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申请/专利权人：显微智能科技(湖南)有限公司

摘要：本发明公开一种基于眼球运动识别的内窥镜控制系统，所述多维眼球运动识别单元配置于头戴式显示装置中，头戴式显示装置配备红外摄像头，用于实时捕捉用户眼球的多维运动数据，包括上下运动、左右运动及前后滚动；所述内窥镜空间定位与控制单元与所述多维眼球运动识别单元电信号连接，接收来自识别单元的眼球运动数据；通过在头戴式显示装置中集成双红外摄像头系统、图像处理以及多点布局的LED红外光源，实现内窥镜功能的直接眼动控制，通过持续监测和分析操作者的眼球运动，调整内窥镜的位置、角度和焦距，适应手术中的即时需求，该控制方式不仅提高手术操作的精确性和响应速度，还显著提升了操作的便利性和手术的整体效率。

主权项：1.一种基于眼球运动识别的内窥镜控制系统，其特征在于：包括多维眼球运动识别单元、内窥镜空间定位与控制单元和手术模式智能选择单元；所述多维眼球运动识别单元、内窥镜空间定位与控制单元以及手术模式智能选择单元通过内部数据处理网络互连，实现数据与命令的即时传递和处理；所述多维眼球运动识别单元配置于头戴式显示装置中，头戴式显示装置配备有红外摄像头，用于实时捕捉用户眼球的多维运动数据，包括上下运动、左右运动及前后滚动；红外摄像头与图像处理模块联合工作，用于从捕捉到的眼球图像中识别具体的眼球运动方向；所述内窥镜空间定位与控制单元与所述多维眼球运动识别单元电信号连接，接收来自识别单元的眼球运动数据，根据所接收的数据调整内窥镜的空间位置和焦距，以匹配用户的视线和操作意图；所述控制单元控制内窥镜的多维度位置调整和焦距变更；所述手术模式智能选择单元配置有模式识别模块，用于识别用户通过特定眼球运动模式发出的操作意图，并根据识别结果切换内窥镜的观察模式、治疗模式及照明调整模式的工作模式；所述多维眼球运动识别单元进一步包括用于增强眼球运动捕捉精确度的LED红外光源，所述LED红外光源配置于头戴式显示装置的内侧，对准用户的眼部区域，LED红外光源采用多点布局方式，环绕用户的眼部区域，以均匀地照射眼球并消除由于环境光变化引起的影响，提高眼球追踪的稳定性和精确度，所述LED红外光源的波长设置为850nm，此波长对眼睛安全且在多数环境光条件下干扰最小；配备两个红外摄像头，所述红外摄像头具有1000FPS的帧率和至少1920x1080像素的分辨率，红外摄像头以特定角度设置，以实现眼球运动的交叉捕捉，通过立体视觉增强运动的捕捉精度，使眼球每一个微小的运动都能被精确记录；通过所述图像处理模块对捕捉到的眼球运动图像进行实时分析，所述图像处理模块使用卷积神经网络CNN进行深度学习，从复杂背景中精确识别和跟踪眼球运动；所述内窥镜空间定位与控制单元包括一线性驱动器，用于实现内窥镜的线性位移，其驱动精度达到±0.01毫米，所述控制单元还包括旋转机构，用于根据接收到的眼球运动数据调整内窥镜的旋转角度，旋转精度为±0.1度；其中，线性驱动器和旋转机构采用基于PID比例-积分-微分控制算法，用于精细调节的响应，PID控制器参数根据眼球运动的速度和加速度动态调整，以适应手术中的快速变化；进一步包括自动误差校正，通过连续监测内窥镜的实际位置与预期位置之间的差异，自动调整PID控制器的参数，以最小化操作误差，确保手术精度，具体的通过以下步骤实现内窥镜的精确控制：在内窥镜或其支持结构上安装位置传感器，测量内窥镜的移动距离和角度，通过转换机械位移为电信号，提供位置反馈给控制单元，控制单元接收电信号，连续监测内窥镜的实际位置与预期参考位置之间的差异，得到位置误差值；判断所述位置误差值是否超过第一预设误差阈值±0.02毫米，得到第一判断结果；若所述第一判断结果为是，则增加PID控制器的调整幅度，以快速减少位置误差；若所述第一判断结果为否，则进一步判断位置误差值是否小于或等于第二预设误差阈值±0.01毫米；若是，则维持PID控制器的当前参数设置，保持微调状态以逐步优化位置精度；若否，则减少PID控制器的调整幅度；所述手术模式智能选择单元具备声学反馈模块，在识别到用户通过眼球运动切换手术模式时发出音频信号，以提醒操作者模式已切换；所述头戴式显示装置实时显示内窥镜当前的视野图像；显示单元采用至少2K分辨率的OLED屏幕，提供至少120Hz的刷新率，以减少视觉延迟和模糊；所述系统进一步包括环境光感应单元，用于检测操作环境的光线强度并自动调整头戴式显示装置和LED红外光源的亮度，确保在任何光照条件下都能保持眼球追踪的准确性；在低光环境下，所述图像处理模块包括对捕捉到的眼球图像进行色彩增强处理的功能，以改善眼球特征的识别率；所述系统配置有无线数据传输单元，用于实现模块单元之间的数据通信；无线传输单元支持至少包括Wi-Fi和蓝牙技术。

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