医用手术显微镜智能控制方法、系统及可读存储介质与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种医用手术显微镜智能控制方法、系统及可读存储介质。

背景技术：

手术显微镜主要适用于教学实验中的动物解剖，微细血管和神经的缝合，以及其它需要借助于显微镜进行的精细手术或检查。随着显微外科医学和微创手术的迅速发展，手术显微镜已经广泛应用于神经外科、眼科、五官科、妇科、口腔科等众多领域。手术显微镜一般包括支柱、支柱上设有目镜，支柱两侧各设一个手柄，手柄上设有至少一个调节按钮，手术显微镜在进行焦距调节或者倍率调节时，按下调节按钮即可。通常手柄上的调节按钮中，如焦距调节按钮会设置有两个，一个按钮用于增加焦距，另一个按钮则用于减小焦距；同样的，变倍调节按钮也会设置两个，一个按钮用于增加倍率，另一个按钮用于减小倍率，四个按钮上下、左右分布。

现有的医用手术显微镜都是需要通过面板按键或设备旋钮，或者脚踏进行人工操作，需要手动/脚动，操作按键选取对应的功能才能完成相对应的功能控制。因此，存在以下缺陷：只能通过手动操作按键、脚部操作脚踏板，进行接触式操作，操作不方便；不易上手，需要记忆手术显微镜操作面板各按键功能和设备旋钮功能才能进一步操作；无法远程，远距离进行控制，只能在操作面板前进行控制；增加新的控制功能，必须增加相关的物理按键才能实现。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种医用手术显微镜智能控制方法、系统及可读存储介质，能够实现无接触智能化控制，操作简单快捷。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

为实现上述目的，本发明提出了一种医用手术显微镜智能控制方法，该方法包括：

当手术显微镜开启后，采集用户的待识别生物特征信息；

将所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息进行匹配；

当所述待识别生物特征信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设生物特征信息所关联的操作指令。

进一步的，所述待识别生物特征信息包括但不限于手势动作图像、眼睛动作图像、脸部表情图像以及语音信息。

进一步的，当所述待识别生物特征信息为语音信息时，所述方法包括：

当手术显微镜开启后，采集用户的待识别语音信息；

将所述待识别语音信息与预设语音信息进行匹配；

当所述待识别语音信息与所述预设语音信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设语音信息所关联的操作指令。

进一步的，所述待识别生物特征信息是手势动作图像、眼睛动作图像或者脸部表情图像，所述方法包括：

当手术显微镜开启后，采集用户的待识别图像信息；

将所述待识别图像信息与预设手术动作图像信息、预设眼睛动作图像信息或者预设脸部表情图像信息进行匹配；

当所述待识图像信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设手术动作图像信息、预设眼睛动作图像信息或者预设脸部表情图像信息所关联的操作指令。

进一步的，所述当手术显微镜开启后，采集用户的待识别生物特征信息的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述手术显微镜的操作指令设置所述预设生物特征信息，使得每一所述操作指令对应关联一所述预设生物特征信息；并存储为预设生物特征信息数据库。

进一步的，所述根据所述手术显微镜的操作指令设置所述预设生物特征信息，使得每一所述操作指令对应关联一所述预设生物特征信息的步骤包括：

对多个不同的用户多次采集所述待识别生物特征信息，并对所述待识别生物特征信息进行特征提取分析，根据所述特征提取分析结果不断更新修正所述预设生物特征信息。

进一步的，所述将所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息进行匹配的包括：

计算所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息的相似度，当所述相似度大于或者等于预设相似度时，输出匹配成功的结果。

进一步的，所述当手术显微镜开启后，采集用户的待识别生物特征信息的步骤之前，所述方法包括：

所述手术显微镜通电后，当识别到唤醒生物特性信息时，所述手术显微镜开启。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种医用手术显微镜智能控制系统，所述控制系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的医用手术显微镜智能控制程序，所述医用手术显微镜智能控制程序被所述处理器执行时实现如上文所述的医用手术显微镜智能控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有医用手术显微镜智能控制程序，所述医用手术显微镜智能控制程序被处理器执行时实现如上文所述的医用手术显微镜智能控制方法的步骤。

