醫療應用中的視頻直播點播一體化系統
2012-03-15 21:11:01 本站原創隨著醫療體制改革的進行，醫療質量和信息透明正在成為各大醫院構建核心競爭力的關鍵。而為解決這一問題正在進行的醫療信息化建設就是醫院整體建設中重要的一個環節。目前，大部分醫院的信息化建設中已有各種信息管理軟件系統在高效、有機地管理著文本信息、圖像信息，如臨床信息系統（CIS）、電子病歷（EPR）、醫學影像系統（PACS）等。然而各種重點演示性手術現場場景以及學術、行政、教學等會議的音視頻信息，在現階段還沒有得到很好的維護和管理，甚至是根本沒有保存。
隨著醫療水平與醫療信息化建設水平的不斷深化，在醫院的實際運作與管理過程中，越來越多的醫療工作者開始發現這些海量的現場音視頻信息的重要性和必須性。傳統的以文字展示醫療信息的方式已經不足以滿足醫院內部學術交流與溝通的需求，也無法滿足病患對醫療信息透明化的需求。為此，如何對這些音視頻信息進行有效的數字化管理，構建醫院音視頻信息化平臺，正在成為醫院信息化建設中的一個重要課題。
為滿足醫院信息化建設系統中對于音視頻信息系統的建設需求，我們在此介紹一套基于以太網的視頻點播與視頻直播一體化系統，如圖1。該系統以拓目科技的TML系列網絡視頻直播機與TMSS網絡視頻服務器共同構建，可對外提供音視頻信息采集、音視頻壓縮、網絡傳輸、存儲、管理以及針對終端用戶的點播與直播一體化服務，提供電視、電腦、手機“三屏合一”的全方位用戶體驗。
圖1，視頻點播與視頻直播一體化系統示意圖
通過使用拓目科技的醫院視頻時移直播點播系統，醫院管理者可以方便的對各種會議現場的音視頻信號進行數字化網絡發布與統一的存儲管理；同時，醫務人員可通過院內的大屏幕電視，內網上的計算機，或者手機移動終端收看正在直播的院內各種會議現場或手術演示現場，也可以通過點播方式觀看之前的系統中存儲的海量音視頻信息資料。為了豐富系統的視頻資源，系統還允許添加另外的視頻信息，從而構建一個節目豐富的醫院內視頻信息化平臺。
視頻直播點播一體化系統整體結構
系統由攝像機、手術成像設備、嵌入式網絡視頻直播機、流媒體服務器以及客戶端組成。
現就系統的各個組成部分介紹如下：
（一） 攝像機等視頻源：
該視頻時移直播點播系統可以支持各種接口類型的視頻源信號，可以兼容傳統的BNC接口的模擬攝像機，可以兼容HDMI數字高清攝錄一體機，可以兼容手術導航設備輸出的VGA視頻信號，可以兼容WOLF、STORZ等主流內窺鏡系統輸出的DVI視頻信號或者是HD-SDI信號，甚至包括廣電機頂盒輸出的電視信號。
二） 嵌入式網絡視頻直播機：
嵌入式網絡視頻直播機完成視頻的采集、壓縮編碼、傳輸。嵌入式網絡視頻直播機的主要功能：
●將會議現場采集到的視頻信息進行H.264壓縮；
●將壓縮完成的視頻數據存儲于本地硬盤；
●將壓縮完成的視頻數據傳送給流媒體服務器。
（三） 中心系統服務器：
中心系統服務器可以采用普通的塔式服務器，服務器安裝有流媒體軟件和系統管理軟件。
流媒體軟件：主要是解決網絡帶寬不足下的音視頻傳輸問題，即在有限的帶寬下，如何實現音視頻流的穩定和有效傳輸，如何實現媒體數據在不同網段之間的轉發，保證被轉發媒體位置的透明性。流媒體轉發服務器軟件的多級設置可提高響應訪問的效率，可以合理規劃流媒體管理軟件模塊的設置，以求更少的時間代價換取更高的帶寬利用率。
系統管理軟件：系統管理軟件用以實現多節目源選擇、分布式存儲、多界面支持、多種播放方式和靈活自主的分類管理，提高并發流數。同時，可以對用戶使用情況進行監控、統計、管理。
（四） 客戶端：
考慮到終端用戶的方便性，該系統支持絕大多數主流音視頻播放載體，真正做到電視、電腦、手機三屏合一。我們的客戶端支持如下的播放終端：
●電腦，兼容各種主流瀏覽器（Internet Explorer、Mozilla Firefox、Google Chrome等）；
●移動終端（iphone、ipad、Android、上網本等）；
●大屏幕電視，會議電視墻。
視頻直播點播一體化系統工作流程
從圖2的視頻直播點播一體化系統流程圖可以反映出整個系統的工作流程，可以分為音視頻源采集、網絡直播機轉換、流媒體服務器發布、客戶端收看四個部分。
圖2，視頻直播點播一體化系統流程圖
（一） 音視頻源獲取：
作為整個系統的起點，我們可以使用攝像機、計算機聲卡與顯卡、機頂盒等設備獲取標準原始音視頻流，使之成為整個視頻直播點播一體化系統的數據源。
（二） 網絡直播機轉換：
