用于语音控制医学设备的方法和语音控制设备技术

本发明专利技术涉及一种用于语音控制医学设备的方法，所述方法具有如下步骤：检测音频信号，所述音频信号包含操作人员的旨在控制控制设备的语音输入；第一分析音频信号以提供第一语音分析结果，基于第一语音分析结果来识别第一语音指令，将第一语音指令与安全类别相关联，其中提出用于安全攸关的语音指令的安全类别，确定验证信号以确认所述第一语音指令，产生控制信号，以基于第一语音指令和验证信号来控制医学设备，只要已确认第一语音指令，其中控制信号适合于，根据第一语音指令来控制医学设备，和将控制信号输入到医学设备中。和将控制信号输入到医学设备中。和将控制信号输入到医学设备中。

【技术实现步骤摘要】
用于语音控制医学设备的方法和语音控制设备


[0001]本专利技术涉及一种用于通过处理音频信号来语音控制医学设备的方法，所述音频信号包含操作人员的旨在控制所述设备的语音输入。尤其地，本专利技术涉及一种用于防首次失败(erstfehlersicheren)的语音控制医学设备的方法。本专利技术也涉及一种具有医学设备的对应的医学系统。

技术介绍

[0002]医学设备典型地用于治疗和/或检查和/或监测患者，如例如成像模态如磁共振设备、计算机断层扫描设备、PET设备(正电子发射断层扫描设备)或介入和/或治疗设备，如放疗或放射治疗设备。治疗和/或检查患者典型地由操作人员支持。
[0003]在借助这种医学设备执行治疗和/或检查患者之前和期间，通常应对医学设备执行不同的设定，如例如输入患者数据，设定不同的设备参数等。所述步骤由操作人员执行，其中对医学设备进行设定典型地经由在设备上提供的物理用户接口进行，操作人员能够输入到所述物理用户接口中。
[0004]为了经济地运行这种医学设备，顺利的工作或方法进程是值得期望的。尤其地，设定的进行应设计得尽可能简单。对此，尤其适合的是语音控制，其中操作人员将控制指令经由自然语音信号传送给医学设备。DE 10 2006 045 719 B4在该方面描述一种具有语音输入设备的医学系统，其中能够借助于语音控制来激活和停用所述系统的特定功能。在此，借助语音输入设备检测到的音频信号借助语音分析模块进行处理，以便确定操作人员的语音指令。
[0005]在语音控制即分析或识别借助于自然语言表达的用户意图或语音指令时，优选地使用人工智能、优选神经网络的算法。这尤其适合于，将包括多个不同的语音序列的高维输入空间根据自然语音输入映射到包括多个限定的控制指令的目标空间上。
[0006]此外，为了准许，多个医学设备必须满足防首次失败或功能安全的要求，以便在医学设备的越来越自动化的运行期间在任何时间都确保患者和操作人员的安全。防首次失败表示，任何一次首次失败都不会引起，医学设备在其使用寿命期间的使用会变得不安全。
[0007]特别安全攸关的控制指令例如涉及在图像数据检测或放疗时触发/启动X射线辐射。安全攸关的控制指令的另一实例涉及医学设备或其组件之一、如机器人臂在空间中的(自主的)调整运动。未授权的或未确认的辐射触发或设备运动会直接危及患者或操作人员的健康。
[0008]为了将医学设备的用于处理和转换借助于任意的用户接口检测的控制指令的硬件和/或控制软件功能安全地或防首次失败地构成，常见的是，要求已知的控制指令由操作人员手动授权。所谓的迪曼开关(dead man grip)在此应用作为实例。所谓开关/杆/手柄必须由操作人员连续地操作，以便对医学设备执行自动调整运动。当操作人员松开迪曼开关时，调整运动自动地停止。
[0009]对此替选地，医学设备为了保护控制软件可以在无关的硬件、即自身的处理器或自身的存储器上运行冗余的第二软件系统。仅当冗余的软件系统核实了初始识别出的控制指令的可信性时，控制指令才实际上由医学设备运行，否则将其丢弃。
[0010]在语音控制的领域中，目前仍然根本性缺乏已建立且可靠的方法来证实对于功能或防首次失败所需的语音识别算法的质量。例如，防首次失败(AI)语音识别算法(AI＝人工智能)必须满足的通用标准或(AI)语音识别算法对于正确分类例如因失真或背景噪声改变的语音输入的普遍有效的鲁棒性量度的问题是当前研究的主题。依靠现有安全标准的用于验证识别到的语音指令的方式不是足够安全的或是不可能的，因为也缺少对AI语音识别算法经典限定的要求/标准，以便证实其满足。这会是对于批准或认证(AI)语音识别算法的强制性前提条件。此外，借助于如有疑问就重复防首次失败的相同的、冗余的语音识别算法来验证识别到的语音指令并不会确保防首次失败安全性。
[0011]因此，迄今为止仅在安全攸关的应用之外使用医学设备的语音控制。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是，解决所述问题并且提供用于语音控制医学设备的机构，所述机构允许改进地、更可靠地从音频信号中确定操作人员的语音指令。尤其地，本专利技术的目的是，提供一种借助于语音控制来确保防首次失败的机构。
[0013]所述目的根据本专利技术通过根据独立权利要求和从属权利要求的用于语音控制医学设备的方法、对应的语音控制设备、包括语音控制设备的医学系统、计算机程序产品以及计算机可读的存储介质来实现。有利的设计方案是从属权利要求的主题。
[0014]下面，所述目的的根据本专利技术的解决方案关于要求保护的方法和要求保护的设备来描述。在此提到的特征、优点或替选的实施方式同样可转用于其他要求保护的主题并且反之亦然。换言之，实体权利要求(其例如涉及语音控制设备)也能够借助结合方法描述或要求保护的特征来改进。方法的相对应的功能特征在此通过设备之一的相对应的实体特征、例如模块或单元构成。
[0015]本专利技术在第一方面中涉及一种用于语音控制医学设备的方法。所述方法在实施方案中构成为计算机实施的方法。方法包括多个步骤。
