Телемедицинская диагностическая система "distance doc 2"

Телемедицинская диагностическая система «Distance Doc 2» состоит из:

-. программно-аппаратного блока «Distance Doc»,

- локальной телемедицинской вычислительной сети,

- программно-аппаратного блока «Distance Doc 2». который через сетевой интерфейс - подключен к локальной телемедицинской вычислительной сети, а через выходные интерфейсы, подключен к монитору и динамику. Наличие модуля-приемника потокового аудио/видео в программно-аппаратном блоке «Distance Doc 2» существенно повышает качество принимаемой аудио/видео информации и снижает требования к локальной телемедицинской вычислительной сети.

Рассматриваемая полезная модель - телемедицинская диагностическая система «Distance Doc 2» - относится к развивающейся области техники - телемедицине.

Известны мультимедиа системы [stel.ru /multimedia/, stel TDVMS - телемедицинская система цифрового видео мониторинга модульной структуры [stel, ru/telemedicine/tdvms/ (разработки фирмы ООО «СТЭЛ-компьютерные системы», позволяющие в режиме трансляции передавать картинку и звук в любые дальние пространства). Известно устройство захвата изображений и способ управления устройством [патент России 245.30.67. МПК H04N 5/00]. Более близким аналогом является «Телемедицинская диагностическая система DistanceDoc» захвата и передачи мультимедиа сигналов на монитор в удаленное пространство [mediphan.com] Данная система принята нами в качестве прототипа, предлагаемой полезной модели - Телемедицинской диагностической системы «Distance Doc 2».

Рассмотрим прототип - телемедицинскую диагностическую систему «Distance Doc» [разработка фирмы mediphan.com].

На Фиг. 1 представлена блок-схема телемедицинской диагностической системы «Distance Doc», включающая:

- входной видео интерфейс VGA/,DVI-D/,HDMI - 1., (в который вводится аналоговая и цифровая информация в формате VGA/, DVI-D/, HDMI от медицинского диагностического оборудования),

- программно-аппаратный блок «Distance Doc» - 2.,

- локальную телемедицинскую вычислительную сеть (либо глобальная сеть Интернет) - 3., на вход которой поступает аудио- видео поток (в сжатом виде) с выхода программно-аппаратного блока «Distance Doc» - 2.,

- персональный компьютер - 4., который в отдаленном пространстве подключен к локальной телемедицинской вычислительной сети, либо к глобальной сети Интернет,

- видео выход компьютера подключен к монитору - 5.

Работа программно-аппаратного блока «Distance Doc» (см. фиг. 2)

Интерфейс VGA/DVI-D/HDMI - 1. осуществляет захват изображений (полученных как по аналоговому видеоинтерфейсу VGA, так и по цифровым видео интерфейсам DVI и HDMI от медицинского диагностического оборудования) и ввод их в модуль улучшения изображения - 2.; модуль улучшения изображения - 2., который повышает качество изображения, полученного по аналоговому видеоинтерфейсу VGA (определяется величина вертикального и горизонтального сдвига изображения и выполняется коррекция, чтобы итоговое изображение было без сдвигов); сигнал с выхода модуля - 2. поступает на вход видеокомпрессора - 3.; входной интерфейс аналогового аудио - 5. преобразует аналоговый аудио сигнал (поступивший из медицинского диагностического оборудования) в цифровую форму и вводит его в аудиокомпрессор. - 6.; сигнал с выхода видеокомпрессора - 3. (прошедший компрессию в соответствии со стандартом Н 264/AVC) и сигнал с выхода аудио компрессора - 6. (прошедший компрессию в соответствии со стандартами Advaced Audio Coding) поступают в мультиплексор - 4., который формирует синхронизированный аудио/видео поток на основе отдельных потоков аудио и видео (к каждому блоку компрессированного потока добавляется временная метка в единой шкале времени). Синхронизированный аудио/видео поток вводится через сетевой транслятор - 7., затем сетевой интерфейс - 8. в локальную телемедицинскую вычислительную сеть - 3. (см. фиг.1) или глобальную сеть Интернет.

Телемедицинской диагностической системе «Distance Doc» присущи следующие недостатки:

- при получении изображения на персональном компьютере не удается обеспечить требуемое качество изображения,

- использование персонального компьютера на приемной стороне требует администрирования особенно при выборе сетевых подключений.

Техническим результатом предлагаемой системы является:

- высокое качество представления транслируемой аудио/видео информации,

- введение адаптивной очереди передачи аудио/видео пакетов информации.

Технический результат:

- существенное повышения качества принимаемой информации достигается, благодаря введения в систему блока «Distance Doc 2»,

- реализация адаптивной очереди передачи аудио/видео пакетов информации достигается, благодаря введения в систему модуля-приемника потокового аудио/видео.

