本發(fā)明主要涉及人機交互技術領域，尤其涉及一種人機交互系統(tǒng)及包括該人機交互系統(tǒng)的醫(yī)療設備。

背景技術：

人機交互是醫(yī)療設備，尤其是大型醫(yī)療設備設計中非常重要的問題。諸如X射線診斷設備、超聲診斷設備、磁共振設備、核醫(yī)學設備等大型醫(yī)療設備需要復雜的人機交互。因此人機交互的設計決定了操作者在使用醫(yī)療設備時的體驗。

在現(xiàn)有的醫(yī)療設備中的人機交互有多種形式：

第一種是通過觸碰醫(yī)療設備上的實體按鍵實現(xiàn)操作者和醫(yī)療設備之間的交互。這種方式通過操作者觸碰實體按鍵來產(chǎn)生一個電信號，此電信號通過一系列的轉化最終傳遞到醫(yī)療設備的控制部件，控制部件再將操作者的指令傳遞到醫(yī)療設備的執(zhí)行部件，完成指令。這種方式操作上較為繁瑣，用戶體驗較差，不適合進行復雜操作。

第二種是通過具有鼠標和顯示器的工作臺來實現(xiàn)操作者和醫(yī)療設備之間的交互。這種方式通過軟件將工作臺和整個醫(yī)療設備聯(lián)系起來。通過工作臺在軟件界面上進行操作將操作者想要實施的指令傳遞給醫(yī)療設備的控制部件，控制部件再將操作者的指令傳遞到醫(yī)療設備的執(zhí)行部件，完成指令。這種方式允許鼠標在顯示器的軟件界面上進行復雜的操作，但是要求操作者站立在有鼠標和顯示器的工作臺的位置，因此限制了操作者的位置，不能適應操作者在進行某些需要關注病人反應的操作。

第三種是通過觸碰設置在醫(yī)療設備上的觸摸顯示屏實現(xiàn)操作者和醫(yī)療設備之間的交互。這種方式通過操作者觸碰觸摸顯示屏表面的觸控面板，觸控面板由此產(chǎn)生一個電信號并確定此電信號的位置信息。然后通過軟件在對應此位置的觸摸顯示屏上觸發(fā)一個點擊或滑動等特定的操作并產(chǎn)生相應的電信號。最后此電信號通過一系列的轉化最終傳遞到醫(yī)療設備的控制部件，控制部件再將操作者的指令傳遞到醫(yī)療設備的執(zhí)行部件，完成指令。這種方式方便進行復雜操作，也讓操作者的位置更為靈活。但是操作者也只能在觸控屏的設置位置附近范圍內(nèi)活動，而在大型醫(yī)療設備的龐大體積下，這一活動范圍仍然是十分有限的。例如操作者可能會在醫(yī)療設備的病床(許多醫(yī)療設備的標準配備)的兩側中的任一側作業(yè)，然而觸控屏的設置位置僅允許操作者站立在病床的一個特定側時才能觸碰。這導致操作者在作業(yè)過程中需要更多的走動才能完成所需的操作。另一方面，在醫(yī)療設備上設置觸摸顯示屏控制的方式會導致觸摸顯示屏距離系統(tǒng)內(nèi)部的電子部件距離太近，從而影響電子部件的性能(尤其在MR系統(tǒng)上影響更為突出)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供醫(yī)療設備的人機交互裝置，可以在提供便利性的交互操作的同時給操作者更靈活的活動范圍。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種人機交互系統(tǒng)，包括：

投影裝置，用于根據(jù)投影信息向一可投影區(qū)域投射一交互界面；

識別裝置，用于識別操作者與該交互界面交互的手勢，并轉換為操作信號；

驅(qū)動裝置，連接該投影裝置，該驅(qū)動裝置根據(jù)交互區(qū)域信息驅(qū)動該投影裝置運動，從而改變該投影裝置所投影的交互界面在該可投影區(qū)域的位置。

