手勢(shì)控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于檢測(cè)手勢(shì)的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。所述設(shè)備、系統(tǒng)以及方法使用用于跟蹤并監(jiān)測(cè)使用者的光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備。其允許對(duì)不同環(huán)境中的人員的無(wú)阻礙的、魯棒的跟蹤。所述設(shè)備、系統(tǒng)以及方法在健康護(hù)理機(jī)構(gòu)中是特別有用的。
【專利說(shuō)明】手勢(shì)控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及手勢(shì)控制系統(tǒng)和方法。本發(fā)明特別涉及用于在健康護(hù)理機(jī)構(gòu)中使用的手勢(shì)控制系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互能夠以多種方式完成，包括使用鼠標(biāo)或鍵盤。然而，在一些情況下，優(yōu)選使用免接觸式控制單元。這樣的控制系統(tǒng)能夠是語(yǔ)音控制的系統(tǒng)，但是語(yǔ)音控制不總是足夠準(zhǔn)確和精確的。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到改進(jìn)的控制系統(tǒng)和方法是有益的，并且因此設(shè)計(jì)了本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]用于使用操作者手勢(shì)來(lái)控制成像系統(tǒng)和其他醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)的魯棒性取決于傳感器數(shù)據(jù)的體積和傳感器的類型。當(dāng)前的手勢(shì)控制方法具有缺點(diǎn)，例如基于攝像機(jī)的系統(tǒng)需要視線，并且基于超聲的系統(tǒng)僅對(duì)于短距離是有用的。另一個(gè)限制因素是對(duì)于大多數(shù)傳感器方法而言，難以跟蹤例如操作者的整個(gè)手臂。
[0004]本發(fā)明提出不用于其他方案的一種利用跟蹤操作者的四肢(例如手臂、頭、手、手指)的光學(xué)形狀感測(cè)來(lái)使能的衣服或任何光學(xué)形狀感測(cè)使能的設(shè)備，優(yōu)選與系統(tǒng)相結(jié)合，其中，模式識(shí)別方案應(yīng)用于評(píng)估所記錄的用于實(shí)時(shí)事件檢測(cè)的手勢(shì)。
[0005]實(shí)現(xiàn)一種控制系統(tǒng)應(yīng)是有利的，其中，免接觸式控制允許對(duì)諸如計(jì)算機(jī)的設(shè)備的精確的和魯棒的輸入。
[0006]總體上，本發(fā)明優(yōu)選單獨(dú)地或以任何組合尋求緩和、減輕或消除上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。具體地，提供解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題或其他問(wèn)題的方法可以被看作是本發(fā)明的目標(biāo)。
[0007]為了更好地解決這些關(guān)心問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)，在本發(fā)明的第一方面中，提出一種由要被監(jiān)測(cè)的諸如健康護(hù)理人員的人員穿著的衣服，所述衣服包括附著到衣服并且遍布所述衣服延伸的光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備，使得衣服的部分的形狀改變和/或移動(dòng)被反映為光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的形狀改變，其中，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被縫合在衣服內(nèi)或被附著到衣服，以便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)。
[0008]通過(guò)利用具有嵌入衣服或附著到衣服的可跟蹤的形狀感測(cè)設(shè)備，消除了基于攝像機(jī)的系統(tǒng)需要視線和基于超聲的系統(tǒng)僅對(duì)短距離有用的缺點(diǎn)。另一個(gè)被克服的限制因素是對(duì)于大多數(shù)傳感器方法難以跟蹤例如操作者的整個(gè)手臂。通過(guò)本發(fā)明，能夠跟蹤整個(gè)手臂。這允許更精確的手勢(shì)識(shí)別。而且，預(yù)期手勢(shì)命令可以包括手臂的更多部分的移動(dòng)，例如通過(guò)上臂與下臂和/或手的組合。衣服允許以魯棒的方式監(jiān)測(cè)穿著該衣服的人員。衣服提供對(duì)穿著該衣服的人員的移動(dòng)模式的識(shí)別的可能性，從而允許該人員以免接觸式的方式與儀器進(jìn)行交互。
[0009]使用衣服或器械能夠控制一系列儀器，包括但不限于成像系統(tǒng)(例如允許穿著者改變或操縱正在顯示的圖像)、外科手術(shù)器械(例如導(dǎo)管或介入探針或外科手術(shù)探針或機(jī)器人或用于造影劑的注射器)、正顯示在屏幕上的數(shù)據(jù)集或外科醫(yī)生可以希望以簡(jiǎn)單而直觀的方式操作、無(wú)需接觸設(shè)備來(lái)將其控制的任何其他器械或儀器。以下將給出更多的范例。
[0010]本發(fā)明還可以包括音頻和/或視覺(jué)和/或觸覺(jué)反饋，以確認(rèn)手勢(shì)解讀和命令執(zhí)行。而且，系統(tǒng)、衣服、器械以及方法可以采用模式開關(guān)，以在介入期間對(duì)手勢(shì)控制狀態(tài)的打開和關(guān)閉進(jìn)行切換。也可以在執(zhí)行所識(shí)別的命令之前使用確認(rèn)步驟。