采用上述技术方案，本发明的医用手术显微镜智能控制方法、系统及可读存储介质，通过生物特征识别信息采集，进行人工智能处理、训练、识别、输出，从而得到精准的生物特征识别数据库；生物特征可以包括用户的语音、手势、脸部表情、眼睛动作等多种形式，通过使用者提供的生物特征信息进行识别并输出相应的控制信号，实现医用手术显微镜的智能控制功能，使用者无需接触就能完成操作，操作简单快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的医用手术显微镜智能控制方法流程框图；

图2为本发明实施例的医用手术显微镜智能控制系统结构框图；

图3为本发明实施例的语音识别智能控制方法流程结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种医用手术显微镜智能控制方法，该方法包括：

s101、当手术显微镜开启后，采集用户的待识别生物特征信息；

具体的，所述待识别生物特征信息包括但不限于手势动作图像、眼睛动作图像、脸部表情图像以及语音信息。

根据所述手术显微镜的操作指令设置所述预设生物特征信息，使得每一所述操作指令对应关联一所述预设生物特征信息；并存储为预设生物特征信息数据库。

对多个不同的用户多次采集所述待识别生物特征信息，并对所述待识别生物特征信息进行特征提取分析，根据所述特征提取分析结果不断更新修正所述预设生物特征信息。

s102、将所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息进行匹配；

具体的，所述将所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息进行匹配的包括：计算所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息的相似度，当所述相似度大于或者等于预设相似度时，输出匹配成功的结果。

s103、当所述待识别生物特征信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设生物特征信息所关联的操作指令。

可选的，当所述待识别生物特征信息为语音信息时，所述方法包括：

当手术显微镜开启后，采集用户的待识别语音信息；

将所述待识别语音信息与预设语音信息进行匹配；

当所述待识别语音信息与所述预设语音信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设语音信息所关联的操作指令。

可选的，所述待识别生物特征信息是手势动作图像、眼睛动作图像或者脸部表情图像，所述方法包括：

当手术显微镜开启后，采集用户的待识别图像信息；

将所述待识别图像信息与预设手术动作图像信息、预设眼睛动作图像信息或者预设脸部表情图像信息进行匹配；

当所述待识图像信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设手术动作图像信息、预设眼睛动作图像信息或者预设脸部表情图像信息所关联的操作指令。

可选的，所述当手术显微镜开启后，采集用户的待识别生物特征信息的步骤之前，所述方法包括：所述手术显微镜通电后，当识别到唤醒生物特性信息时，所述手术显微镜开启。

基于目前已有的手术显微镜上增加了生物特征识别控制功能，它能有主动学习和训练功能，可以根据不同的人的生物特征信息进入主动学习模式，学习完成之后，可以实现不同功能的手势、表情、眼睛动作、语音等控制，如白平衡、拍照、开始录像、停止录像、冻结、解冻、自动聚焦、变倍、调节图像参数、切换模式或场景等功能。

实施例2

如图2所示，本发明实施例提供的一种医用手术显微镜智能控制系统硬件结构，具体地，所述控制系统20至少包括处理器21、存储器22以及数据总线23。数据总线23用于实现处理器31和存储器22之间的连接通信，存储器22作为一种计算机可读存储介质，可以存储至少一个计算机程序，这些计算机程序可供处理器21读取、编译并执行，从而实现对应的处理流程。在本实施例中，存储器22作为一种计算机可读存储介质，其中存储有医用手术显微镜智能控制程序，该程序可供处理器21执行，从而实现如下的医用手术显微镜智能控制方法的的步骤：

