Ameliyat simülatörleri için özgün üç boyutlu konum belirleme sistemi geliştirilmesi

Abstract

Ameliyat simülatörleri, hasta, kadavra veya hayvana ihtiyaç duymadan tıbbi uzmanları eğitmek amacıyla cerrahi işlemleri taklit etmek için geliştirilen bir bilgisayar teknolojisidir. Tıbbi işlemler hayati önem taşıdığı için, bu işlemleri yapacak uzmanların eğitimi önemlidir. Bu teknoloji ile tıbbi işlem yapacak olan uzmanlar eğitilmektedir. Ameliyat simülasyonlarında görsel gerçekçilik ve gerçek zamanlı etkileşimler önemlidir. Gerçek zamanlı etkileşim, uzmanın herhangi bir tıbbi işlemde, işlem yaptığı organdan anlık bir yanıt üretmesini gerektirir. Uzmanın algıladığı anlık yanıtlar yani haptik geri bildirim ameliyat simülatörlerinde büyük öneme sahiptir. Haptik geri bildirim ve sanal ortamın doğruluğu ise ameliyat aletinin doğru konumlandırılmasına bağlıdır. Ameliyat simülatörü uygulamalarında kullanılan pozisyon tahmini çalışmalarında, uygulamanın gerçek zamanlı olması kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında düşük maliyetle, piyasadan alınan kameralar kullanılarak gerçek zamanlı uygulama yapılmıştır. Ameliyat simülatörleri için 3 boyutlu pozisyon tahmini için farklı yöntemler denenmiş ve incelenmiştir. Öncelikle tek kamera ile küresel koordinat sisteminde pozisyon tespiti yapılmıştır. Daha sonra iki kamera ile stereo görme prensibi ve kartezyen koordinat sisteminde pozisyon tahmini yapılmıştır. Uygulamanın kullanıcıda gerçek ortam hissi uyandırması için saniyede 30 görüntü alınmalı ve işlenmelidir. Kullanılan metodların istenilen hata oranlarıyla pozisyon tahmini yaptığı görülmüştür. Piyasadan alınan web kameralar ile saniyede 30 görüntüye ulaşılamamış ve uygulanan metodların ortam şartlarından (ışık, arka plan vb.) etkilendiği görülmüştür. Bu nedenle saniyedeki görüntü sayısını (FPS) arttırmak ve ortam şartlarından etkilenme problemini ortadan kaldırmak için Raspberry Pi kamera modülleri kullanılmıştır. Kullanılan bu modüller ile ortam şartlarında etkilenmeden pozisyon tahmini yapıldığı görülmüştür. Aynı zamanda işlem hızı arttırılmış ve istenilen FPS değerine ulaşılmıştır.