[0011]當(dāng)在健康護(hù)理機(jī)構(gòu)中，特別是在外科手術(shù)環(huán)境中使用所述衣服時(shí)，所述衣服提供直觀的控制、以及由于與臨床工作人員處理查看工作站的交互被減少的改進(jìn)的工作流程。當(dāng)前可以想象的是，所述系統(tǒng)非常適合于在醫(yī)學(xué)成像中的范例，所述在醫(yī)學(xué)成像中的范例總體上包括由手勢(shì)控制的圖像瀏覽器。這能夠是例如預(yù)先記錄的預(yù)介入成像，所述預(yù)介入成像包括但不限于患者正在經(jīng)受或計(jì)劃經(jīng)受的外科手術(shù)或其他醫(yī)療程序的CT成像、MR成像、X射線成像、超聲成像或?qū)崟r(shí)X射線圖像、實(shí)時(shí)MR-圖像、實(shí)時(shí)CT圖像、實(shí)時(shí)超聲圖像。
[0012]在一實(shí)施例中，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備包括柔性體，所述柔性體具有相對(duì)于設(shè)備的長(zhǎng)度比較小的橫截面，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)確定柔性體的形狀，形狀感測(cè)設(shè)備被配置為基于其對(duì)于跟蹤柔性體的移動(dòng)和/或當(dāng)前形狀的配置來(lái)收集信息。當(dāng)光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備包括柔性體時(shí)，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備能夠跟隨穿著所述衣服人員移動(dòng)，同時(shí)具有增加的強(qiáng)度。
[0013]有利地，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被集成在衣服的部分中，所述衣服的部分對(duì)應(yīng)于穿著所述衣服的人員的四肢。如上所述，預(yù)期將光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備集成在四肢中是特別有用的，這是因?yàn)樗鼈儗?duì)有目的地移動(dòng)是最有效的。四肢包括手臂、頭、手和/或一個(gè)或多個(gè)手指。單獨(dú)跟蹤人員的軀干可能得到對(duì)應(yīng)于給定的命令或事件的非故意的移動(dòng)模式的檢測(cè)。組合軀干和一個(gè)或多個(gè)四肢的移動(dòng)模式識(shí)別提供更寬范圍的組合，所述更寬范圍的組合允許定義更多的命令或事件。跟蹤至少一個(gè)四肢允許對(duì)要被控制的設(shè)備的直觀控制。
[0014]在一實(shí)施例中，所述衣服是外科手術(shù)服，并且光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被定位在外科手術(shù)服的一只衣袖中。將光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備集成在外科手術(shù)服中使用的衣服中是特別有用的，這是因?yàn)樵谶@樣的環(huán)境中，減少接觸以保持無(wú)菌的要求非常高。消除外科醫(yī)生與任何儀器之間的接觸減少例如由于對(duì)儀器的不充分地清潔的污染風(fēng)險(xiǎn)。
[0015]有利地，所述衣服可以包括連接器，所述連接器用于將光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備連接到控制計(jì)算設(shè)備，所述控制計(jì)算設(shè)備基于來(lái)自光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的位置信息來(lái)生成手勢(shì)事件。所述衣服有利地用于生成針對(duì)計(jì)算設(shè)備(例如用于在外科手術(shù)環(huán)境中使用的成像設(shè)備)的命令或指令。
[0016]第二方面涉及一種包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的外科手術(shù)器械，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被設(shè)置在外科手術(shù)器械之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)確定外科手術(shù)器械的形狀和/或位置，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被配置為基于其對(duì)于程序期間的配置收集信息?？梢曰诒桓櫟尼t(yī)療設(shè)備(例如手術(shù)器械，其包括但不限于形狀感測(cè)使能的導(dǎo)管)的檢測(cè)手法來(lái)檢測(cè)手勢(shì)(例如，如果醫(yī)生執(zhí)行特定的動(dòng)作，所述手術(shù)器械能夠用于觸發(fā)輸注)。范例能夠是通過(guò)180度的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者通過(guò)應(yīng)用模式識(shí)別可檢測(cè)的快速移動(dòng)。以這種關(guān)系的光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備也可以是光學(xué)位置感測(cè)設(shè)備。
[0017]有利地，外科手術(shù)器械可以是包括導(dǎo)管和/或?qū)Ыz的柔性器械。
[0018]在一實(shí)施例中，外科手術(shù)器械可以包括連接器，用于連接到控制計(jì)算設(shè)備，所述控制計(jì)算設(shè)備基于來(lái)自光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的位置信息生成手勢(shì)事件。外科手術(shù)器械可以直接連接到執(zhí)行手勢(shì)模式識(shí)別的控制計(jì)算設(shè)備或者根據(jù)本發(fā)明的第一方面連接到衣服，使得用于模式識(shí)別的系統(tǒng)將針對(duì)外科手術(shù)器械所記錄的模式與使用衣服所檢測(cè)的模式相關(guān)聯(lián)。