在本發(fā)明的一實施例中，該驅(qū)動裝置還連接該識別裝置，且還根據(jù)該交互區(qū)域信息驅(qū)動該識別裝置運動，從而改變該識別裝置在該可投影區(qū)域的捕捉范圍。

在本發(fā)明的一實施例中，該驅(qū)動裝置包括第一電機和第二電機，該第一電機驅(qū)動該投影裝置繞第一電機的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)該投影裝置沿第一方向上的位置，該第二電機驅(qū)動該投影裝置繞第二電機的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)該投影裝置沿第二方向上的位置。

在本發(fā)明的以實施例中，該驅(qū)動裝置包括第三電機和第四電機，該第三電機驅(qū)動該投影裝置沿第三電機輸出軸的軸向運動，從而調(diào)節(jié)該投影裝置沿第三方向上的位置，該第四電機驅(qū)動該投影裝置沿第四電機輸出軸的軸向運動，從而調(diào)節(jié)該投影裝置沿第四方向上的位置。

在本發(fā)明的一實施例中，該驅(qū)動裝置包括第五電機和第六電機，該第五電機驅(qū)動該投影裝置和/或識別裝置繞第五電機的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)該投影裝置和/或識別裝置沿第五方向上的位置，該第六電機驅(qū)動該投影裝置和/或識別裝置繞第六電機的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)所述投影裝置和/或識別裝置沿第六方向上的位置

在本發(fā)明的一實施例中，該識別裝置的捕捉范圍至少覆蓋部分該可投影區(qū)域。

在本發(fā)明的一實施例中，該交互區(qū)域信息是根據(jù)該識別裝置所提供的操作信號產(chǎn)生。

在本發(fā)明的一實施例中，還包括檢測裝置，連接該投影裝置，該交互區(qū)域信息是根據(jù)該檢測裝置所提供的包含操作者信息的檢測信號產(chǎn)生。

在本發(fā)明的一實施例中，該人機交互系統(tǒng)還包括控制裝置，連接該投影裝置和該識別裝置，該控制裝置提供該投影信息和該交互區(qū)域信息，且接收該操作信號。

本發(fā)明還提出一種醫(yī)療設備，包括如上所述的人機交互系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一實施例中，醫(yī)療設備的可投影區(qū)域位于該醫(yī)療設備的前面板。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在輸入復雜指令的情況下提供便利性的操作。并且，本發(fā)明上述實施例的交互系統(tǒng)可以讓操作者在醫(yī)療設備周圍的大活動范圍內(nèi)都能進行交互操作，使用更為靈活。另外，由于避免在醫(yī)療設備上設置復雜的電子設備，本發(fā)明可以在某些存在特定物理場的醫(yī)療設備(例如MR)中，提高人機交互部件的壽命。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例包含的人機交互系統(tǒng)的醫(yī)療設備結構圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的醫(yī)療設備的可投影區(qū)域示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的人機交互系統(tǒng)的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的人機交互系統(tǒng)的原理圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的投影裝置的交互界面示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的手勢識別的捕捉范圍示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的交互界面和手勢識別范圍示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明一實施例的驅(qū)動裝置的結構圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明一實施例的交互界面投影在可投影區(qū)域的示意圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例的交互界面在可投影區(qū)域的位置變化示意圖。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作詳細說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

