limited 2D information available. However, the lack and incompleteness of such information caused by intraoperative emergencies (such as bleeding) and risk control conditions have not been considered. In this paper, a novel hierarchical shape-perception network (HSPN) is proposed to reconstruct the 3D point clouds (PCs) of specific brains from one single incomplete image with low latency. A branching predictor and several hierarchical attention pipelines are constructed to generate point clouds that accurately describe the incomplete images and then complete these point clouds with high quality. Meanwhile, attention gate blocks (AGBs) are designed to efficiently aggregate geometric local features of incomplete PCs transmitted by hierarchical attention pipelines and internal features of reconstructing point clouds. With the proposed HSPN, 3D shape perception and completion can be achieved spontaneously. Comprehensive results measured by Chamfer distance and PC-to-PC error demonstrate that the performance of the proposed HSPN outperforms other competitive methods in terms of qualitative displays, quantitative experiment, and classification evaluation.


翻译:3D 形状的重建对于操作环境间接和狭窄的最小侵入和自动机器人引导机器人外科手术操作环境的导航至关重要,一些工作的重点是通过有限的2D信息重建外科器官的3D形状,然而,没有考虑到由于手术期间紧急情况(如出血)和风险控制条件而造成的这种信息的缺乏和不完整;本文件提议建立一个新型的等级形状感应网络(HSPN),以从一个不完全的、低悬浮图像中重建特定大脑的3D点云(PCs),并建造了一个分支预测器和几个上层关注管道,以产生点云,准确描述不完整图像,然后以高质量的方式完成这些点云。与此同时,关注门块的设计旨在有效地综合通过上层关注管道传送的不完整个人计算机的局部特征以及重建点云的内部特征。通过拟议的HSPN,3D 形状感知和完成可以自发实现。由Chanfer距离和PC到PC错误测量的综合结果表明,拟议的定性评估的定性方法的绩效,HSPN 展示其他质量评估方法。

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