[0019]本發(fā)明的第三方面涉及一種手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)，所述手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)包括由要被監(jiān)測(cè)的人穿著的衣服，所述衣服包括:光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備，其附著于所述衣服并且遍布所述衣服延伸，使得所述衣服的部分的形狀改變和/或移動(dòng)被反映為光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的形狀改變，其中，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被縫合在衣服內(nèi)或被附著到衣服，以便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)；形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)，其接收來(lái)自光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的信號(hào)，并且形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)基于來(lái)自光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的信號(hào)生成手勢(shì)事件。光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備允許跟蹤穿著所述衣服的人員的移動(dòng)，并且如果/當(dāng)該人員想要發(fā)出命令或指令到諸如圖像顯示設(shè)備的計(jì)算設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)作為一個(gè)整體可以然后用于監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)提供對(duì)移動(dòng)的準(zhǔn)確和魯棒的監(jiān)測(cè)而沒(méi)有視線的限制。
[0020]本發(fā)明的第四方面涉及一種手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)，所述手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)包括外科手術(shù)器械，所述外科手術(shù)器械包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被設(shè)置在外科手術(shù)器械之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)確定外科手術(shù)器械的形狀和/或位置，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被連接到形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)，以基于來(lái)自與對(duì)于程序期間的器械配置有關(guān)的光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的信號(hào)來(lái)收集信息，形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)基于信號(hào)創(chuàng)建手勢(shì)事件。光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備用于監(jiān)測(cè)外科手術(shù)器械的移動(dòng)。操作外科手術(shù)器械的人員可以想要發(fā)出命令來(lái)創(chuàng)建手勢(shì)事件。作為范例，如果醫(yī)生執(zhí)行特定動(dòng)作，例如通過(guò)180度的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)或通過(guò)使用根據(jù)應(yīng)用模式識(shí)別的系統(tǒng)可檢測(cè)的快速移動(dòng)，形狀感測(cè)使能的導(dǎo)管能夠用于觸發(fā)輸注。
[0021]本發(fā)明的第五方面涉及一種用于控制包括具有光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的對(duì)象的形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)的方法，其中，形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定對(duì)象的形狀和/或位置，所述方法包括以下步驟:檢測(cè)對(duì)象的手勢(shì)模式，確定對(duì)象的手勢(shì)模式是否對(duì)應(yīng)于被識(shí)別的手勢(shì)的集合中的一個(gè)，如果手勢(shì)模式被識(shí)別，則基于所識(shí)別的手勢(shì)生成手勢(shì)事件，并且基于手勢(shì)事件操作設(shè)備。所述方法允許對(duì)穿著具有光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的衣服的人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)。所述方法提供對(duì)穿著所述衣服的人員的移動(dòng)模式的識(shí)別，其中，所述人員被允許以免接觸式的方式與儀器進(jìn)行交互。所述方法可以有利地與關(guān)于本發(fā)明的其他方面提到的設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)合使用。
[0022]有利地，對(duì)象是衣服，并且光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被集成或附著到所述衣服，所述方法然后可以包括檢測(cè)穿著所述衣服的人員的手勢(shì)模式。所述手勢(shì)模式用于生成手勢(shì)事件，所述手勢(shì)事件反過(guò)來(lái)用于控制設(shè)備。所述設(shè)備能夠是如其他地方所述的成像設(shè)備。
