【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于工具调整领域。具体地，本专利技术涉及生成用于在多个维度中调整工具的声学校准信号的方法，涉及用于在多个维度中调整工具的相关方法，并且涉及用于在多个维度中调整工具的对准系统。
技术介绍
1、在典型的工具调整任务中，工具(例如医疗或工业工具)的操作者需要根据相应的目标位置和/或取向(例如相对于给定的参考系)来定位和/或取向工具或其一部分。参考系可以例如由另一个工具、工件或患者的身体给出。为了使工具从未调整的配置变为经调整的配置，对于工具的操作者通常需要依靠实时视觉或触觉感知，这可能由相应的辅助系统来调整。然而，这意味着操作者的视觉或触觉感知能力在工具调整期间仍然被占用，因此在工具调整期间它们不能被用于其他任务。
2、wo 1998/31280a1描述了基于音频反馈进行定位引导的方法，其中手术目标可以用两个或更多个空间坐标来表示，这些坐标被转换成音频空间的两个或更多个坐标的相应值。
3、wo 2018/082003 a1公开了用于提供关于手术部位相对于医疗器械的深度信息的方法，所述方法可以包括提供编码深度值的音频输出，使得图像中的空间位置可以被编码为例如声音的音高和音色。音频输出可以被配置成帮助外科医生将医疗器械对准期望的位置和取向。例如，音频输出可以提供例如在振幅、音高和/或音色中变化的声音，这取决于医疗器械与期望的位置和方向对准的程度。
4、因此，在工具调整领域存在技术改善的空间。
技术实现思路
1、本专利技术涉及用于工具调整的技术，所
2、本专利技术的第一方面涉及根据权利要求1所述的生成用于在多个维度中调整工具的声学校准信号的方法。所述方法可以是计算机实施的方法。声学校准信号可以是或对应于听觉信号，即对应于人可感知的声学信号。然而，声学校准信号也可以对应于编码对应可听信号的电子音频信号，即被配置为提供给某件电子设备(特别是放大器和/或扬声器)并用于触发对应可听信号的生成的电子信号。前述电子音频信号可以是模拟信号或数字信号。
3、前述多个维度中的每个维度对应于工具的相应自由度。例如，对于在2d空间中可移动的工具，多个维度可以对应于工具在2d平面中的位置，使得多个维度的第一维度可以对应于第一位置维度并且多个维度的第二维度可以对应于第二位置维度。换言之，第一维度和第二维度可以例如对应于用于描述工具在平面上的位置的一对坐标，例如对应于一对xy笛卡尔坐标或对应于一对极坐标。如果工具进一步在所述2d空间中围绕给定轴可转动，则多个维度中的第三维度可以对应于工具围绕所述给定轴的转动角。
4、作为另外的示例，如果工具在3d空间中可自由移动和可取向，则多个维度可以包括六维：对应于工具在3d空间中的位置的三维，例如对应于空间坐标的三重xyz，诸如笛卡尔坐标、圆柱坐标或球形坐标，以及对应于工具在空间中的取向的三维，例如对应于分别对应于俯仰、偏航和翻滚的三个角度。
5、值得注意的是，如通常使用的并在本申请中指定物体绕轴转动角度的俯仰角不应与如通常使用的并在本申请中指定允许人耳将与频率相关的音阶中的声音感知为“高”或者“低”的感知特性的音高或频率音高相混淆。
6、根据本专利技术的第一方面的方法包括生成具有多个声学特性的声学校准信号。多个声学特性包括针对所述多个维度中的每个维度的声学特性，其可以但不必须彼此不同。例如，如果工具相对于其两个自由度(即相对于两个维度对准)对准，则可以生成至少具有与第一维度相关联的第一声学特性和与第二维度相关联的第二声学特性的声学校准信号。
7、多个声学特性中的声学特性可以由人类听觉同时感知。例如，声学校准信号的第一声学特性可以对应于声学校准信号的音高，并且声学校准信号的第二声学特性可以对应于声学校准信号的脉冲频率或占空比。“脉冲频率”在本文中可以是指声学校准信号的间歇频率。声学校准信号可以被人耳感知为以对应于脉冲频率(的倒数)的周期有规律地重复的声音序列。例如，1s-1的脉冲频率可以是指这样的事实，即声学校准信号可以是以1s的间隔周期性重复的非零振幅的活跃周期与零振幅的不活跃周期交替的间歇信号。交替的非零振幅的活跃周期和零振幅的非活跃周期可以具有相同的持续时间(例如对于1s-1的脉冲频率，分别为0.5s和0.5s)或不同的持续时间(例如对于1s-1的脉冲频率，分别为0.8s和0.2s)。“占空比”在本文中可以是指间歇(脉冲)声学校准信号的一个周期的一部分，在该周期内信号是活跃的，即具有非零振幅。0.5的占空比对应于脉冲信号，其中交替的非零振幅的活跃周期与零振幅的非活跃周期具有相同的持续时间(例如，对于1s-1的脉冲频率，分别为0.5s和0.5s)。1的占空比对应于连续的非间歇信号。值得注意的是，听觉信号的音高、脉冲频率和/或占空比可以被人耳独立和/或同时感知。对于给定的听觉信号，人耳可以例如识别听觉信号的脉冲频率或占空比何时变化(即脉冲变得更慢或更快)，并且可以进一步(可能同时)独立地识别信号的音高是否变化(即变得更高或更低)。
