Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Patent

Verfahren, Anordnung und Computerprogrammprodukt zur Lageerfassung eines zu untersuchenden Objektes

2017 , Engel, Sebastian , Katanacho, Manuel , Keeve, Erwin , Uhlmann, Eckart

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Anordnung und eine Computerprogrammprodukt zur Lageerfassung eines zu untersuchenden Objekts (1, 2), an dem ortsfest ein Marker (3) mit einer optisch auslesbaren Struktur (4) angeordnet ist, die zumindest Abmessungen und/oder eine Größe des Markers (3) codiert kennzeichnet. Hierzu erfolgt ein optisches Aufnehmen (8) mindestens eines Einzelbilds (21) des zu untersuchenden Objekts mit einer optischen Aufnahmeeinheit (5) und Übermitteln des mindestens einen Einzelbilds (21) an eine Auswerteeinheit (7), ein Durchführen einer Markerlokalisation (9) in dem mindestens einen Einzelbild (21) durch die Auswerteeinheit (7), ein Festlegen eines Bildausschnitts (10) in dem mindestens einen Einzelbild (21) durch die Auswerteeinheit (7), in dem sich der Marker befindet, ein Durchführen einer Markerdetektion (11) durch die Auswerteeinheit (7), bei der die an dem oder auf dem Marker (3) angeordnete Struktur (4) erfasst wird, und ein Verarbeiten der bei der Markerdetektion (12) erfassten Struktur (4), wobei zumindest eine Position und bzw. oder eine Orientierung des Markers (3) in Bezug zu der optischen Aufnahmeeinheit (5) aus den durch die Struktur (4) codierten Abmessungen oder der Größe des erfassten Markers (3) und der erfassten Struktur (4) in dem mindestens einen Einzelbild (21) durch die Auswerteeinheit ermittelt und in der Auswerteeinheit (7) gespeichert werden und/oder auf einer Ausgabeeinheit (20) dargestellt werden.

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Blendensystem für eine Strahlenquelle sowie Vorrichtung und Verfahren zum Aufnehmen eines Projektionsbilds und zum Bestimmen einer Relativposition zwischen einer Strahlenquelle und einem Strahlendetektor

2015 , Keeve, Erwin , Engel, Sebastian , Stopp, Fabian , Uhlmann, Eckart , Käseberg, Marc

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blendensystem (3) für eine Strahlenquelle (1) sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufnehmen eines Projektionsbilds (7) und zum Bestimmen einer Relativposition zwischen einer Strahlenquelle (1) und einem Strahlendetektor (2) aus dem Projektionsbild (7).; Das Blendensystem (3) zum Erzeugen des Projektionsbilds (7) eines auf dem Strahlendetektor (2) abbildbaren Objekts (4) durch ein von der Strahlenquelle (1) ausgesandtes, das Blendensystem (3) durchlaufendes Strahlenbündel (5), wobei das Blendensystem (3) einen strahlenundurchlässigen Marker (20) mit mindestens einer Referenzstruktur (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Marker (20) an dem Blendensystem (3) derart angeordnet ist, dass ein Zentralstrahl (6) des Strahlenbündels (5) das Blendensystem (3) ungehindert passiert und die Referenzstruktur (19) stets durch einen Schatten in dem Projektionsbild (7) des Objekts (4) sichtbar ist zum Bestimmen eines Kontrasts des Schattens der Referenzstruktur (19) in dem Projektionsbild (7), wobei der Kontrast des Schattens in dem Projektionsbild (7) durch eine maximale Absorption der Strahlen an der Referenzstruktur (19) maximiert ist.

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Verfahren und Vorrichtung zum Aufnahmen von Projektionsbildern mit optimierter Bewegungsbahn

2014 , Stopp, Fabian , Käseberg, Marc , Engel, Sebastian , Keeve, Erwin , Fehlhaber, Felix