[0023]有利地，當(dāng)對(duì)象是包括設(shè)置在外科手術(shù)器械之內(nèi)并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定外科手術(shù)器械的形狀和/或位置的光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的外科手術(shù)器械時(shí)，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備可以被配置為基于其對(duì)于程序期間的配置來(lái)收集信息。當(dāng)將所述方法應(yīng)用于外科手術(shù)器械時(shí)，所述方法允許器械的操作者發(fā)出免接觸式命令。所述命令可以涉及形狀感測(cè)使能的導(dǎo)管，以經(jīng)由實(shí)施導(dǎo)管觸發(fā)輸注。
[0024]有利地，檢測(cè)手勢(shì)模式可以包括檢測(cè)分立的事件和/或定量的度量，所述度量包括速度和/或加速度。通過(guò)應(yīng)用分立的事件，例如檢測(cè)以特定方式的手臂移動(dòng)或手的移動(dòng)模式，所述方法允許對(duì)通常不是操作者正常行為的部分的移動(dòng)進(jìn)行定義。同樣的方法應(yīng)用于對(duì)定量的度量的檢測(cè)。
[0025]有利地，檢測(cè)分立的事件可以包括檢測(cè)穿著對(duì)象的人員的四肢的運(yùn)動(dòng)。如所提到的，所述方法可以有利地集中于四肢或若干四肢(例如手臂、腿、手、手指、頭或它們的組合)的移動(dòng)。
[0026]在所有上述方面中，可以對(duì)光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備應(yīng)用以下內(nèi)容。
[0027]有利地，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備可以包括光纖，所述光纖具有纖維布拉格光柵(FBG)和/或用于感測(cè)纖維中的應(yīng)力的瑞利散射詢問(wèn)設(shè)置中的至少一種。一條或多條光纖的使用允許設(shè)備是柔性的?？梢灶A(yù)見其它合適的材料或結(jié)構(gòu)。
[0028]有利地，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備通過(guò)包括具有更高數(shù)目的具有光學(xué)應(yīng)力傳感器的光纖的區(qū)域來(lái)包括更高靈敏度的區(qū)域。例如，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備可以具有一個(gè)區(qū)域，其中存在一個(gè)數(shù)目的具有光學(xué)應(yīng)力傳感器的光纖，在另一個(gè)區(qū)域中，存在另一數(shù)目的具有光學(xué)應(yīng)力傳感器的光纖，并且因此可以建立具有更高靈敏度的區(qū)域。更高的靈敏度可以有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的位置的確定的更好的分辨率。其可以有利地具有:具有一根光纖的一個(gè)區(qū)域，，所述一根光纖具有定義具有第一靈敏度的區(qū)域的光學(xué)應(yīng)力傳感器；以及具有四根光纖的另一個(gè)區(qū)域，所述四根光纖具有定義具有比第一靈敏度更高的第二靈敏度的區(qū)域的光學(xué)應(yīng)力傳感器。
[0029]有利地，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備可以包括螺旋形狀、指環(huán)形狀、直線形狀或彎曲線形狀和/或環(huán)形形狀中的一種或多種。不同的設(shè)計(jì)提供不同的效果，例如，更好地?cái)M合到特定器官和/或腫瘤，并且特定的選擇可以取決于想要進(jìn)行的臨床應(yīng)用。
[0030]總體上，本發(fā)明的各個(gè)方面可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)以任何可能的方式組合和耦合。本發(fā)明的這些和其它方面、特征和/或優(yōu)點(diǎn)參考下文描述的實(shí)施例將是明顯的并且得到闡明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]參考附圖，僅通過(guò)范例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中
[0032]圖1是本發(fā)明中使用的原理的示意圖，
[0033]圖2是健康護(hù)理環(huán)境的示意圖，
[0034]圖3是包括外科手術(shù)器械的系統(tǒng)的示意圖，
[0035]圖4是包括衣服的系統(tǒng)的示意圖，并且
[0036]圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]由于諸如對(duì)于保持無(wú)菌很重要的免接觸式控制、直觀控制、改進(jìn)的工作流程等，因此手勢(shì)控制在醫(yī)療市場(chǎng)正得到關(guān)注。然而，手勢(shì)控制的魯棒性取決于傳感器數(shù)據(jù)的量以及傳感器的類型:例如，基于攝像機(jī)的系統(tǒng)經(jīng)受視線的問(wèn)題。也就是說(shuō)，攝像機(jī)必須具有對(duì)被跟蹤的對(duì)象(例如人員的手臂或手)的無(wú)阻礙的視野?；诔暤南到y(tǒng)僅對(duì)短距離應(yīng)用是有用的。對(duì)于大多數(shù)傳感器方法難以跟蹤例如操作者的整個(gè)手臂。
[0038]圖1示意性地圖示了本發(fā)明中使用的一種原理，其中光纖被用作光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備。在實(shí)踐中，光纖20可以是任何類型的適合于光學(xué)跟蹤細(xì)長(zhǎng)設(shè)備的光纖。光纖20的范例包括但不限于:如本領(lǐng)域已知的結(jié)合沿纖維長(zhǎng)度被集成的纖維布拉格光柵的陣列的柔性光學(xué)透明玻璃或塑料纖維，以及如本領(lǐng)域已知的具有沿纖維長(zhǎng)度出現(xiàn)的在其光學(xué)折射率中的自然變化的柔性光學(xué)透明玻璃或塑料纖維(例如，基于瑞利散射的光纖)。光纖20可以是單芯纖維或優(yōu)選地可以是多芯纖維。
[0039]整體上，圖1示意性地圖示了用于光學(xué)頻域反射的系統(tǒng)10的原理，所述光學(xué)頻域反射使用可調(diào)諧的光源30和纖維光學(xué)干涉儀。光源30的輸出穿過(guò)分離器40，所述分離器40指導(dǎo)信號(hào)的部分進(jìn)入基準(zhǔn)手臂50，并且指導(dǎo)信號(hào)的剩余部分進(jìn)入樣本手臂60，所述樣本手臂60照亮并接收在區(qū)域70處反射的光線。
