INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans l’ensemble de la description et des revendications du présent mémoire, le mot « comprendre » et ses variantes, telles que « comprenant » et « comprend », signifient « comportant/comportant, sans s’y limiter », et ne sont pas destinés à exclure, par exemple, d’autres composants, nombres entiers ou étapes. « Exemple » signifie « un exemple de » et n’est pas destiné à donner une indication d’un mode de réalisation préféré ou idéal. « Tel que » n’est pas utilisé dans un sens restrictif, mais à des fins explicatives.
PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE SUIVI EN TEMPS RÉEL DE LA POSE D’UNE CAMÉRA PAR GESTION AUTOMATIQUE D’UNE BASE D’IMAGES-CLÉS Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé et un dispositif de suivi en temps réel de la pose d’une caméra par rapport à un modèle 3D, en particulier pour des applications de réalité augmentée, notamment pour les procédures endoscopiques, en particulier cœlioscopiques, par exemple à des fins de chirurgie ou d’interventions robotisées. L’invention concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif permettant la gestion automatique d’une base d’images-clés, en particulier l’ajout automatique d’images-clés pendant le suivi en temps réel.
Arrière-plan technologique La cœlioscopie, aussi appelée laparoscopie, est une technique médicale d’exploration visuelle de l’intérieur du corps d’un patient grâce à un endoscope, ou plus particulièrement un cœlioscope ou laparoscope lorsqu’il est utilisé pour observer la cavité intra-abdominale et/ou pelvienne d’un patient. Un endoscope comprend généralement une source lumineuse et un moyen de captation de la lumière, par exemple des fibres optiques et/ou un capteur vidéo.
Lors d’une intervention chirurgicale par cœlioscopie, le cœlioscope permet une vision directe ou déportée de la cavité intra-abdominale et permet l’observation du site chirurgical et l’intervention directe à l’aide d’outils chirurgicaux. Cette technique chirurgicale présente l’avantage de ne pas nécessiter d’ouverture large de la paroi abdominale (contrairement à la laparotomie ou cœliotomie), faisant de celle-ci une technique minimalement invasive.
De manière analogue, des interventions chirurgicales minimalement invasives utilisant un endoscope peuvent être mises en œuvre dans la cavité thoracique (thoracoscopie) ou dans la cavité pelvienne. On parle généralement d’opération endoscopique ou endoscopie chirurgicale.
Les avancées technologiques récentes ont fait évoluer la cœlioscopie d’une vision simple par le personnel médical de l’image de la zone à opérer vers une vision augmentée, qui permet d’afficher à l’écran des informations supplémentaires sur l’image visualisée de façon à assister le personnel médical lors de l’opération.
En particulier, les techniques de vision par ordinateur sont utilisées sur l’image obtenue par le cœlioscope en temps réel pour apporter un complément d’information par réalité augmentée. Par exemple, on peut afficher sur l’image une structure cachée dans l’organe, comme une tumeur. En particulier, on peut souhaiter afficher un lieu d’intervention (incision par exemple) sur l’image de l’organe. Plus généralement, on parle ici de procédures ou de chirurgie guidées par ordinateur.
La pose de la caméra, c’est-à-dire sa position et son orientation dans un système de coordonnées donné, est calculée en temps réel par rapport à un modèle 3D de l’environnement dans lequel la caméra circule, de façon à pouvoir afficher sur l’image captée par la caméra des éléments augmentés issus d’un modèle de réalité augmenté préopératoire et précalculé. Ce modèle de réalité augmenté préopératoire provient typiquement d’une imagerie préopératoire ou peropératoire par TDM, IRM, US ou autre modalité issue de la radiologie. Ces images préopératoire ou peropératoire, qu’elles soient 2D ou 3D, sont supposées recalées sur le modèle 3D au préalable.
En particulier, la pose de la caméra se calcule à partir d’une base d’images-clés et d’une base contenant la pose de chaque image-clé dans le référentiel du modèle 3D de l’environnement peropératoire qui agit par comparaison de l’image en cours avec les images-clés de cette base d’images-clés.