[0016]一个步骤涉及检测音频信号，所述音频信号包含操作人员的旨在设备的控制的语音输入。一个步骤涉及分析音频信号，以提供第一语音分析结果。一个步骤涉及基于第一语音分析结果来识别第一语音指令。一个步骤涉及将第一语音指令分配给对于第一语音控制指令的安全类别，其中对安全攸关的语音指令设有至少一个安全类别。一个步骤涉及确定验证信号以确认第一语音指令。
[0017]当第一语音指令已分配给用于安全攸关的语音指令的安全类别时，优选地执行所述步骤。安全攸关的语音指令在本专利技术的实施方式中包括用于尤其必须防首次失败地构成的医学设备的语音指令。
[0018]一个步骤涉及基于第一语音指令和验证信号来产生用于控制医学设备的控制信号。只要第一语音指令根据验证信号已被确认，就执行所述步骤。在此，控制信号适合于或构成为，对应于第一语音指令来控制医学设备。另一步骤涉及将控制信号输入到医学设备中。
[0019]在本专利技术的意义上，音频信号尤其可以包含声音信息。音频信号可以是模拟的或数字的或数字化的信号。数字化的信号可以从模拟信号中例如通过模数转换器产生。对应地，检测的步骤可以包括基于接收到的音频信号来提供数字化的音频信号或者将接收到的音频信号数字化。检测音频信号可以在实施方案中包括借助于适合的传感器，例如呈麦克风的形式的声学传感器来记录音频信号，所述传感器能够是医学设备的用户接口的组成部分。检测音频信号还能够包括为其他分析步骤提供数字的或数字化的信号。
[0020]音频信号可以包括用户(下面也为操作人员)的通信，例如待执行的指示或关于待执行的指示的信息，例如语音控制信息。换言之，音频信号可以包括操作人员以自然语言的语音输入。典型地将人所说的语言称作为自然语言。自然语言能够具有声调和/或语调，用以沟通转调。自然语言能够与形式语言相反地具有结构和词汇上的歧义。
[0021]音频信号的分析在本专利技术的意义上涉及推断或识别操作人员的语音输入的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于语音控制医学设备(1)的方法，具有如下步骤：
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检测(S10)音频信号(E1)，所述音频信号(E1)包含操作人员的旨在控制所述设备的语音输入；
‑
第一分析(S20)所述音频信号，以提供第一语音分析结果(SAE1)，
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基于所述第一语音分析结果来识别(S30)第一语音指令(SSB1)，
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将所述第一语音指令分配(S40)给安全类别(SK)，其中针对安全攸关的语音指令设有安全类别，
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确定(S50)验证信号(VS)，以确认所述第一语音指令，
‑
如果确认了所述第一语音指令，则基于所述第一语音指令和所述验证信号产生(S60)用于控制所述医学设备的控制信号(C1)，其中所述控制信号适合于，对应于所述第一语音指令来控制所述医学设备，和
‑
将所述控制信号输入(S70)到所述医学设备中。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述验证信号包括：
‑
将所述第一语音指令和
‑
将确认所述第一语音指令的请求(A1)输出(S51
‑
1)给所述操作人员。3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述验证信号包括检测(S51
‑
2)所述操作人员的旨在确认所述第一语音指令的用户输入(E2)。4.根据权利要求3所述的方法，其中
‑
输出包括输出基于所述语音指令的音频信号(A1)，和/或
‑
检测包括对构成为音频信号的用户输入(E2)的检测。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中如果所述操作人员的旨在确认所述第一语音指令的用户输入满足：
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预先限定的时间标准(ZK)和/或
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预先限定的内容标准(IK)，则所述验证信号确认所述第一语音指令。6.根据权利要求5所述的方法，其中能够根据所述第一语音指令来调整所述时间标准。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中确定所述验证信号还包括，将对特定于所述第一语音指令的语音控制信息(SSI)的用户输入的请求(A2)输出给所述操作人员，并且检测包括所述语音控制信息的用户输入。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分析包括将包括第一训练函数的所述第一计算机语言学算法应用于所述音频信号。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述验证信号包括：
‑
分析(S52
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1)所述音频信号，以提供第二语音分析结果(SAE2)，
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基于所述第二语音分析结果来识别(S52
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3)第二语音指令(SSB2)，

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：