[0040]在單色光源的波長(zhǎng)掃過(guò)并且基準(zhǔn)手臂和樣本手臂的路徑長(zhǎng)度保持恒定的同時(shí)，利用平方律光探測(cè)器80檢測(cè)從基準(zhǔn)手臂返回的信號(hào)與樣本手臂返回的信號(hào)之間的相干。通過(guò)采樣的探測(cè)器信號(hào)的離散傅里葉變換(DFT)獲得軸向反射率概況(A線)。
[0041]在實(shí)踐中，細(xì)長(zhǎng)設(shè)備20可以是任何類型的適合于為了光學(xué)跟蹤細(xì)長(zhǎng)設(shè)備的目的將光纖嵌入其中的設(shè)備。細(xì)長(zhǎng)設(shè)備20的范例包括但不限于任何類型的內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管以及導(dǎo)絲。細(xì)長(zhǎng)設(shè)備20還可以被嵌入或附著于衣服。
[0042]在實(shí)踐中，光學(xué)詢問(wèn)控制臺(tái)30(包括光源)可以是任何在結(jié)構(gòu)上被配置為用于將光線傳送到光纖20或60并從光纖20或60接收反射光線的設(shè)備或系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)詢問(wèn)控制臺(tái)30采用本領(lǐng)域中已知的光學(xué)傅立葉域反射計(jì)或其他適當(dāng)?shù)碾娮悠骷?設(shè)備。
[0043]圖2示意性地圖示了由要被監(jiān)測(cè)的健康護(hù)理人員穿著的衣服100。衣服100包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110附著于衣服100并且遍布衣服100延伸，使得衣服100的部分的形狀改變和/或移動(dòng)被反映為光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110的形狀改變，其中，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110被縫合在衣服100內(nèi)或附著到衣服100，以便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)。這允許使用衣服100對(duì)人員進(jìn)行無(wú)阻礙的監(jiān)測(cè)，從而使對(duì)特定移動(dòng)模式的檢測(cè)成為可能。在圖2中，衣服100是外科手術(shù)衣，并且光學(xué)形狀觀測(cè)設(shè)備110被定位在外科手術(shù)衣的一只衣袖中。
[0044]當(dāng)被包含在諸如衣服織物的柔性底物中時(shí)，纖維光學(xué)形狀感測(cè)110能夠用于跟蹤穿著感測(cè)使能的衣服的操作者的手勢(shì)。如果形狀傳感器被嵌入在例如操作圍裙的手臂袖套中，能夠在沒(méi)有任何傳感器限制(例如視線或操作區(qū)域大小)下跟蹤整個(gè)手臂。
[0045]光學(xué)形狀感測(cè)(OSS)的相對(duì)準(zhǔn)確度甚至在大于三米的延長(zhǎng)的系繩長(zhǎng)度上對(duì)于手勢(shì)控制和移動(dòng)模式識(shí)別也是足夠好的，其允許足夠的纜線長(zhǎng)度來(lái)連接衣服100。衣服100可以經(jīng)由操作臺(tái)120連接到儀器或直接連接到控制系統(tǒng)。優(yōu)選地，連接是經(jīng)由纜線130，這是因?yàn)楫?dāng)使用無(wú)線連接時(shí)可能涉及風(fēng)險(xiǎn)，但這不排除衣服100或者光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110也可以被無(wú)線連接。
[0046]特別是與更多的已建立的飛行時(shí)間(TOF)技術(shù)相比，光學(xué)形狀感測(cè)的另一優(yōu)點(diǎn)是即使小的變形也能夠被跟蹤。這是特別重要的，因?yàn)榛赥OF的手勢(shì)控制的一個(gè)當(dāng)前的問(wèn)題是不得不執(zhí)行大的移動(dòng)以進(jìn)行控制，所述控制在操作室中是難以接受的。這在操作場(chǎng)所中不總是令人滿意的。
[0047]光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110包括柔性體，所述柔性體具有相對(duì)于設(shè)備的長(zhǎng)度比較小的橫截面，并且光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備110被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定柔性體的形狀，形狀感測(cè)設(shè)備110被配置為基于其對(duì)于柔性體的跟蹤移動(dòng)和/或當(dāng)前形狀的配置來(lái)收集信息。其也可能經(jīng)由圖1中圖示的布置。
[0048]也能夠基于被跟蹤的醫(yī)療設(shè)備的檢測(cè)手法來(lái)檢測(cè)手勢(shì)。例如，如果醫(yī)生執(zhí)行特定動(dòng)作，例如通過(guò)180度的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或通過(guò)應(yīng)用模式識(shí)別方法可檢測(cè)的快速移動(dòng)，則形狀感測(cè)使能的導(dǎo)管能夠用于觸發(fā)輸注。圖3是包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210的外科手術(shù)器械200的示意圖，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210被設(shè)置在外科手術(shù)器械200之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定外科手術(shù)器械200的形狀和/或位置，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備200被配置為基于其對(duì)于程序期間的配置來(lái)收集信息。