Cette méthode permet de déterminer la pose de la caméra dans les zones de l’environnement connues mais ne permet pas d’estimer la pose de la caméra dans les zones non explorées, lorsqu’aucune image-clé ne répond aux critères de ressemblance avec l’image en cours, ou du fait de modifications de l’apparence de l’organe ou de la cavité filmée, notamment par déplacements, des changements de couleurs et/ou de textures provoqués par le flux sanguin. Le suivi de la pose de la caméra est alors perdu et il n’est pas possible d’afficher les éléments augmentés sur l’image captée par la caméra.
Des solutions ont été proposées pour la gestion des images-clés dans les zones non explorées ou les zones changeant d’apparence au fil du temps.
Une première solution, notamment utilisée dans les procédures cœlioscopiques, est d’ajouter manuellement des images-clés à la base de données pour compléter le modèle 3D à des angles de vues différents. Ces ajouts se font selon des critères visuels propres à l’utilisateur, qui estime la pertinence de l’image pour l’ajout à la base d’images-clés.
Cette solution est contraignante, notamment dans un cadre opératoire, car elle nécessite des interventions fréquentes de l’utilisateur via l’interface Homme-Machine (IHM) dédiée (écran tactile, clavier, souris, etc.) et dégradent l’expérience utilisateur. En outre, l’efficacité de cette solution dépend fortement de l’opérateur qui la prend en charge.
D’autres solutions ont cherché à automatiser la sélection de nouvelles images-clés de façon à soulager l’utilisateur de la tâche manuelle de sélection. Ces solutions proposées impliquent notamment la mise à jour automatique de la base d’images-clés par l’utilisation de différents critères de sélection.
Ces solutions ne sont toutefois pas optimales pour une utilisation dans un contexte chirurgical. En particulier, la gestion de la base de données est complexe et la sélection automatique consomme beaucoup de ressource matérielle (ressource processeur, graphique ou mémoire par exemple) et n’est pas compatible avec une utilisation en temps réel dans un contexte chirurgical.
Les inventeurs ont ainsi cherché à améliorer la gestion automatique de la base d’image-clés en définissant des critères pertinents et efficaces de sélection de nouvelles images-clés sans remettre en cause les performances globales du système.
Le nœud 100cb ayant son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA2.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement du nœud 100cc, émet sur le canal B, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du de la radio RA2 du nœud 100cb ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur vrai.
L’information représentative du niveau hiérarchique du de la radio du nœud et l’information notée bSTAused sont par exemple insérées en tant que nouvel élément d’information (« lnformation Element (IE) » en anglais) au sein de ces trames.
La illustre schématiquement un quatrième exemple de réseau local dans un mode de réalisation.
Le réseau local est construit autour d’un sous-réseau d’acheminement comportant un ensemble de nœuds 100da, 100db et 100dc.
Les nœud 100da, 100db et 100dc du sous-réseau d’acheminement sont identiques aux nœuds 100ba, 100bb et 100bc de la .
Les points d’accès hébergés par le nœud 100db ont le rang hiérarchique N et les points d’accès hébergés par le nœud 100da ont le rang hiérarchique N-1.
Ainsi dans l’exemple de la , le nœud 100db ayant son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA1.1 connectée à une interface client du sous-réseau d’acheminement du nœud 100da, émet sur le canal A, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur vrai.
Le nœud 100db n’ayant pas son interface client du sous-réseau d’acheminement bSTA2.1 connectée à une interface point d’accès d’un autre nœud du sous-réseau d’acheminement , émet sur le canal B, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur faux.
L’information représentative du niveau hiérarchique du nœud et l’information notée bSTAused sont par exemple insérées en tant que nouvel élément d’information (« lnformation Element (IE) » en anglais) au sein de ces trames.
L’information représentative du niveau hiérarchique du nœud 100db est par exemple le rang N ou une valeur de RTT égale à 15ms ou un taux d’occupation de 25%.
Le nœud 100dc a son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA2.1 associée à l’interface point d’accès AP2.2 du sous-réseau d’acheminement dont le rang hiérarchique est N pour ne pas encombrer le canal A.
Les points d’accès hébergés par le nœud 100dc ont le rang hiérarchique N+1.
Le nœud 100dc ayant son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA2.1 connectée à l’interface point d’accès AP 2.2 du sous-réseau d’acheminement du nœud 100db, émet sur le canal B identique à celui utilisé par l’interface radio RA2 hébergeant l’interface client AP2.2, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur vrai.