本發(fā)明的實施例描述人機交互系統(tǒng)，在本發(fā)明的上下文中，醫(yī)療設備可包括各種類型，例如診斷設備、治療設備或者輔助設備。特別是，本發(fā)明的醫(yī)療設備包括各種大型醫(yī)療設備，例如X射線診斷設備(例如CT設備)、超聲診斷設備、磁共振設備(MRI)、核醫(yī)學設備(例如PET)、放療設備等等。另外，本實施例所描述的人機交互系統(tǒng)，并不限定在醫(yī)療設備中，也可應用在其他有人機交互需求的設備中。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例包含的人機交互系統(tǒng)的醫(yī)療設備結構圖。參考圖1，本發(fā)明一實施例的醫(yī)療設備100設有病床110和機架120。在圖1中，機架120的形態(tài)以簡化的方式顯示，可以理解，其具體形態(tài)會根據(jù)醫(yī)療設備100的類型不同而有所不同。為簡略起見，不顯示醫(yī)療設備100的其他部件。機架120上尤其是在前面板處具有大面積平坦區(qū)域，因此作為可投影區(qū)域。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的醫(yī)療設備的可投影區(qū)域示意圖，參考圖2所示，由于機架120具有用于容納患者的掃描孔121，在機架120前面板的位置會有圖2所示的環(huán)形的可投影區(qū)域122，本發(fā)明的前面板是指面向病床110一面的面板。當然可以理解，本發(fā)明不限定使用機架120前面板作為可投影區(qū)域。這一可投影區(qū)域可設于機架120或者醫(yī)療設備100的其他合適位置。并且，本發(fā)明不限定使用醫(yī)療設備作為可投影區(qū)域，還可以使用其他對象，例如白板、墻壁等作為可投影區(qū)域。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的人機交互系統(tǒng)的示意圖。結合參考圖1和圖3所示，人機交互系統(tǒng)130包括投影裝置131、識別裝置132和驅(qū)動裝置133。投影裝置131用于根據(jù)投影信息向醫(yī)療設備100的可投影區(qū)域122上投射一交互界面。具體地說，投影裝置131可以接收代表投影信息的電信號，將電信號轉換成光信號，并通過一系列復雜的光路系統(tǒng)投射到可投影區(qū)域122上。交互界面的尺寸小于可投影區(qū)域122(例如可投影區(qū)域122的尺寸為交互界面的整數(shù)倍)，因此交互界面只占據(jù)可投影區(qū)域122的其中一部分。圖9是根據(jù)本發(fā)明一實施例的交互界面投影在可投影區(qū)域的示意圖。參考圖9所示，以環(huán)形的可投影區(qū)域122為例，交互界面123位于可投影區(qū)域122的左側(九點鐘方向)。可以理解，交互界面123的大小也是可調(diào)整的。

繼續(xù)參考圖3所示，識別裝置132用于捕捉操作者在交互界面前方的手勢，并轉換為操作信號。識別裝置132捕捉操作者手勢的方式可包括可見光、紅外熱成像等方式，但是不局限于此兩種方式。識別裝置132輸出的操作信號可提供給醫(yī)療設備100，后者在收到操作信號后將會對信號進行解碼，并將解碼后的信息做相應處理，將其轉化成需要分配給不同電子部件或機械部件的指令。醫(yī)療設備100中的相關電子部件或機械部件接受到指令后會執(zhí)行相應的動作，確保醫(yī)療設備100能按操作者的預期完成相應的動作。這種動作包括但不限于電磁信號的發(fā)射、電機轉動、激發(fā)某一電子部件執(zhí)行一系列復雜的計算工作等。識別裝置132的捕捉范圍可覆蓋整個可投影區(qū)域122。圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的交互界面和手勢識別范圍示意圖。參考圖7所示，與交互界面123比，手勢識別的捕捉范圍124明顯更大。然而可以理解，手勢識別的捕捉范圍124是可以根據(jù)需要調(diào)整的，例如擴大、縮小或位置調(diào)整。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的人機交互系統(tǒng)的原理圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的投影裝置的交互界面示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的手勢識別的捕捉范圍示意圖。參考圖4所示，交互界面123投影到機架120的前面板的局部區(qū)域上。相應地，識別裝置132的捕捉范圍也限定在大致相同的(一般更大，如圖6所示)的區(qū)域。如圖5所示，交互界面123中可包含一些信息顯示區(qū)域和一些功能鍵(如功能鍵-1、功能鍵-2、功能鍵-3)。為交互界面123建立虛擬XY坐標軸，操作者的手在交互界面123前方活動時，手勢在交互界面123上的投影的坐標可被識別裝置132捕捉，該坐標與所述交互界面上的功能鍵相對應，將坐標位置處的功能鍵所對應的操作轉換為操作信號，本領域技術人員可以理解的，每個功能鍵都在交互界面上占據(jù)一定的面積，只要手勢在交互界面123上的投影落在功能鍵-1的區(qū)域范圍內(nèi)，即可產(chǎn)生與功能鍵-1對應的操作信號除了手的坐標定位外，另一方面，識別裝置132可以識別各種復雜的手勢，將這些手勢轉換為復雜的操作指令。

