宏视伟创医疗视频示教解决方案

一、 前言

　　 医院手术室示教监控和医用影像的技术含量较高，需极高的清晰度和色彩还原性，高保真的双向对进，丰富的控制功能和网络传输功能。我公司这几年的经验积累，和技术探索，已掌握计算机多媒体控制，微波无线和远程网络传输等技术。 为了提高医院的服务能力，提升医院的形象及竞争能力，在当今科学技术高速发展时期大型医院将医疗示教纳入兼顾当前及涵盖未来发展水平的计划之中，则是一个理想及把握全局的解决办法。针对这一设想,我们按照医院的实际需求和相关设计规范做出的相适应的设计方案,充分体现医院医疗视频示教系统的先进性、科学性、可靠性、合理性的特点。

二、系统设计要求：

　　系统由视音频采集子系统、播出子系统、科室播出子系统构成，其中视音频采集子系统包括前端摄像机、拾音器、前端数字视音频采集机和构成；播出控制子系统由中心控制主机及视频存储服务器组成；科室播出子系统由医疗视频工作站、多媒体投影仪、电动投影屏幕组成。视音频采集子系统设置在各手术室；播出控制子系统设置在总控中心；科室播出子系统设置在各自的演示科室，这样可以在演示科室按需要调用我们需要观看的手术室现场情况。

三.设计方案系统：

　　本设计方案使用了宏视伟创视频视教系统，它是采用了目前最先进的采用MPEG4视音频压缩算法的视频教学解决方案。不仅在上海、北京、云南等地区的医院得到了应用，而且通过了专家鉴定。
视频视教系统主要由以下三个部分组成：
　　1、实时采集子系统；
　　2、播出控制子系统；
　　3、科室播出子系统。
　　 系统的结构图如下：

3.1.实时采集子系统
　　本子系统可以分为前端采集设备和采集工作站。
　　3.1.1视音频前端采集设备
　　对于每一个手术室来说，需要有两路视频录入和一路音频录入。其中一路视频录入设备设计为放置在手术室一角的固定摄像机，此摄像机应该能够清晰、全方位反映和记录手术过程的图像信息。第二路视频录入设备设计为安装在手术台上方的摄像机,此摄像机应该能够清晰反映和记录手术细节的图像信息，要和手术台上方无影灯的安装配合，且尽量选用体积小、安装隐蔽的设备，以减少对手术室装修的影响。音频录入设备的选择非常关键，因为我们要考虑到手术室的特殊环境，既不能对手术室设备产生干扰，又要有良好稳定的拾音效果，同时又要能很方便的使用和进行维护，考虑到以上各种要求，我们选用平面天花式话筒进行音频采集，该话筒灵敏度高且指向性弱，特别适合用于大环境多音源采集，可以方便地安装在手术室天花或无影灯上；
同时，为保证示教（科）室和手术室之间能进行实时的高保真对讲的功能，我们选用具有良好音质的功放组合来实现手术室扩声（示教（科）室扩声设备同样选用此组合），满足系统在音质方面的要求。
　　3.1.2音视频采集工作站
　　MSController数字全实时采集工作站是计算机、通信等高科技迅速发展的产物，它主要利用了计算机的大容量硬盘来保留大批量的录像数据，在设计过程中地采用了MPEG4、组播、多通道控制等计算机领域内的高新技术，同时加入了实用的云台控制、画面分割、矩阵切换等多项技术，形成了真正的“多媒体综合采集、传输系统”。同传统的模拟系统和同类产品相比较，该系统具有实时、多路、集成、联网、兼容等特点，可以在一台控制主机上实现矩阵切换，多画面分割、视音频同步传输、数字实时录像、远端云台控制等功能。
3.2播出控制子系统
　　在控制中心配置一台中心控制机和一台存储点播服务器。在中心控制机上安装宏视伟创公司的“多媒体示教控制系统”，可对所有图像进行切换和控制，其监控范围和权限可通过系统软件进行设置。此中心控制机可以通过WWW服务实现 “网上直播”功能。存储点播服务器上安装宏视伟创存储和点播软件，支持任意手术室手术视音频资料的网络存储、网络点播、转播等功能；
3.3 示教室播放子系统
　　在各个示教室，配置一台示教工作站，多媒体投影仪和电动投影屏幕。
　　该工作站可以接收任意手术室的视、音频数据进行实时手术观看、手术教学和手术对讲。同时可以自动收取手术室信息，并可将视频以全屏方式通过多媒体投影仪投影到电动投影屏幕上。
3.4系统扩充能力：
　　3.4.1系统联网能力：
　　系统联网能力是衡量一个系统设计优劣的重要标志，本工程设计中充分考虑了系统的联网能力，而强大的联网能力正是MSController系统的优势之一 。
　　随着系统的逐步扩展，可能每个部门都要拥有自己的直播室和传输系统，这些系统一旦出现，就可与现在系统联网，从而可以共享视音频及其系统信息资源。系统之间通过IP网络相连。
　　3.4.2直播室扩容能力：
　　通过对工作站型号的选择和数量的增加，可以实现直播室系统的平滑扩容无限制。
3.5系统功能：
　　3.5.1医疗视频采集工作站