8、根据本专利技术的第一方面的方法，当所述工具正在所述对应维度中向对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的每个声学特性向对应预定值变化。这可能意味着，随着工具在给定维度中的调整使工具更接近对应预定目标调整，对应于所述给定维度的声学特性收敛至对应预定值，特别是连续地和/或单调地收敛至所述对应预定值。
9、例如，可以在对应于工具的两个平动自由度的两个维度中调整工具，使得在所述两个维度中调整工具可以对应于在对应二维平面中(即在第一空间维度(x方向)和第二空间维度(y方向)中)设置工具的位置。
10、遵循前面提及的示例，声学校准信号可以是间歇信号，与第一空间维度相关联的声学校准信号的第一声学特性可以对应于声学校准信号的脉冲频率，并且与第二空间维度相关联的声学校准信号的第二声学特性可以对应于声学校准信号的音高。工具在正进行调整的第一空间维度和第二空间维度中的每一个上的预定目标调整可以因此对应于对应方向中的相应预定目标位置，例如对应目标x坐标和对应目标y坐标。
11、因此，当工具在第一方向中向第一方向中的所述预定目标位置(例如对应目标x坐标)移动时，声学校准信号的脉冲频率可以例如连续增加，使得声学校准信号向更快速交替的间歇信号收敛。同时，当工具在第二方向中向第二方向中的预定目标位置移动时，声学校准信号的音高可以例如连续增加，使得随着工具在第二方向中接近预定目标位置，声学校准信号具有越来越高的音高。因此，工具的用户专门基于声学信息接收(特别是同时接收)声学信息，作为关于工具是否在第一维度和第二维度中的每一个中正进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.生成用于在多个维度中调整工具的声学校准信号的方法，所述多个维度中的每个维度对应于工具的相应自由度，其中所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述工具正在所述对应的维度中远离所述对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的每个声学特性远离所述对应预定值变化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多个声学特性中的至少一个声学特性对应于所述声学校准信号的音高、脉冲频率、占空比、响度和音色中的一个，其中优选地，所述多个声学特性中的至少另一个声学特性对应于所述声学校准信号的音高、脉冲频率、占空比、响度和音色中的一个。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个维度中的至少一个维度对应于所述工具的平动自由度、转动自由度或取向自由度，和/或其中所述多个维度中的至少另一个维度对应于所述工具的另一个平动自由度、转动自由度或取向自由度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个声学特性中的至少一个声学特性保持恒定，任选地按所述对应预定值保持恒定，同时所述工具在所述对应的维度中按所述对应预定目标调整保持调
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括，对于所述多个维度中的至少一个维度，当所述工具在所述至少一个维度中达到所述对应预定目标调整时，特别是在预定义的容差内时，生成声学标记。
7.根据权利要求6所述的方法，其中至少一个所生成的声学标记对应于所述对应声学特性的不连续变化，特别是5％或更大，优选10％或更大，更优选20％或更大的变化。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中生成至少一个声学标记包括生成不同于所述声学校准信号的对应的另外的声学信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述工具正在相应的维度中向所述对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的至少一个声学特性在对应预定范围内向所述对应预定范围的一个端值变化，并且优选地当所述工具正在所述相应的维度中远离所述对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的至少一个声学特性在所述对应预定范围内向所述对应预定范围的另一个端值变化。
10.根据权利要求6至8以及权利要求9中任一项所述的方法，其中生成所述至少一个声学标记包括由不同于所述对应预定范围的新的对应预定范围来替换所述对应预定范围。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个声学特性中的至少第一声学特性和第二声学特性对应于音高，
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个维度包括对应于所述工具的第一自由度的第一维度和对应于所述工具的第二自由度的第二维度，