К проблемам сетей передачи данных относятся потери пакетов с данными и управляющими командами, задержки при получении данных, неравномерность получения данных. В полезной модели для компенсации неравномерности получения пакетов с данными используется адаптивная очередь пакетов, размер которой определяется текущим значением неравномерности получения пакетов. В блоке «Distance Doc 2» анализируются порядковые номера пакетов с данными в формате RTP, детектируются потери пакетов с данными и информируются об этих проблемах вышележащие модули, такие как видео декомпрессор - 4. (см. фиг.4) и аудиодемультиплексор - 5. (см. фиг. 4). Метки времени пакетов каждого потока аудио/видео приводятся к единой шкале времени, и синхронизированный аудио/видео поток поступает на вход демультиплексора - 3. (см. фиг. 4).

Рассмотрим полезную модель - телемедицинскую диагностическую систему «DistanceDoc 2».

Телемедицинская диагностическая система «Distance Doc 2» содержит монитор, локальную телемедицинскую вычислительную сеть и программно-аппаратный блок «Distance Doc» с модулями: входной видео интерфейс VGA/,DVI-D/,HDMI, модуль улучшения изображения, видеокомпрессор, аудиокомпрессор, мультиплексор, сетевой транслятор и сетевой интерфейс (к которому подключена локальная медицинская вычислительная сеть). Входной интерфейс аналогового аудио подключен через аудиокомпрессор к мультплексору, к которому также подключен выход видеокомпрессора. Выход мультиплексора через сетевой транслятор соединен с сетевым интерфейсом. Входной интерфейс VGA/DVI-D/,HDMI через модуль улучшения изображения соединен с видеокомпрессором. Полезная модель также содержит программно-аппаратный блок «Distance Doc-2» с модулями: сетевой интерфейс, модуль-приемник потокового аудио и видео, демультиплексор, видеодекомпрессор, аудиодекомпрессор, выходной видео интерфейс и выходной интерфейс аналогового аудио.

Вход сетевого интерфейса (модуль программно-аппаратного блока «Distance Doc-2») подключен к локальной медицинской вычислительной сети, а выход соединен через модуль приемника потокового аудио/видео, с демультплексором. Выходы демультиплексора подключены к видеодекомпрессору, (выход которого через выходной видео интерфейс (модуль программно-аппаратного блока «Distance Doc-2») соединен с монитором) и аудиодекомпрессору - выход которого соединен с выходным интерфейсом аналогового аудио (модуль программно-аппаратного блока «Distance Doc-2»). (к выходному интерфейсу аналогового аудио подключают динамик)

Полезная модель - телемедицинская диагностическая система «Distance Doc 2». состоит из (см. фиг. 3):

- входного интерфейса - 1 (модуля программно-аппаратного блока «Distance Doc»),

- программно-аппаратного блока «Distance Doc» - 2. (в который вводится аналоговая и цифровая информация в формате VGA/,DVI-D/,HDMI с медицинского диагностического оборудования),

- локальной телемедицинской вычислительной сети - 3., либо глобальной сети Интернет (на вход которой поступает аудио-видео поток (в сжатом виде) с выхода программно-аппаратного блока «Distance Doc.» - 2),

- программно-аппаратного блока «Distance Doc 2» - 4. (который через входной сетевой интерфейс - 1. (см. фиг. 4) подключен к локальной телемедицинской вычислительной сети - 3., а через выходные интерфейсы блока «Distance Doc 2». - 4а, подключены к монитору и динамику).

Функционирование телемедицинской диагностической системы «Distance Doc 2».

I. Программно-аппаратный блок «Distance Doc» (см. фиг. 2) Входной интерфейс VGA/DVI-D/HDMI-1 осуществляет захват изображений, полученных как по аналоговому видеоинтерфейсу VGA, так и по цифровым видео интерфейсам DVI-D и HDMI (от медицинского диагностического оборудования) и вводит их в модуль улучшения изображения - 2.; сигнал с выхода последнего поступает на вход видеокомпрессора - 3. Модуль улучшения изображения - 2 повышает качество изображения, полученного по аналоговому видеоинтерфейсу VGA (определяется величина вертикального и горизонтального сдвига изображения и выполняется коррекция, чтобы итоговое изображение было без сдвигов). Сигнал с выхода модуля - 2 поступает на вход видиокомпрессора - 3. Входной интерфейс - 5 аналогового аудио преобразует аудио сигнал (поступивший из медицинского диагностического оборудования) в цифровую форму и вводит его в аудиокомпрессор - 6. Сигнал с выхода видеокомпрессора - 3. (прошедший компрессию в соответствии со стандартом Н 264/AVC) и сигнал с выхода аудиокомпрессора - 6 (прошедший компрессию в соответствии со стандартами Advaced Audio Coding) поступают в мультиплексор - 4, который формирует синхронизированный аудио/видео поток на основе отдельных потоков аудио и видео (к каждому блоку компрессированного потока добавляется временная метка в единой шкале времени). Синхронизированный аудио/видео поток вводится через сетевой транслятор - 7 и сетевой интерфейс - 8 в локальную телемедицинскую вычислительную сеть или глобальную сеть Интернет.

II. Локальная телемедицинская вычислительная сеть.

Каких-либо дополнительных ограничений в выборе локальных сетей или глобальной сети Интернет при реализации телемедицинской диагностической системы «Distance Doc - 2». не предъявляется.