当手术显微镜开启后，采集用户的待识别生物特征信息；

将所述待识别生物特征信息与预设生物特征信息进行匹配；

当所述待识别生物特征信息匹配成功时，所述手术显微镜执行所述预设生物特征信息所关联的操作指令。

当待识别生物特征信息为语音信息时，如图3所示，所述医用手术显微镜智能控制系统包括：

音频采集模块，音频采集模块完成模拟信号转数字信号采集等功能，它将模拟的语音信号通过a/d转换成音频脉冲数字序列；

语音预处理模块，语音预处理模块的功能是过滤噪声等信号、获取准确的语音特征，并将提取的特征进行量化成标准语音特征矢量；

音频训练模块，语音训练模块的功能是将不同的人，通过多次采集、提取语音特征进行统计，提取说话人的最佳语音特征标准矢量，避免因为各种因数导致提取特征参数不准确从而影响语音识别准确度；具体原理是：首先，数据的准备工作，主要包括语料和词典，语料包含集内词以及发音相近的集外词，词典内容与语料逐条对应，接下来进行mfcc特征提取，对齐等操作。然后进入训练阶段，主要包含声学模型和语言模型的训练。声学模型采用传统的gmm-hmm训练方式，其的即是找到每一帧属于哪个音素的哪个状态，gmm-hmm的训练使用自我迭代式的em算法，每一次em后都比自己进步一点点，每次都使用上次一个gmm-hmm系统强制对齐后的结果这样进行迭代。语言模型测试采用n-gram自回归模型。

音频识别模块,音频识别模块的功能是将采集的标准语音特征与语音模板库中的语音模型进行对比，执行相关的模型运算，判断当前语音命令功能。语音识别的过程即是解码的过程，具体原理是gmm训练完成后，通过对比每个pdf，求出每个发射概率,然后往上追溯到单词、句子，这其中的一系列条件限制，包括因素、单词、句子的组合的选择最终通过借助加权有限状态转换器wfst来选择最优路径搜索，即解码图。解码就是通过解码图完成从音素到单词直至句子的最优路径搜索。

语音提示模块,语音提示模块的功能是根据语音识别的结果通过麦克风提示用户识别结果，进行对应操作或说明当前已完成的功能.

输出控制模块,输出控制模块的功能是根据语音识别的结果输出相应的控制信号，实现对医用手术显微镜的语音控制。

音频模板库,语音模板库的主要功能是存储训练后的最佳标准语音模型。

该系统通过麦克风采集声音，进行人工智能分析，带有主动学习、训练功能，可以根据不同的人的声音进入主动学习模式，学习完成之后就可以以很高的准确度完成医用手术显微镜的各种功能的控制。解决因为地域语言的差异，口音的差异等造成的识别困难问题。通过语音实现智能控制，无接触操作，可以大幅提高使用者的工作效率，减少机器的外部输入设计。麦克风为有线或者无线麦克风，麦克风通过usb口输入，使用传统的语音识别技术，不带ai训练，仅通过分析特定的关键词的声音特征，进行声纹的比对而进行的识别方案。通过麦克风采集声音，进行人工智能处理、训练、识别、输出，从而得到精准的语音控制模型，实现对医用手术显微镜的智能控制，控制白平衡、拍照、开始录像、停止录像、冻结、解冻、自动聚焦、变倍、调节图像参数、切换模式或场景等手术过程中用到的常用功能。使用者不需要手动操作，只需存储训练语音，便可进行语音控制，该系统带有唤醒功能，使用者可自定义唤醒词，而且支持多种国家语言识别，如中文、英文、意大利语、西班牙语、德语、法语、阿拉伯语、日语、韩语等。

实施例3

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有医用手术显微镜智能控制程序，所述医用手术显微镜智能控制程序被处理器执行时实现如上文所述的医用手术显微镜智能控制方法的步骤。

本发明的医用手术显微镜智能控制方法、系统及可读存储介质，通过生物特征识别信息采集，进行人工智能处理、训练、识别、输出，从而得到精准的生物特征识别数据库；生物特征可以包括用户的语音、手势、脸部表情、眼睛动作等多种形式，通过使用者提供的生物特征信息进行识别并输出相应的控制信号，实现医用手术显微镜的智能控制功能，使用者无需接触就能完成操作，操作简单快捷。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。