參考圖3所示，在本實施例中，交互界面在可投影區(qū)域122中的位置是可以改變的。具體地說，驅(qū)動裝置133連接投影裝置131，并根據(jù)一交互區(qū)域信息來驅(qū)動投影裝置131運動，從而改變投影裝置131所投影的交互界面在可投影區(qū)域的位置。驅(qū)動裝置133驅(qū)動投影裝置131運動的方式，可以是使之轉動從而改變其朝向，或者是使之移動。圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例的交互界面在可投影區(qū)域的位置變化示意圖。參考圖10所示，當需要時，通過交互區(qū)域信息控制驅(qū)動裝置133，使其調(diào)整投影裝置131的朝向，使投影裝置131將交互界面123’投影到可投影區(qū)域122的頂部靠右位置(大約1點鐘方向)。這樣，在使用過程中，操作者可以根據(jù)需要將交互界面投影到可投影區(qū)域122中的任一位置，從而在舒適的位置操作。特別是，在機架120的左側和右側都可進行操作。為此，交互區(qū)域信息可設置為根據(jù)識別裝置132所提供的操作信號產(chǎn)生。具體地說，操作者可通過手勢或者在交互界面上點選某一選項，來改變交互界面的投影位置。據(jù)此，識別裝置132捕捉到操作信號，這一操作信號可以被醫(yī)療設備100轉換為交互區(qū)域信息。可以理解，交互區(qū)域信息也可設置通過其他交互方式，例如無線遙控、聲控來產(chǎn)生，只要其產(chǎn)生的過程不限制操作者的位置。在本發(fā)明另一個實施例中，人機交互系統(tǒng)還可包括一個檢測裝置，用于檢測操作者信息。操作者信息包括但不限于操作者的位置信息，以及操作者的高度。驅(qū)動裝置133根據(jù)這些操作者信息，調(diào)整并改變交互界面在可投影區(qū)域的位置，從而使得驅(qū)動裝置133可以根據(jù)操作者的位置信息或者操作者的高度來調(diào)整交互界面的位置。為此，交互區(qū)域信息可設置為根據(jù)檢測裝置所提供的包含操作者信息的檢測信號產(chǎn)生。

繼續(xù)參考圖3所示，醫(yī)療設備100中可配置控制裝置134，用來與投影裝置131、識別裝置132、驅(qū)動裝置133和檢測裝置交互?？刂蒲b置134連接投影裝置131、識別裝置132、驅(qū)動裝置133和檢測裝置，提供投影信息和交互區(qū)域信息，且接收操作信號和檢測信號。特別的，控制裝置134可根據(jù)改變交互界面的投影位置的操作信號或檢測信號來產(chǎn)生交互區(qū)域信息。

在上面的實施例中，識別裝置132的捕捉范圍覆蓋整個可投影區(qū)域122。在另一實施例中，識別裝置132的捕捉范圍僅可覆蓋可投影區(qū)域122的其中一部分，且其尺寸與交互界面相當(通常會略大)。在這種情況下，識別裝置132的捕捉范圍也可以根據(jù)交互界面的投影位置的變化而變化。相應地，驅(qū)動裝置133還連接識別裝置132，且還根據(jù)交互區(qū)域信息驅(qū)動識別裝置132運動，從而改變識別裝置132在該可投影區(qū)域的捕捉范圍。

如前所述，驅(qū)動裝置133設計為能夠驅(qū)動投影裝置131運動。在某些情況下，驅(qū)動裝置133也能夠驅(qū)動識別裝置132運動。例如，驅(qū)動裝置可為轉動機構，從而改變投影裝置131(以及可選的識別裝置132)的角度。又如，驅(qū)動裝置可為平移機構，從而改變投影裝置131(以及可選的識別裝置132)的位置?；蛘唑?qū)動裝置可為轉動機構和平移機構的組合。

