迪威视讯技术有限公司 刘宇
广州南方医院是解放军第一军医大学附属医院,其脑神经外科在国内外享有盛名,该院教学和对外交流活动十分频繁。其中,手术观摩和指导是交流的重要内容,手术室的特殊性决定了不能在现场开展这些活动。医院决定采用远程医疗系统,将手术图像传到观摩会议室或资料室来解决这一问题。由于脑神经外科手术属于高精密、高难度手术,对于传输的图像清晰度要求非常高,传统的会议电视系统提供的图像质量远远不能满足需要,经过多次演示和国际脑神经外科学术会议的实际检验,南方医院采用DVISION科技有限公司深圳迪威视讯技术有限公司生产的宽带MPEG-2高清晰视讯系统—— Focus 2000 高清晰视讯终端和Focus 6000 H.323 MCU进行网络传输。
致力于数字视频技术研究和产品研发的迪威视讯技术有限公司,是一家从事宽带数字化视音频通信的专业产品制造商,以研究和输出技术为主,包括视频编解码及视频通信传输等。该公司主要产品以MPEG为核心技术,包括MPEG-1、MPEG-2视音频编解码器、网管系统、复用器、宽带视讯MCU、高清晰会议电视终端(包括专线和IP网)等,可以广泛应用于会议电视、远程监控、数字有线电视、Web视频网络、数字视频广播(DVB)等诸多领域。此后该公司推出全系列针对中国市场的高清晰会议电视产品,包括基于专线和IP网络的终端和MCU。由于采用了MPEG-2编解码技术,图像可以达到广播级质量,吸引了一大批需要高质量图像通信的用户。其中,广州南方医院便采用了DVISION的基于IP网络的MPEG-2高清晰会议电视终端和多点控制单元(MCU),用于手术图像的远程传输等。
一、传输网络系统结构
此次南方医院采用了三套Focus 2000终端(其中一套是只接收终端),一台Focus 6000 MCU,一台存储服务器。所有设备汇接在网络交换机上,通过南方医院的吉比特以太网实现互通。目前为初期方案,以便以后进行扩展。
此次南方医院手术图像传输系统有以下功能:手术室的教授和主任室的教授通过Focus 2000进行双向交流;一般的学生或医生,可以在资料室通过Focus 2000只接收终端进行手术观摩;可进行手术图像的传输和过程监视;Focus 6000可作为多点控制用;存储服务器可以对视音频码流进行数字存储,存储功能使保存、回放、剪辑和VCD/DVD制作轻易实现。
还有,手术室终端视频源包括:PELCO球型摄像头和显微镜,并汇接在1台视频切换矩阵上。PELCO球型摄像头可以水平方向360度旋转,垂直方向90度旋转,放置在手术室顶壁,摄入角度可以覆盖整个手术室,用来对宏观景物活动的观察,可以进行远端遥控。显微镜是用来对切开后脑颅部组织的观察,不但可以看到手术部位的手术图像,还可以远程遥控手术室摄像机的切换、摇移、拉伸、聚焦等,可以看到各种仪器的数据、主刀医生的画面、手术全景等画面,并掌握全面情况。而无线麦克风则可放置在医生身上,以便于和远端进行交流。传统远程医疗设备不能提供高清晰的手术画面,只能进行远程的会诊和交流,高清晰会议电视系统应用于远程医疗,不但可以进行一般的会诊和交流,同时可以提供高清晰的手术画面和显微画面,高清晰的画面可以让远端的专家根据图像非常明确的了解手术情况,准确地做出判断。实际使用中,通常采用MPEG-2的4M码流,其高品质的图像,使显微镜下的组织结构也清晰无比。语音是MPEG-1 layer2的立体声CD音质。
数字化高清晰远程医疗系统不但可以提供高清晰的手术画面、高保真的语音和双向实时交流,而且可以将手术过程同步存储在计算机中,便于教学和点播,并可以作为资料文献记录在光盘上。其网络组网如下图1所示。
二、网络系统原理
(1)IP技术同高质量图像的完美结合
DVISION的设备产品采用MPEG-2编解码方式,第一次把H.323和高质量的视频联系在一起,使在IP网络上进行广播级质量的视频交流成为可能。传统的视讯系统绝大多数采用的视频编码方式是H.261,其本身的图像分辨率(352x288)就不高,而且基本上采用2Mbit/s以下的产品。而DVISION提供给南方医院的产品,采用的是MPEG-2编解码方式,采用的是全分辨率(720x576)编码,从图像本身来讲比传统产品要高,符合用户对视频质量方面的需求。而且,由于MPEG-2算法本身的优势,可以保证高品质的视频回放质量,即使在对视频质量要求极为苛刻的广电行业,MPEG-2也依然可以提供符合要求的广播级图像,这就是为什么MPEG-2会成为事实上的广电数字化标准的原因。南方医院由于要传输高质量的手术图像,所以对图像清晰度的要求非常高,尤其是显微镜下的脑组织图像,MPEG-2产品能够提供从标准质量图像到专业广播级的图像质量,最大限度地满足了南方医院对图像质量的高要求。南方医院采用了4Mbit/s码率,使显微镜下的脑组织图像清晰,富有层次感,效果非常好。
(2)在线存储功能
通过在线存储系统实时将手术全过程图像画面和声音以流媒体格式存储在服务器中,方便术后重新播放,可通过访问存储服务器进行网上的点播或广播,并可制作成资料光盘存档和交流。
(3)双向、实时、多点会议及教学功能
医院手术室的主刀大夫可以通过图像和声音同监视点或会议室的人员进行讨论和交流,监视点或会议室的人员可以指导手术和随时提问。系统不但可以完成高质量手术图像的传输,同时还是一套高清晰会议电视系统,可以采用此系统召开异地、多点、双向、实时会议。如果增加相应的课程系统和外设,还可以进行具有数据和图像的远程教学、培训,具有广泛的应用潜力。
(4)MCU功能强大
迪威视讯技术公司为南方医院提供的Focus 6000 H.323多点控制单元(MCU),是目前市场上唯一能够同时支持H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2编解码方式的多点控制单元,可以同时支持窄带和宽带终端(384kbit/s-6Mbit/s),具有广泛的适用性和极强的兼容性,方便用户今后增加各种视讯终端。Focus 6000采用嵌入式操作系统,稳定可靠。
(5)全中文操作界面
此次南方医院图像传输全套系统采用全中文图形操作界面,WEB方式,所有功能一目了然,设定方便。方便用户学习、使用、维护。广州南方医院成功地应用MPEG-2高清晰远程医疗系统进行手术图像的传输,标志着我国远程医疗系统已经进入数字化、高清晰、可视化、实用化阶段。MPEG-2高清晰视讯系统也成为现代远程医疗系统的标志性产品。