[0049]在有利的實(shí)施例中，外科手術(shù)器械200是柔性器械，其包括導(dǎo)管和/或?qū)Ыz。這樣的器械通常由外科醫(yī)生使用，并且能夠控制器械的功能而不必松開器械的附加特征是對(duì)操作時(shí)的安全性的改進(jìn)。
[0050]當(dāng)利用衣服100時(shí)，外科手術(shù)器械200還包括連接器，用于連接到控制計(jì)算設(shè)備230，所述控制計(jì)算設(shè)備230基于來(lái)自光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的位置信息生成手勢(shì)事件。優(yōu)選地，器械200經(jīng)由纜線240連接到系統(tǒng)。
[0051]對(duì)于安全性的其他改進(jìn)，約束系統(tǒng)使得形狀感測(cè)210能夠用于識(shí)別目的是可能的:例如，只有當(dāng)介入性心臟病醫(yī)師的被跟蹤的手握住被跟蹤的消融導(dǎo)管的末端時(shí)，消融程序才能夠被激活，而所有其他人員接觸導(dǎo)管不能夠激活它。
[0052]圖4示意性地圖示了手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)300，所述手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)300包括由要被監(jiān)測(cè)的人穿著的衣服310，衣服310包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320，其附著到衣服310并且遍布衣服310延伸，使得衣服310的部分的形狀改變和/或移動(dòng)被反映為光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320的形狀改變，其中，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320被縫合衣服310內(nèi)或附著到衣服310，以便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)，形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)300包括從光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320接收信號(hào)的處理器330，并且形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)300基于來(lái)自光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320的信號(hào)生成手勢(shì)事件。
[0053]所述系統(tǒng)特別適合于在外科手術(shù)室環(huán)境中使用。光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320允許對(duì)穿著衣服310的人員的移動(dòng)的跟蹤，并且如果/當(dāng)所述人員希望發(fā)出對(duì)諸如圖像顯示設(shè)備的計(jì)算設(shè)備的命令或指令時(shí)，那么系統(tǒng)作為一個(gè)整體可以用于監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)300提供對(duì)移動(dòng)的準(zhǔn)確和魯棒的監(jiān)測(cè)而沒(méi)有視線的限制。
[0054]參考圖3，可以定義類似的系統(tǒng)，其中，使用包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210的外科手術(shù)器械200，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210被設(shè)置在外科手術(shù)器械200之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定外科手術(shù)器械200的形狀和/或位置。光學(xué)形狀感測(cè)210設(shè)備然后被連接240到形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)中的處理器230，以基于與來(lái)自對(duì)于程序期間的器械200的配置有關(guān)的光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210的信號(hào)來(lái)收集信息，形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)基于信號(hào)來(lái)創(chuàng)建手勢(shì)事件。使用系統(tǒng)的人員然后可以向模式識(shí)別系統(tǒng)發(fā)出命令，以便操作儀器或諸如圖像查看系統(tǒng)的外部系統(tǒng)中的其他功能。
[0055]圖5示意性地圖示了用于控制手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)的方法400的步驟，所述手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)包括具有光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的對(duì)象，其中，形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定對(duì)象的形狀和/或位置，所述方法包括以下步驟:檢測(cè)410對(duì)象的手勢(shì)模式，確定420對(duì)象的手勢(shì)模式是否對(duì)應(yīng)于已識(shí)別的手勢(shì)的集合中的一個(gè)，如果手勢(shì)模式被識(shí)別，則基于已識(shí)別的手勢(shì)來(lái)生成手勢(shì)事件，并且基于手勢(shì)事件來(lái)操作430設(shè)備。
[0056]所述方法可以與衣服310結(jié)合使用，并且光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備320然后被集成或附著到衣服310，所述方法然后還可以包括檢測(cè)穿著所述衣服的人員的手勢(shì)模式。
