用于控制显微镜系统的装置、方法和计算机程序制造方法及图纸

示例涉及用于控制显微镜系统的装置、方法和计算机程序以及相应的显微镜系统。一种用于控制显微镜系统的装置包括用于与照相机模块通信的接口。该照相机模块适于提供显微镜系统的用户的头部的照相机图像数据。该装置包括被配置为经由该接口从该照相机模块获得该照相机图像数据的处理模块。该处理模块被配置为处理照相机图像数据以确定关于用户的头部相对于显微镜系统的显示器的角定向的信息。该处理模块被配置为基于关于用户的头部的角定向的信息为显微镜系统的机器人调整系统提供控制信号。信号。信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制显微镜系统的装置、方法和计算机程序


[0001]示例涉及用于控制显微镜系统的装置、方法和计算机程序以及相应的显微镜系统。

技术介绍

[0002]外科显微镜系统通常被设计成使得光学载体(即外科显微镜)能够尽可能容易且平滑地移动，理想地给出缺乏重力的感觉。在一些情况下，使用诸如机器人臂的机器人调整系统来移动手术显微镜。通常使用旋钮和按钮来执行该移动，该旋钮和按钮用于单独地控制手术显微镜的位置，该手术显微镜的角度和其他功能，诸如变焦水平、照明等。由于为了获得手术显微镜的手术显微镜的期望视场的许多因素，控制机器人调整系统可能占用外科医生的时间和注意力。美国专利5,345,087示出了一种提供了对器械的无接触引导的用于空间定位手术显微镜的光导系统。在该专利中，光源连接到外科医生的头部，并被感测以确定外科医生头部的方位，并相应地控制电动调整机构。因此，在初始化阶段，头被带到预定位置，并且相对于该预定位置跟踪头的运动。这提供了电动调整机构的基本无接触控制，该电动调整机构不考虑人在采择不同视觉观点时采用的机械。
[0003]可能需要一种改进的提供机器人调整系统的改进的控制的显微镜系统。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例基于以下发现：其他系统仅提供与外科医生的头部运动等效的纯机械运动，而不是确定外科医生在执行头部运动时希望获得的视角。在实施例中，相对于点(相对于显示器)或相对于手术部位来确定用户的头部的角定向，并且该角定向用于确定操作者试图相对于该点采取哪个视角，以及如何调整机器人调整系统以实现这种期望的视角改变。因此，实施例可以使用头部运动、姿势和表情来控制显微镜，从而以直观的方式为机器人控制提供头部跟踪。一个实施例是通过跟随用户的头部的机器人来调整显微镜的对准。
[0005]本公开的实施例提供了一种用于控制显微镜系统的装置。该装置包括用于与照相机模块通信的接口。该照相机模块适于提供显微镜系统的用户的头部的照相机图像数据。该装置包括处理模块，该处理模块被配置为经由该接口从该照相机模块获得该照相机图像数据。该处理模块被配置为处理照相机图像数据以确定关于用户的头部相对于显微镜系统的显示器的角定向的信息。该处理模块被配置为基于关于用户的头部的角定向的信息为显微镜系统的机器人调整系统提供控制信号。通过确定用户的头部相对于显微镜系统的显示器的角定向，头部相对于显示器的定向的改变可以以可理解的方式转化为显微镜系统的视角的改变，从而改进显微镜系统的用户/外科医生对显微镜系统的控制。
[0006]在至少一些实施例中，该处理模块被配置为基于照相机图像数据确定显微镜系统的用户朝向显示器的视角。该处理模块可以被配置为基于用户的视角提供控制信号。该视角可用于调整机器人臂，使得显微镜提供从视角导出的视场。
[0007]例如，该处理模块可以被配置为基于用户的头部的角定向来确定用户的视角。该角定向可以提供视角的粗粒度确定。
[0008]在一些实施例中，该处理模块被配置为对用户的一只或两只眼睛执行眼睛跟踪。该处理模块可以被配置为基于用户的头部的角定向和基于眼睛跟踪来确定用户的视角。这可以提供更细粒度的视角确定。
[0009]该处理模块可以被配置为使用对照相机图像数据的图像分析来确定关于角定向的信息。这可以实现角定向的确定，而无需用户佩戴附加的跟踪标记。
[0010]在一些实施例中，显微镜系统的显示器是布置在显微镜系统的显微镜的目镜附近的辅助显示器。这可以使外科医生能够原位调整机器人臂，而不必离开手术区。
[0011]可替代地，显微镜系统的显示器可以是布置在显微镜系统的基座单元处的辅助显示器。这使得能够使用更大的显示器，该显示器可以用于准备手术程序或由另外的手术人员使用。
[0012]在一些实施例中，显微镜系统的显示器可以是显微镜系统的显微镜的目镜的全眼显示器。同样，这可以使外科医生能够在原位调整机器人臂，而不必离开手术部位。
[0013]在各种实施例中，该处理模块被配置为基于照相机图像数据来确定用户对点的固定。该处理模块可以被配置为确定用于机器人调整系统的控制信号，使得显微镜系统的显微镜的(中心)观察点保持固定在该点上。(中心)点(例如，固定的焦点)可以用作机器人臂的调整中的视觉锚。
[0014]该处理模块可以被配置为基于照相机图像确定关于用户的头部位置的信息和关于用户的头部角度的信息。该处理模块可以被配置为基于关于用户的头部的位置的信息和基于关于用户的头部的角度的信息来确定关于用户的头部的角定向的信息。位置和角度(例如，绝对的或相对于显示器)都可以是确定角定向的因素，因为角定向是相对于显示器定义的。