在此流程中，我們使用TML系列網絡直播機將原始音視頻源的高帶寬音視頻數據轉化為適合在網絡中傳輸的低帶寬音視頻網絡數據，并通過醫院現有的網絡傳輸到TMSS流媒體服務器，為進一步的網絡發布做準備。
（三） 流媒體服務器發布：
在此流程中，TMSS流媒體服務器可以從TML網絡視頻直播機獲取推送過來的音視頻網絡流，將其進行轉換，分別包裝成適合電腦或者移動終端查看的流媒體格式，從而對外提供流媒體直播或點播服務。此外，還可以將TML網絡視頻直播機推送過來的音視頻網絡流進行本地存儲，從而使得用戶可以在未來的某個時間段重新點播該視頻內容。
（四） 客戶端收看：
在此流程中，用戶可通過查看電腦的瀏覽器或者移動終端訪問流媒體服務器提供的音視頻播放地址，觀看直播或點播的音視頻資料。TMSS流媒體服務器提供了流媒體內容管理功能，當有多個音視頻源同時直播時，用戶可以選擇不同的音視頻播放鏈接進行查看。
本系統另一個優點是支持時移直播，如果用戶在觀看直播節目時，想要觀看已經播放過的場景，可以把進度條拖動到所拍攝場景對應的時間，然后繼續觀看。已經完成直播的視頻會自動轉變成點播信號源，所以用戶可以通過點播窗口來對觀看歷史視頻信息。
視頻直播點播一體化系統的優勢
（一） 支持視頻實時直播服務：
網絡視頻直播系統，關鍵是保證圖像傳輸的質量與實時性控制，與傳統單純的網絡下載相比較，具有明顯的優點：
●快速便捷，用戶可以在手術或會議發生的同時觀看到現場的音視頻信息；
●互動性強，用戶可以在觀看音視頻直播的同時直接與活動現場進行交互，增強了用戶的參與度；
●不需要將全部數據下載，因此等待時間可以大大縮短；
●用戶不需要將全部流文件下載到硬盤，從而節省了大量的磁盤空間；
●采用實時傳輸協議，更加適合畫、音視頻在網上的實時傳輸。
（二） 系統簡潔，利于實施：
拓目科技的視頻直播點播一體化系統采用了TML網絡視頻直播機作為源端設備，整個系統非常的簡潔。只需一臺設備，即可完成音視頻采集、編碼、傳輸等功能，一個設備完成了傳統視頻直播中3、4臺設備才能做到的事情，大大降低了系統復雜度，提高了系統的可實施性。
拓目科技的TML網絡視頻直播機不僅可以兼容模擬攝像機和數字高清攝錄一體機，還可以兼容各種手術成像設備輸出的視頻信號，比如手術導航系統，內窺鏡系統，從而能將手術室中的更多信息通過視頻的方式直播出去，為手術示教，手術會診提供更豐富的信息。
拓目科技的TML網絡視頻直播機除了具有傳統的以太網接口，還有無線WIFI接口，TML網絡視頻直播機除了可以采用適配器供電，7 x 24小時持續工作外，還可以用電池供電，持續工作超過12個小時。因此在直播不同的場景視音頻時，非常容易搬遷TML網絡視頻直播機，不會受到線纜的限制和約束，同時能為手術室提供更干凈的環境。
(三） 支持時移直播：
傳統的視頻直播系統沒有時移直播功能，一個手術直播尚未結束時，用戶無法觀看剛剛播放過的手術場景，在一場手術過程中，專家在觀看手術視頻時，往往會對某些場景比較感興趣，有時候需要針對某個場景進行集體討論，這些要求對于傳統的視頻直播系統來說，是無法承載的。
拓目科技的視頻直播點播一體化系統提供了強大的時移直播功能，系統提供暫停和后退播放的按鈕，用戶在觀看視頻直播的同時，可以隨時回到過去的場景中進行觀看，也可以切回當前正在進行的場景，這就為專家進行手術會診提供了更豐富的信息。
(四） 支持實時存儲與點播：
用戶通過TML網絡視頻直播機上傳的內容，可以實時的TMSS流媒體服務器存儲下來，在直播結束后直接轉換為點播資源，供用戶事后點播，從而使得錯過了手術演示或者會議現場的用戶可以隨時隨地回來查看之前的音視頻資料。
TMSS流媒體服務器還支持外部文件點播功能，用戶可以隨時上傳文件到TMSS流媒體管理系統，供其他用戶進行在線點播觀看。
（五） 支持三屏合一，多種終端觀看
隨著音視頻技術的發展，用戶觀看音視頻的終端載體越來越豐富，包括PC主機、大型會議電視墻、大屏幕液晶電視、手機、IPad等等。拓目科技的視頻直播點播一體化系統的一個重要特點就是支持三屏合一，用戶可以選擇通過以上的各種方式查看TMSS流媒體服務器提供的音視頻資料，做到跨終端，跨平臺的用戶體驗。
(六） 支持多種帶寬模式，方便互聯網用戶觀看
隨著醫療信息化建設的推進，醫院內部網絡已經不再是封閉的內部網絡，往往也會提供一些資源供互聯網上的用戶進行查閱。拓目科技的視頻直播點播一體化系統針對這樣的需求，提供了專門為互聯網用戶優化的低碼率音視頻直播服務，從而保障互聯網用戶可以通過外網，流暢的觀看醫院提供的會議現場直播或手術示教資料，為遠程會診以及遠程醫療協助提供了可能。