Le nœud 100dc n’ayant pas son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA1.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement d'un autre nœud (nœud 100da ou 100db), diffuse dans un canal noté C, qui peut être différent du canal A utilisé par le nœud 100db, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur faux.
L’information représentative du niveau hiérarchique du nœud 100dc est par exemple le rang N+1. L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple une valeur de RTT égale à 25ms ou un taux d’occupation de 35%.
L’information représentative du niveau hiérarchique du nœud et l’information notée bSTAused sont par exemple insérées dans ces trames en tant que nouvel élément d’information (« Information Element (IE) » en anglais).
L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple une représentation du taux d’occupation cumulé entre le nœud et le nœud faisant office de passerelle Internet. Le taux d’occupation est calculé pour le nœud faisant office de passerelle Internet et répercuté sur chaque liaison avec un nœud de rang inférieur dans l’architecture arborescente. Le taux d’occupation d’une interface radio est la combinaison du temps d’activité (émission et réception de trames Radio par rapport au temps total.
Ainsi, plus la valeur de l’information représentative du niveau hiérarchique est de valeur faible, plus le niveau hiérarchique est élevé.
Il est à remarquer ici, que les différents exemples d’informations représentatives du niveau hiérarchique peuvent être combinés partiellement ou en totalité pour représenter l’information représentative du niveau hiérarchique.
Dans un mode dit de balayage actif, lorsqu’un équipement tel qu’un nœud ou une station souhaite découvrir son environnement radio, comme par exemple les points d’accès environnant, le nœud émet une trame de sollicitation (« probe request » en anglais) demandant quel réseau est disponible sur ce canal. Chaque nœud du réseau présent sur ce canal répond à cette trame de gestion de sollicitation par une trame de réponse à une sollicitation (« probe response » en anglais) comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud au sein du réseau.
L’élément d’information comporte en outre une information indiquant si l’interface client du sous-réseau d’acheminement est connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement d’un autre nœud.
Par exemple, l’information est mise à la valeur vrai si l’interface client bSTA1.2 ou bSTA2.1 du sous-réseau d’acheminement hébergée par l’interface radio RA1 ou RA2 est connectée à une interface point d’accès AP1.1 ou AP2.2 du sous-réseau d’acheminement d’un nœud de niveau hiérarchique N-1, mise à faux sinon.
Ainsi dans l’exemple de la , le nœud 100ab ayant son interface client bSTA1.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement du nœud 100aa, émet sur le canal A, des trames balise spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur vrai.
L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple égale au rang N.
Le nœud 100ab n’ayant pas son interface client bSTA2.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement d’un autre nœud, émet sur le canal B, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud, par exemple N ainsi que l’information notée bSTAused mise à la valeur faux.
Chaque nouveau nœud ou station qui recherche un point d’accès auquel s’associer peut, avant association, choisir le point d’accès optimal dans la topologie du réseau. Chaque nouveau nœud ou station pourra également décider si les conditions de propagations (par exemple en se basant sur un indicateur de la puissance reçue (« Received Signal Strength Indicator (RSSI) » en anglais) entre les divers points d’accès possibles sont équivalentes, et privilégier une interface radio ne servant pas au sous réseau d’acheminement.
Les stations sont par exemple des téléphones intelligents (« smartphone » en anglais) ou une tablette, un ordinateur, une télévision, une unité de stockage en réseau NAS (« Network Attached Storage » en anglais).
La illustre schématiquement un second exemple de réseau local dans un mode de réalisation.
Le réseau local est construit autour d’un sous-réseau d’acheminement comportant un ensemble de nœuds 100ba et 100bb interconnectés et d’un nouveau nœud 100bc.
Les nœuds 100ba et 100bb du sous-réseau d’acheminement sont identiques aux nœuds 100aa et 100ab de la .
Les points d’accès hébergés par le nœud 100bb ont le niveau hiérarchique N et les points d’accès hébergés par le nœud 100ba ont le niveau hiérarchique N-1. L’information représentative du niveau hiérarchique du nœud 100bb est par exemple N ou une valeur de RTT égale à 15ms ou un taux d’occupation de 25%.