[0015]例如，该处理模块可以被配置为生成控制信号，使得如果用户的头部的位置改变而用户的头部的角度没有相应改变，则触发机器人调整系统来平移显微镜系统的显微镜的视场。这可以提供头部位置的移动和机器人臂的定向之间的自然平移。
[0016]附加地或可选地，该处理模块可以被配置为生成控制信号，使得如果用户的头部的位置随着用户的头部的角度的相应改变而改变，则触发机器人调整系统以调整显微镜系统的显微镜的视角。这可以在头部角度的改变和机器人臂的定向之间提供可理解的平移。
[0017]在一些实施例中，接口适于从显微镜系统的输入设备获得触发信号。该处理模块可以被配置为响应于输入设备的触发信号来提供控制信号。因此，可以仅在由用户明确触发的情况下提供控制信号，从而避免不期望地调整机器人臂。
[0018]例如，控制信号可以被配置为调整显微镜系统的显微镜在空间中的位置、显微镜的观察角度、显微镜的变焦、显微镜的工作距离和显微镜的照明中的至少一种。例如，可以同时调整上述组的多个元件，提供对显微镜的各种特性的协调调整。
[0019]实施例还提供了用于控制显微镜系统的另一装置。该装置包括用于与照相机模块通信的接口。该照相机模块适于提供显微镜系统的用户的头部的照相机图像数据。该装置包括处理模块，该处理模块被配置为经由该接口从该照相机模块获得该照相机图像数据。该处理模块被配置为处理照相机图像数据以确定关于用户的头部的角定向的信息并确定
用户在点上的固定。该处理模块被配置为基于关于用户的头部的角定向的信息来提供用于显微镜系统的机器人调整系统的控制信号，使得显微镜系统的显微镜的(中心)视点保持固定在该点上。通过确定用户的头部的角定向，头部相对于显示器的定向的改变可以以有机的方式转换成显微镜系统的透视的改变，改善外科医生和显微镜系统之间的交互。使用者在该点上的固定可以提供用于调整机器人臂的视觉锚定。
[0020]例如，该处理模块可以被配置为确定关于显微镜的用户的头部相对于显微镜系统的显示器的角定向的信息。换句话说，显示器可以用作确定角定向的参考点，为外科医生提供机器人臂调整中的参考。
[0021]可替代地，显微镜系统可以是外科显微镜系统。该处理模块可以被配置为确定关于显微镜的用户的头部相对于手术显微镜系统的手术显微镜正在观察的手术部位的角定向的信息。在这种情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制显微镜系统(100；400)的装置(110；420)，所述装置包括：接口(112)，用于与照相机模块(120)通信，所述照相机模块适于提供所述显微镜系统的用户的头部的照相机图像数据；处理模块(114)，被配置为：经由所述接口从所述照相机模块获得所述照相机图像数据，处理所述照相机图像数据，以确定关于所述用户的头部相对于所述显微镜系统的显示器(140)的角定向的信息，基于关于用户的头部的角定向的信息，为显微镜系统的机器人调整系统(130)提供控制信号。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理模块被配置为基于所述照相机图像数据确定所述显微镜系统的用户朝向所述显示器的视角，并且基于所述用户的视角提供所述控制信号。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理模块被配置为基于所述用户的头部的所述角定向来确定所述用户的所述视角。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述处理模块被配置为对所述用户的一只或两只眼睛执行眼睛跟踪，并且基于所述用户的头部的所述角定向并且基于所述眼睛跟踪来确定所述用户的所述视角。5.根据权利要求1至4中的一项所述的装置，其中，所述处理模块被配置为使用对所述照相机图像数据的图像分析来确定关于所述角定向的信息。6.根据权利要求1至5中的一项所述的装置，其中，所述显微镜系统的所述显示器是布置在所述显微镜系统的显微镜的目镜附近的辅助显示器，或者其中，所述显微镜系统的所述显示器是布置在所述显微镜系统的基座单元处的辅助显示器，或者其中，所述显微镜系统的所述显示器是所述显微镜系统的显微镜的目镜的全眼显示器。7.根据权利要求1至6中的一项所述的装置，其中，所述处理模块被配置为基于所述照相机图像数据来确定所述用户在点上的固定，其中，所述处理模块被配置为确定用于所述机器人调整系统的所述控制信号，使得所述显微镜系统的显微镜(150；410)的中心视点保持固定在所述点上。8.根据权利要求1至7中的一项所述的装置，其中，所述处理模块被配置为基于所述照相机图像来确定关于所述用户的头部的位置的信息和关于所述用户的头部的角度的信息，并且基于关于所述用户的头部的位置的信息和基于关于所述用户的头部的角度的信息来确定关于所述用户的头部的角定向的信息。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述处理模块被配置为生成所述控制信号，使得如果所述用户的头部的位置改变而所述用户的头部的角度没有相应改变，则触发所述机器人调整系统以平移所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治，
申请(专利权)人：徕卡仪器新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：