下面以驅(qū)動投影裝置運動為例，對驅(qū)動裝置133的結構進行說明。圖8是根據(jù)本發(fā)明一實施例的驅(qū)動裝置133的結構圖。參考圖8所示，驅(qū)動裝置133包括第一電機1331和第二電機1332。第一電機1332的輸出軸上連接有第一轉接板1333，第二電機1332設置于第一轉接板1333上，第二電機1332的輸出軸連接有第二轉接板1334，投影裝置131設置于第二轉接板1334上。在本實施例一個具體的實現(xiàn)方式中，第一連接板1333固定連接于第二電機1331的輸出軸，第二電機1331的輸出軸轉動，驅(qū)動第一轉接板1333繞第一電機1331的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)投影裝置131沿第一方向上的位置，進而調(diào)整投影裝置131實際投影區(qū)域的一個方向的邊界；第二電機1332的輸出軸轉動，驅(qū)動第二連接板1334以所述第二電機1332的輸出軸為中心轉動，從而調(diào)節(jié)投影裝置131沿第二方向上的位置，進而調(diào)整投影裝置131投影區(qū)域的另一方向的邊界。在此，第一方向和第二方向為投影區(qū)域的兩個相互垂直的方向。例如當投影區(qū)域位于豎直面上時，第一方向垂直于第一電機1331的輸出軸，當輸出軸的軸向沿豎直方向時，所述第一方向為水平方向，第二方向為垂直方向。

在圖未示的另一實現(xiàn)方式中，第一連接板螺紋連接于第三電機的輸出軸，第三電機的輸出軸轉動，驅(qū)動第一轉接板沿第三電機輸出軸的軸向移動，從而調(diào)節(jié)投影裝置沿第三方向上的位置，進而調(diào)整投影裝置可投影區(qū)域的一個方向的邊界。第四電機驅(qū)動投影裝置沿第四電機輸出軸的軸向運動，從而調(diào)節(jié)投影裝置沿第四方向上的位置，進而調(diào)整投影裝置投影區(qū)域的另一方向的邊界。在此，第三方向和第四方向為投影區(qū)域的兩個相互垂直的方向。例如當投影區(qū)域位于豎直面上時，第三方向為水平方向，第四方向為垂直方向。

可以理解，驅(qū)動裝置可包括第五電機和第六電機。如果投影裝置和識別裝置均需要運動，則它們都可以連接第六電機。第五電機驅(qū)動投影裝置和/或識別裝置繞第五電機的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)投影裝置和/或識別裝置沿第五方向上的位置，第六電機驅(qū)動投影裝置和/或識別裝置繞第六電機的輸出軸轉動，從而調(diào)節(jié)投影裝置和/或識別裝置沿第六方向上的位置。在此，第五方向和第六方向為投影區(qū)域的兩個相互垂直的方向。例如當投影區(qū)域位于豎直面上時，第五方向為水平方向，第六方向為垂直方向。

另外，驅(qū)動裝置的上述結構僅為示例性描述，并不構成對本發(fā)明的限定。

如圖8所示，人機交互系統(tǒng)130還可包括一支撐架135，投影裝置131、識別裝置132和驅(qū)動裝置133支撐于支撐架135上。當然可以理解，投影裝置131和識別裝置132可以支撐在不同的支撐架上。

本發(fā)明的上述實施例的交互系統(tǒng)，可以提供便利性的操作，即便是在輸入復雜指令的情況下仍然如此。這一操作方式與當前消費類電子的操作方式相似，可以提高醫(yī)療設備的易用性。并且，本發(fā)明上述實施例的交互系統(tǒng)可以讓操作者在醫(yī)療設備周圍的大活動范圍內(nèi)都能進行交互操作，使用更為靈活。另外，由于避免在醫(yī)療設備上設置復雜的電子設備，本發(fā)明的實施例可以在某些存在特定物理場的醫(yī)療設備(例如MR)中，提高人機交互部件的壽命。

雖然本發(fā)明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的范圍內(nèi)。