[0057]備選地，所述方法400可以與外科手術(shù)器械200結(jié)合使用，所述外科手術(shù)器械200包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備210被設(shè)置在外科手術(shù)器械之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定外科手術(shù)器械的形狀和/或位置，光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被配置為基于其對(duì)于程序期間的配置來(lái)收集信息。
[0058]本文描述的所有實(shí)施例還可以包括用于啟動(dòng)手勢(shì)控制的其他步驟或設(shè)備。這能夠是，例如用于檢測(cè)想要進(jìn)行的命令何時(shí)由穿著所述衣服或操作所述器械的人員發(fā)出的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。其允許改進(jìn)的安全性，這是因?yàn)樗鱿到y(tǒng)或所述方法將不會(huì)被錯(cuò)誤地解讀為與作為實(shí)際命令的命令無(wú)關(guān)的移動(dòng)。
[0059]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是圖示性或范例性的，而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求，在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載的特定措施，但是這并不指示不能有效地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)和/或分布在合適的介質(zhì)上，諸如與其他硬件一起或作為其他硬件的部分供應(yīng)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以以其他形式被分布，諸如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無(wú)線的通信系統(tǒng)。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種由要被監(jiān)測(cè)的諸如健康護(hù)理人員的人員穿著的衣服(100、310)，所述衣服包括: 光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)，其被集成在所述衣服(100、310)中并且遍布所述衣服(100,310)延伸，使得所述衣服(100、310)的部分的形狀改變和/或移動(dòng)被反映為所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)的形狀改變，其中，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)被集成在所述衣服(100、310)中，以便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衣服(100、310)，其中，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)包括柔性體，所述柔性體具有相對(duì)于所述設(shè)備的長(zhǎng)度比較小的橫截面， 所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定柔性體的形狀，所述形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)被配置為基于其對(duì)于跟蹤所述柔性體的移動(dòng)和/或當(dāng)前形狀的配置來(lái)收集信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衣服(100、310)，其中，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)被集成在所述衣服(100、310)的部分中，所述部分對(duì)應(yīng)于穿著所述衣服(100、310)的人員的四肢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衣服(100、310)，其中，所述衣服(100、310)是外科手術(shù)服(100)，并且所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)被定位在所述外科手術(shù)服(100)的一只衣袖中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衣服(100、310)，還包括連接器，所述連接器用于將所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(110、320)連接到控制計(jì)算設(shè)備，所述控制計(jì)算設(shè)備基于來(lái)自所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的位置信息來(lái)生成手勢(shì)事件。
6.一種外科手術(shù)器械(200)，其包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)被設(shè)置在所述外科手術(shù)器械(200)之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定所述外科手術(shù)器械(200)的形狀和/或位置，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)被配置為基于其對(duì)于程序期間的配置來(lái)收集信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外科手術(shù)器械(200)，其中，所述外科手術(shù)器械(200)為包括導(dǎo)管和/或?qū)Ыz的柔性器械。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外科手術(shù)器械(200)，還包括連接器，所述連接器用于連接到控制計(jì)算設(shè)備，所述控制計(jì)算設(shè)備基于來(lái)自所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的位置信息來(lái)生成手勢(shì)事件。