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Projektionsbildern eines abzubildenden Objekts (7). Die Vorrichtung umfasst eine Strahlenquelle (2), einen Strahlendetektor (1) und eine Steuereinheit (3), wobei die Strahlenquelle (2) durch die Steuereinheit (3) auf einer Bahn (12, 18, 27) in mehrere Positionen verfahren wird, in denen jeweils eine von der Strahlenquelle (2) kegelstrahlförmig um einen Zentralstrahl ausgehende Strahlung ausgesandt wird. Gleichzeitig mit dem Verfahren der Strahlenquelle (2) wird der Strahlendetektor (1) durch die Steuereinheit (3) in mehrere Positionen verfahren, in denen jeweils die von der Strahlenquelle (2) ausgehende und das abzubildende Objekt (7) durchdringende Strahlung zum Aufnehmen eines Projektionsbilds aufgefangen wird.; Die Strahlenquelle (2) und bzw. oder der Strahlendetektor (1) werden hierbei jeweils auf einer durch ein Polynom n-ten Grades beschriebenen und von der Steuereinheit (3) durch eine Optimierung einer vorgegebenen Bahn mit entlang des Zentralstrahls (19, 20) bestimmten, konstantem Abstand zwischen der Strahlenquelle (2) und dem Strahlendetektor (1) oder dem abzubildenden Objekt (7) berechneten Bahn (13, 18, 20, 27) um das abzubildende Objekt (7) verfahren, wobei das Polynom jeweils derart gewählt ist, dass ein Sicherheitsabstand zu dem abzubildenden Objekt (7) eingehalten wird und gleichzeitig ein Abstand zwischen dem Strahlendetektor (2) und dem abzubildenden Objekt (7) minimiert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einer Befehlsfolge, zum Ansteuern der Vorrichtung und zum Durchführen des Verfahrens.

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Surgical navigation with QR codes

2016 , Katanacho, Manuel , Cadena, Wladimir de la , Engel, Sebastian

The presented work is an alternative to established measurement systems in surgical navigation. The system is based on camera based tracking of QR code markers. The application uses a single video camera, integrated in a surgical lamp, that captures the QR markers attached to surgical instruments and to the patient.

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Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer dreidimensionalen Abbildung eines Objekts

2014 , Uhlmann, Eckart , Engel, Sebastian , Käseberg, Marc , Keeve, Erwin , Stopp, Fabian

The invention relates to a method and a device for generating a three-dimensional image of an object (14), said device comprising a movable radiation source (1), a radiation detector (2), and an analyzing unit. The radiation source (1) is moved relative to the object (14) to be imaged into multiple positions in a first movement (11) on a first track (3) which lies on a first plane in order to capture images, at least one image being captured in each said position. The three-dimensional image is reconstructed from the captured images by the analyzing unit. The radiation source (1) and the radiation detector (2) carry out a second movement (6) relative to the object (14) to be imaged on a second track which is at least partly different from the first track (3) at the same time as the first movement (11) in order to reduce artifacts in the image, said artifacts being generated due to radiation absorption. In the process, the first movement and the second movement are superimposed.

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Strahlendetektor zum Detektieren einer Strahlung, Aufnahmevorrichtung und Verfahren zum Abbilden eines Zielvolumens und zum Bestimmen eines Scanzentrums innerhalb des Zielvolumens

2015 , Keeve, Erwin , Engel, Sebastian , Fehlhaber, Felix , Uhlmann, Eckart

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlendetektor (1) zum Detektieren einer Strahlung (19), eine Aufnahmevorrichtung (12) und ein Verfahren zum Abbilden eines Zielvolumens und zum Registrieren eines Scanzentrums (18) innerhalb des Zielvolumens. Der Strahlendetektor weist einen Grundkörper mit einer für die zu detektierende Strahlung (19) empfindlichen ersten Oberfläche (2) auf und einer der ersten Oberfläche (2) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Auf der ersten Oberfläche (2) oder direkt auf der zweiten Oberfläche eine Anzeigeeinheit (3) zum Anzeigen einer durch die detektierte Strahlung (19) erzeugten Abbildung angeordnet, die für die zu detektierende Strahlung (19) durchlässig ist, sofern die Anzeigeeinheit (3) auf der ersten Oberfläche (2) angeordnet ist.

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Bildgebendes System, Operationsvorrichtung mit dem bildgebenden System und Verfahren zur Bildgebung

2014 , Winne, Christian , Engel, Sebastian , Keeve, Erwin , Uhlmann, Eckart

The invention relates to an imaging system 200, particularly for an operating device 1000 with a device head 100 that can be adjusted in a mobile manner, comprising: - an image data capturing unit 210 with an image recording unit, particularly an operation camera 211, 212, designed to capture image data 300 in an operating environment OU; - an image data processing unit 220 designed to provide the image data; - an image storage unit 230 designed to hold the image data 300 of the operating environment and volume data of a volume representation 320 assigned to the operating environment. Also provided according to the invention are: - a registration means 260 designed to locate the image recording unit, particularly the operating camera 211, 212, relative to the operating environment; - a virtual pointer means 250 designed to make available, particularly to identify and/or to display, a number of surface points OS of the image data 300 automatically; and - an assignment means, particularly with calculating means 240, designed to assign automatically a volume point VP of the volume representation 320 to at least one of the surface points OS made available.

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