III. Программно-аппаратный блок «Distance Doc 2»

Все модули и специальные устройства программно-аппаратного блока «Distance Doc 2» построены на аппаратной платформе устройства «Distance Doc». (см. фиг. .4)

В основном режиме работы блок «DistanceDoc 2» принимает из сети и воспроизводит потоковое аудио и видео. Для этого блок «DistanceDoc 2» подключается к локальной телемедицинской вычислительной сети или глобальной сети Интернет с помощью сетевого интерфейса - 1. (модуля блока «DistanceDoc 2, в качестве физического интерфейса используется Ethernet IEEE 803.2 (витая пара, 100 Мб/с) или IEEE 803.11 (беспроводная сеть). Для передачи данных используют протоколы семейства TCP/IP. Пакеты с медиаданными и управляющими командами протоколов Real-Time Streaming Protocol (RTSP) и Hyper-Text Transfe Protocol (HTTP) через сетевой интерфейс - 1 поступают в модуль-приемник потового аудио/видео - 2. Данный модуль реализует поддержку протоколов передачи данных Real-Time Streaming Protocol (RTSP), Real-Time Protocol (RTP), Hyper-Text Transfer Protocol (HTTP). Также данный модуль снижает негативное влияние проблем сети передачи данных на качество воспроизводимого видео/аудио. К проблемам сетей передачи данных относятся потери пакетов с данными и управляющими командами, задержки при получении данных, неравномерность получения данных. Для компенсации неравномерности получения пакетов с данными используется адаптивная очередь пакетов, размер которой определяется текущим значением неравномерности получения пакетов; модуль - 2. также анализирует порядковые номера пакетов с данными в формате RTP, детектирует потери пакетов с данными и информирует об этих проблемах видео - 4. и аудиодекомпрессоры. - 5. Метки времени пакетов каждого потока (аудио/видео) приводятся к единой шкале времени и синхронизированный аудио/видео поток поступает на вход демультиплексора - 3. Демультиплексор - 3. разделяет синхронизированный аудио/видео поток на два независимых медиапотока - видеопоток и аудиопоток. В случае необходимости, в один из потоков добавляется задержка, необходимая для синхронного воспроизведения аудио/видео. Для этого используется анализ меток времени пакетов с данными для каждого потока. Дальнейшая обработка потоков аудио и видео осуществляется независимо.

Видеодекомпрессор - 4 осуществляет декомпрессию видеопотока в соответствии со стандартом H.264/AVC. Выходом видеодекомпрессора является цифровое изображение одного кадра видео в формате YUV 4:2:0. Цифровое изображение поступает на выходной видеоинтерфейс VGA/DVI - 6 для отображения на мониторе очередного кадра видеопотока. В случае, если модуль-приемник - 2. детектирует потери пакетов в сети передачи данных, то видеодекомпрессор - 4. приостанавливает свою работу до получения следующего полного опорного кадра. Таким образом, в случае потерь данных не допускается искажение отображаемого изображения из-за нарушения целостности видеопотока в формате H.264/AVC

Аудиодекомпрессор - 5 осуществляет декомпрессию аудиопотока в форматах Advanced Audio Coding или MPEG-1 Layer III. Выходом декомпрессора является цифровой аудио поток в виде импульсно-кодовой модуляции. Частота дискретизации и число каналов определяется параметрами кодирования на передающей стороне. Цифровой аудиопоток поступает на выходной аудиоинтерфейс - 7, где происходит его преобразование в аналоговый аудиосигнал, и он воспроизводится через подключенный к устройству громкоговоритель. В случае, если модуль-приемник - 2 детектирует потери пакетов в сети передачи данных, то аудодекомпрессия приостанавливается до получения следующего полного блока аудиоданных и формируется тишина или комфортный шум, чтобы заполнить возникшие паузы в аудиопотоке.

Телемедицинская диагностическая система «Distance Doc 2» содержит: монитор, локальную телемедицинскую вычислительную сеть и программно-аппаратный блок «Distance Doc» с модулями: входной видеоинтерфейс VGA/,DVI-D/,HDMI, модуль улучшения изображения, видеокомпрессор, аудиокомпрессор, мультиплексор, сетевой транслятор, сетевой интерфейс и входной интерфейс аналогового аудио, который подключен через аудиокомпрессор к мультплексору, к мультплексору также подключен видеокомпрессор, выход мультплексора через сетевой транслятор соединен с входом сетевого интерфейса, входной видеоинтерфейс VGA/DVI-D/,HDMI через модуль улучшения изображения соединен с видеокомпрессором, отличающаяся тем, что содержит программно-аппаратный блок «Distance Doc 2» с модулями: модуль-приемник потокового аудио и видео, демультиплексор, видеодекомпрессор, аудиодекомпрессор, выходной видеоинтерфейс, выходной интерфейс аналогового аудио и сетевой интерфейс, который подключен к локальной медицинской вычислительной сети, а выход соединен через модуль-приемника потокового аудио/видео, с демультиплексором, выходы демультиплексора подключены к:

- видеодекомпрессору, выход которого через выходной видеоинтерфейс соединен с монитором,

- аудиодекомпрессору, выход которого соединен с интерфейсом аналогового аудио.