9.一種手勢(shì)模式識(shí)別(300)系統(tǒng)，包括: 由要被監(jiān)測(cè)的人穿著的衣服(100、310)，所述衣服(100、310)包括: 光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備，其被集成在所述衣服(100、310)中并且遍布所述衣服(100、310)延伸，使得所述衣服(100、310)的部分的形狀改變和/或移動(dòng)被反映為所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的形狀改變，其中，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被集成在所述衣服(100、310)中，以便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)，所述形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)包括接收來(lái)自所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的信號(hào)的處理器，并且所述形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)基于來(lái)自所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備的信號(hào)來(lái)生成手勢(shì)事件。
10.一種手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)(200)，包括: 外科手術(shù)器械(200)，其包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)被設(shè)置在所述外科手術(shù)器械(200)之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定所述外科手術(shù)器械(200)的形狀和/或位置，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)被連接到所述形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)(200)中的處理器(230)，以基于來(lái)自與程序期間的所述器械(200)的配置有關(guān)的所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)的信號(hào)來(lái)收集信息，所述形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)(200)基于所述信號(hào)來(lái)創(chuàng)建手勢(shì)事件。
11.一種用于控制手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)(200、300)的方法(400)，所述手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)(200,300)包括具有光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210、310)的對(duì)象(200、310)，其中，所述形狀手勢(shì)模式識(shí)別系統(tǒng)(200、300)被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定所述對(duì)象(210、310)的形狀和/或位置，所述方法包括: 檢測(cè)(410)所述對(duì)象(210,310)的手勢(shì)模式， 確定(420)所述對(duì)象的所述手勢(shì)模式是否對(duì)應(yīng)于已識(shí)別的手勢(shì)的集合中的一個(gè)，如果所述手勢(shì)模式被識(shí)別，則基于所述已識(shí)別的手勢(shì)來(lái)生成手勢(shì)事件，并且 基于所述手勢(shì)事件來(lái)操作(430)設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法(400)，其中，所述對(duì)象是衣服(100、310)，并且所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備被集成或附著到所述衣服(100、310)，所述方法包括檢測(cè)穿著所述衣服(100,310)的人員的手勢(shì)模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法(400)，其中，所述對(duì)象是包括光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)的外科手術(shù)器械(200)，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)被設(shè)置在所述外科手術(shù)器械(200)之內(nèi)，并且被配置為相對(duì)于基準(zhǔn)來(lái)確定所述外科手術(shù)器械(200)的形狀和/或位置，所述光學(xué)形狀感測(cè)設(shè)備(210)被配置為基于其對(duì)于程序期間的配置來(lái)收集信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法(400)，其中，檢測(cè)所述手勢(shì)模式包括檢測(cè)分立的事件和/或定量的度量，所述度量包括速度和/或加速度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法(400)，其中，檢測(cè)分立的事件包括檢測(cè)穿著所述對(duì)象的人員的四肢的運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK104335139SQ201380024498
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月10日
【發(fā)明者】M·格拉斯, R·曼茨克, T·克林德, R·陳 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司