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3 results on '"Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec"'

1. Confidence-Driven Control of an Ultrasound Probe

Author

Pierre Chatelain, Alexandre Krupa, Nassir Navab, Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality (CAMPAR), Technische Universität Munchen - Université Technique de Munich [Munich, Allemagne] (TUM), Visual servoing in robotics, computer vision, and augmented reality (Lagadic), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)

Subjects
0209 industrial biotechnology, Engineering, Image quality, medical robotics, Field of view, 02 engineering and technology, Visual servoing, 030218 nuclear medicine & medical imaging, 03 medical and health sciences, 020901 industrial engineering & automation, 0302 clinical medicine, Robustness (computer science), Medical imaging, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer vision, Electrical and Electronic Engineering, Simulation, robot control, visual servoing, business.industry, ultrasonography, Computer Science Applications, Robot control, Control and Systems Engineering, Teleoperation, Robot, Artificial intelligence, business
Abstract

International audience; We present a control framework for optimizing the image quality during robotic ultrasound acquisitions. The quality of the ultrasound signal across the field of view is represented by a confidence map that is computed online from the B-mode frames, following a model of sound propagation. Moments extracted from this confidence map are used to design a control law for optimizing imaging quality, based on the task function approach. The proposed confidence control is combined with force and position control to build two illustrative applications. First, we use force control and confidence control in order to maintain a correct pressure and a good orientation of the probe during teleoperation. Thus, control is shared between a human operator and the robot. Then, we add an automatic positioning task, so that the quality is optimized while maintaining a target in the image center. We show experimentally that confidence-driven control can effectively optimize the acoustic window in real-time. In addition, we show that it can improve the tracking robustness, by preventing the target from being shadowed. Finally, we present the results of experiments performed on a human volunteer.

Published
2017

2. Moments-Based Ultrasound Visual Servoing: From a Mono- to Multiplane Approach

Author

Alexandre Krupa, Christian Barillot, Jan Petr, Caroline Nadeau, Visual servoing in robotics, computer vision, and augmented reality (Lagadic), SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Vision, Action et Gestion d'informations en Santé (VisAGeS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Marchand, Eric

Subjects
0209 industrial biotechnology, Engineering, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, 02 engineering and technology, Visual servoing, Imaging phantom, Image (mathematics), 020901 industrial engineering & automation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], moment features, Segmentation, Computer vision, ultrasound images, Electrical and Electronic Engineering, business.industry, [INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Ultrasound, Image plane, Object (computer science), Computer Science Applications, graph cut segmentation, Control and Systems Engineering, graph cut segmen- tation, 020201 artificial intelligence & image processing, Artificial intelligence, business, Servo
Abstract

International audience; This paper presents a new image-based visual servoing approach to control a robotic system equipped with an ultrasound imaging device. The presented method allows an automatic positioning of the probe with respect to an object of interest. Moments-based image features are computed from three orthogonal ultrasound images to servo in-plane and out-of-plane motions of the system. An efficient segmentation method, based on graph cut strategy, is proposed to extract the object contour in each image plane. Simulation results demonstrate that this approach improves upon techniques based on a single 2D US image in terms of probe positioning. Our method was also validated from robotic experiments performed on an ultrasound phantom with the use of a motorized 3D probe that provides the three US images.

Published
2016

3. Online Optimal Perception-Aware Trajectory Generation

Author

Paolo Salaris, Riccardo Spica, Marco Cognetti, Paolo Robuffo Giordano, Robots collaboratifs et hétérogènes interagissant dans des environnements vivants (CHORALE), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Stanford University, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)

Subjects
Optimization, 0209 industrial biotechnology, Mathematical optimization, Observability, reactive trajectory planning, Active perception, Observer (quantum physics), Computer science, Trajectory, Time horizon, 02 engineering and technology, localization, 020901 industrial engineering & automation, Robot sensing systems, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], calibration and identification, Electrical and Electronic Engineering, Gramian matrix, Uncertainty, Computer Science Applications, Control and Systems Engineering, Active estimation, Metric (mathematics), Estimation, Gradient descent
Abstract

This article proposes an online optimal active perception strategy for differentially flat systems meant to maximize the information collected via the available measurements along the planned trajectory. The goal is to generate online a trajectory that minimizes the maximum state estimation uncertainty provided by the employed observer. To quantify the richness of the acquired information about the current state, the smallest eigenvalue of the constructibility Gramian is adopted as a metric. In this article, we use B-splines for parametrizing the trajectory of the flat outputs and we exploit a constrained gradient descent strategy for optimizing online the location of the B-spline control points in order to actively maximize the information gathered over the whole planning horizon. To show the effectiveness of our method in maximizing the estimation accuracy, we consider two case studies involving a unicycle and a quadrotor that need to estimate their poses while measuring two distances w.r.t. two fixed landmarks. Concurrent estimation of calibration/environment parameters is also considered for illustrating how the proposed method copes with instances of active self-calibration and map building.

Published
2019
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