Si une station STAd souhaite s’associer au Réseau frontal, la station STAd est apte à déterminer avant association le type d’utilisation de chaque radio au sein de chaque nœud en utilisant les nouveaux éléments d’informations. Selon le type de trafic, la station STAd privilégie un point d’accès frontal hébergé par une radio ayant le meilleur niveau hiérarchique et dont le point d’accès sous réseau d’acheminement n’est pas utilisé.
Le meilleur niveau hiérarchique est par exemple la plus petite valeur entière, la plus petite valeur de RTT ou le petit taux d’occupation.
Dans l’exemple de la , la station STAd choisit le point d’accès réseau frontal AP2.1 de l’interface radio RA2 du nœud 100db.
La illustre schématiquement un cinquième exemple de réseau local dans un mode de réalisation.
Le réseau local est construit autour d’un sous-réseau d’acheminement comportant un ensemble de nœuds 100ea, 100eb et 100ec.
Les nœuds 100ea, 100eb et 100ec du sous-réseau d’acheminement sont identiques aux nœuds 100da, 100db et 100dc de la .
Les points d’accès hébergés par le nœud 100eb ont le rang hiérarchique N et les points d’accès hébergés par le nœud 100ea ont le rang hiérarchique N-1.
Selon l’exemple de la , chaque nœud diffuse en outre, pour chaque interface radio RA1, RA2, une information notée bAPused qui indique si au moins un nœud de niveau hiérarchique inférieur est associé au point d’accès du sous réseau d’acheminement via son interface client bSTA.
Ainsi dans l’exemple de la , le nœud 100eb ayant son interface client du sous-réseau d’acheminement bSTA1.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement du nœud 100ea et n’ayant aucune interface client du sous-réseau d’acheminement d’un autre nœud connecté à son interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement AP1.1, émet sur le canal A, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud, l’information notée bSTAused mise à la valeur vrai et l’information bAPused à la valeur faux.
Le nœud 100eb n’ayant pas son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA2.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement du nœud 100ea et ayant l’interface client du sous-réseau d’acheminement du nœud 100ec connectée à son interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement AP2.2, émet sur le canal B, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud, l’information notée bSTAused mise à la valeur faux et l’information bAPused à la valeur vrai.
L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple le rang N. L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple une valeur de RTT égale à 15ms ou un taux d’occupation de 25%.
Les points d’accès hébergés par le nœud 100ec ont le rang hiérarchique N+1.
Le nœud 100ec ayant son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA2.1 connectée à l’interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement AP 2.2 du nœud 100eb et n’ayant aucune interface client d’un autre nœud connecté à son interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement AP2.2, émet sur le canal B identique à celui utilisé par l’interface radio RA2 hébergeant l’interface client AP2.2 du sous réseau d’acheminement, des trames spontanées et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud, l’information notée bSTAused mise à la valeur vrai et l’information bAPused à la valeur faux.
Le nœud 100ec n’ayant pas son interface client du sous réseau d’acheminement bSTA1.1 connectée à une interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement d’un autre nœud (nœud 100da ou 100db) et n’ayant aucune interface client d’un autre nœud connecté à son interface point d’accès du sous-réseau d’acheminement AP1.2, diffuse dans un canal noté C, qui peut être différent du canal A utilisé par le nœud 100eb, des trames spontanée et/ou des trames de réponse à une sollicitation comprenant au moins l’information représentative du niveau hiérarchique du nœud, l’information notée bSTAused mise à la valeur faux et l’information bAPused à la valeur faux.
L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple N+1. L’information représentative du niveau hiérarchique est par exemple une valeur de RTT égale à 25ms ou un taux d’occupation de 35%.
Si une station STAe souhaite s’associer, la station est apte à déterminer avant association le type d’utilisation de chaque radio de chaque nœud et choisit de s’associer au point d’accès AP1.1 de l’interface radio RA1 du nœud 100ec car les deux informations quant à l’utilisation de ladite radio RA1 pour des fonctions liées au sous-réseau d’acheminement sont à la valeur faux.
On considère les bobines parallèles aux plaques dans le sens où les surfaces définies par les spires les constituant sont sensiblement parallèles entre elles et aux plaques de montages auxquelles sont respectivement fixées les bobines.