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个维度还包括对应于所述工具的第三自由度的第三维度，
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个维度还包括对应于所述工具的第三自由度的第三维度和对应于所述工具的第四自由度的第四维度，
15.根据权利要求14所述的方法，其中，当所述工具在所述第一维度中偏离所述第一预定目标调整时，特别是超出预定义的容差时，所述第一声学特性停止在所述第三预定范围内变化，并且当所述工具正在所述第一维度中向所述第一预定目标调整进行调整时，所述第一声学特性重新在所述第一预定范围内向所述第一预定范围的所述一个端值变化，并且优选地当所述工具正在所述第一维度中远离所述第一预定目标调整进行调整时，所述第一声学特性重新在所述第一预定范围内向所述第一预定范围的所述另一个端值变化；和/或
16.在多个维度中调整工具的方法，每个维度对应于所述工具的自由度，其中所述方法包括：
17.用于在多个维度中调整工具(50)的对准系统(10)，每个维度对应于所述工具(50)的自由度，其中所述系统(10)包括：
18.根据权利要求17所述的对准系统(10)，其中所述调整单元(40)还被配置用于生成所述声学校准信号，使得当所述工具(50)正在所述对应的维度中远离所述预定目标调整进行调整时，每个声学特性远离所述对应预定值变化。
19.根据权利要求17或18所述的对准系统(10)，其中所述调整单元(40)还被配置为当所述工具(50)在所述至少一个维度中达到所述对应预定目标调整时，特别是在预定义的容差内时，针对所述多个维度中的至少一个维度生成声学标记。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.生成用于在多个维度中调整工具的声学校准信号的方法，所述多个维度中的每个维度对应于工具的相应自由度，其中所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述工具正在所述对应的维度中远离所述对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的每个声学特性远离所述对应预定值变化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多个声学特性中的至少一个声学特性对应于所述声学校准信号的音高、脉冲频率、占空比、响度和音色中的一个，其中优选地，所述多个声学特性中的至少另一个声学特性对应于所述声学校准信号的音高、脉冲频率、占空比、响度和音色中的一个。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个维度中的至少一个维度对应于所述工具的平动自由度、转动自由度或取向自由度，和/或其中所述多个维度中的至少另一个维度对应于所述工具的另一个平动自由度、转动自由度或取向自由度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个声学特性中的至少一个声学特性保持恒定，任选地按所述对应预定值保持恒定，同时所述工具在所述对应的维度中按所述对应预定目标调整保持调整。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括，对于所述多个维度中的至少一个维度，当所述工具在所述至少一个维度中达到所述对应预定目标调整时，特别是在预定义的容差内时，生成声学标记。
7.根据权利要求6所述的方法，其中至少一个所生成的声学标记对应于所述对应声学特性的不连续变化，特别是5％或更大，优选10％或更大，更优选20％或更大的变化。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中生成至少一个声学标记包括生成不同于所述声学校准信号的对应的另外的声学信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述工具正在相应的维度中向所述对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的至少一个声学特性在对应预定范围内向所述对应预定范围的一个端值变化，并且优选地当所述工具正在所述相应的维度中远离所述对应预定目标调整进行调整时，所述多个声学特性中的至少一个声学特性在所述对应预定范围内向所述对应预定范围的另一个端值变化。
【专利技术属性】
技术研发人员：纳西尔·纳瓦布，萨桑·马廷法尔，迈赫迪德·萨利希，
申请(专利权)人：慕尼黑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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