• 音视频采集： 每台主机2路全实时（编解码总时延小于100毫秒，系统总延时不大于0.5秒）同步视音频采集、压缩、存储、网络传输、播放；每路25帧/秒，标准分辨率352×288，最大分辨率720*576；可放大至全屏，可以局部细节无限制放大；
  
• 超高压缩比：
  采用业内顶尖压缩技术MPEG-4算法，压缩比高达1:500，每路每小时只需60～180M硬盘空间（包括视音频）；支持CBR和VBR模式，CBR模式网络传输所需带宽10K～2M可调，VBR模式能够设置图像损失比率 。
  
• 四种录像模式：
  手工录制、定时录制、报警录制、移动侦测录制；
  
• 云镜控制：
  支持镜头的光圈、变焦、聚焦三可变控制；支持云台的全方位控制；在监控工作站和网络分控终端均可进行控制；支持PELCO-D、AV2001、ABK2000、V1200等多种解码器协议。
  
• 报警管理：
  16路输入、8路输出，联动规则自由定义，报警信息存储、网传、查询；
  
• 网络发送：
  支持多用户网络监控，支持多播、TCP、UDP数据流输出，可穿透网络层代理。
  
• 安全管理：
  重要操作均需权限密码验证，防止无关人员观看、删除、修改图像资料；未经授权的人无法远程访问；
  
• 智能应用：
  按时间段启动/停止定时录制和定时移动侦测；图像有移动侦测功能；压缩比、图像质量、网络带宽均可进行本地和远程调整。
  
• 界面友好：
  全中文图形界面，简单实用，易于操作，无需培训；B/S结构。

　　3.5.2医疗视频总控工作站

• 实时监控：
  同时接收网络中任何16个监控点的音视频数据并解码显示，可实现1、4、9、16画面分割多画面监看；可以对监控点编组自动轮巡查看；监控工作站和总控工作站可以是一对一、一对多、多对一、多对多远程控制：经过权限认证能控制任何一个被授权的监控点的云台及镜头。
• 支持异构网络：
  支持能够承载IP数据的各种网络（电信网、互联网、数据专线、卫星、无线），支持跨路由器的远程实时监看、远程检索查看历史资料、远程控制；支持组播功能。
• 多种显示模式：
  1、4、9、16画面分割多画面监看，可以所有路或单路全屏显示，可以接大屏幕投影或背投。
• 树状设备管理：
  采用树形结构组织各监控点，操作方便；具有良好的可扩放性，不受监控点数目的限制。
• 集中报警处理：
  下属的监控工作站报警信息自动接收，并以声光和手机短信方式提示管理员。
• 远程配置：
  对下属的监控工作站进行远程参数配置、系统重启动等维护操作。
• 状态监测：
  能够实时检测下属监控工作站的在线情况，动态检测连接通道的网络带宽。
• 手动存储：
  对于实时监控的任意多路音视频数据可以手动存储在服务器。

　　3.5.3医疗视频存储服务器
　　医疗视频存储服务器使用户在任何时间、任何地方都可以看到手术室的任何一路视频信号。服务器还提供数据点播功能，用户既可以直接点播服务器上的存储文件，又可以通过系统的分布查询功能点播本地的文件，服务器提供用户的分级认证服务，使不同级别用户具有不同级别的控制和监看权，高级别的用户可以抢占低级别用户的控制命令.