Les bobines sont arrangées sur les plaques de montage 42 de manière à, en cours d’usage, être placées symétriquement par rapport au plan de palissage, les bobines 11A, 12A et 13A faisant respectivement face aux bobines 11B, 12B et 13B à des distances sensiblement égales.
Les bobines, et donc les capteurs, sont considérés comme étant mécaniquement solidaires en déplacement, c’est-à-dire qu’ils sont fixes en position les uns par rapport aux autres, et sont montés de manière à se déplacer ensemble en cours d’opération, parallèlement au plan de palissage de la haie végétale traitée.
Les centres des bobines formant les trois capteurs de métaux 11, 12 et 13 définissent respectivement des axes de détection 11ax, 12ax et 13ax qui sont les axes de plus grande intensité du champ magnétique généré par les bobines émettrices et qui sont prévus pour être, en cours d’usage, perpendiculaires au plan de palissage PP, comme illustré par la , et donc horizontaux.
D’une manière générale, on considère comme centre des bobines le barycentre des spires de fil conducteur électrique qui les constitue, ce qui s’applique également aux cas où les spires ne seraient pas circulaires.
La est utilisée pour décrire une géométrie générique de placement des bobines d’émission, selon une vue dans un plan parallèle au plan de palissage, celui de la plaque de montage 42A, pouvant aussi être défini par une direction verticale D vert et une direction de déplacement D dépl du dispositif de détection, en considérant le cas idéal d’un déplacement rectiligne parallèle au plan de palissage sur terrain plat horizontal.
Dans ce repère, on note la longueur séparant les axes de détection 11ax et 12ax des premier et deuxième capteurs de métaux 11 et 12 selon la direction D dépl de déplacement, la longueur séparant les axes de détection 11ax et 13ax des premier et troisième capteurs de métaux 11 et 13 selon la direction D dépl de déplacement, la longueur séparant les axes de détection 11ax et 12ax des premier et deuxième capteurs de métaux 11 et 12 selon la direction D Vert verticale, h 13 la longueur séparant les axes de détection 11ax et 13ax des premier et troisième capteurs de métaux 11 et 13 selon la direction D Vert verticale, et h 32 la longueur séparant les axes de détection 13ax et 12ax des troisième et deuxième capteurs de métaux 13 et 12 selon la direction D Vert verticale, avec = h 13 + h 32 .
Dans la , les axes sont représentés par un cercle contenant une croix et sont perpendiculaires au plan de la figure.
Dans ce document, lorsqu’il est fait référence à des distances ou des espacements entre deux capteurs, on comprendra qu’il s’agit de distances ou d’espacement entre les axes de détection respectifs de ces capteurs.
Ainsi, lorsque le dispositif de détection est monté sur la machine agricole, le premier capteur 11 est espacé verticalement du deuxième capteur 12 et situé plus haut que celui-ci, le troisième capteur 13 est espacé verticalement des premier et deuxième capteurs et situé préférablement à un niveau vertical intermédiaire entre ceux des premier et deuxième capteurs, le premier capteur est espacé horizontalement du troisième capteur, et le deuxième capteur peut éventuellement être horizontalement espacé du premier capteur.
La figure 4 est une variation de la figure 3A et s’en distingue en ce qu’elle illustre le cas particulier choisi pour le présent mode de réalisation, dans lequel la longueur est nulle et h 13 = h 32 /2, c’est-à-dire que le premier axe de détection 11ax est aligné selon une direction verticale D vert avec le deuxième axe de détection 12ax, et que le troisième axe de détection 13ax est positionné à mi-distance des premier et deuxième axes de détection selon la direction D Vert .
Cette configuration permet une meilleure compacité du capteur 10 de piquet, facilitant les mouvements de la machine agricole notamment lors du changement de rang.
Sauf indication contraire, les explications ci-dessous s’appliquent à la géométrie illustrée par la .
En cours de traitement, les bobines émettrices et réceptrices des capteurs sont disposées de part et d’autre du rang de vigne de manière à l’encadrer et à distance l’une de l’autre de façon à laisser passer librement le rang de vigne entre elles lors du passage de la machine qui peut avancer dans le rang à des vitesses de l’ordre de 10 km/h, comme illustré dans la .