CN204425527U - 一种低成本手术室录播示教双向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种医用系统，更具体地说涉及一种低成本手术室示播示教双向系统，用网络摄像机技术，HD-SDI视频摄像和远距离传输技术，创造性地混合组网，各取所长。全景网络摄像机采集手术过程中室内整体场景的视频。术野摄像机用于采集手术过程中的医疗影像。有源拾音器I可以采集手术室内的声音信号。录播一体机汇聚从手术室传来的视频信号和手术室现场声音信号，并对信号进行处理和传送。有源音箱用于播放声音信号。有源拾音器II安装在示教室内，用于采集示教室内的声音信号。定压功放将输入电压进行放大。定压无源音箱用于播放声音信号。PC端可以远程接收录播一体机传送的声音和视频信号。

Description

一种低成本手术室录播示教双向系统

技术领域

本实用新型涉及一种医用系统，更具体地说涉及一种低成本手术室录播示教双向系统。

背景技术

录播系统负责把现场的多点视频、音频、电子设备的图像信号(包含电脑、视频展台等)进行整合同步录制，生成标准化的流媒体文件，用来对外直播、存储、后期编辑、点播。观众一般可以通过浏览器登录录播系统服务器收看直播的影音及图文信息，也可后期点播视频信息。用于医疗手术的录播示教系统还具有如下特定的功能要求：

①对手术室内的手术操作过程，进行多方位多角度的视频录制，包括手术室内的全景摄像和术野摄像。二者都需要高清晰度的图像质量，但是术野摄像必需具有很高的色彩还原度，避免对患者手术部位的皮肤颜色，内脏器官等病状出现误判。

②对手术室内手术过程中出现的声音和语音，必需同时与全景视频和术野频进行合成同步录制，同步播放。

③在与手术室隔离的示教室内，观众需要实时观摩手术室内的操作过程，并可以和手术室内的手术操作医生护士进行双向语音交互。针对上述这些功能要求，工程上往往需要：在手术室内，架设高清晰度全景摄像机和专用的医疗术野摄像机，用HDMI视频线，或SDI视频线，与录播服务器直接相连，同步采集视频信号。这些摄像机的造价和工程安装的费用都比较高昂。实际上，随着高清网络摄像机的日益发展和成熟，其生产成本已经大幅度降低，虽然在色彩还原度上还不能满足术野影像的要求，但是用作全景摄像机，具有如下明显的优势：

①分辨率高，完全可以达到1080p全高清图像质量要求；

②安装部署方便，成本低，充分利用现有的IP网络基础设施；

③因其采用嵌入式技术，能够可靠稳定地输出标准H.264码流；

④往往自带云台，节省了传统录播系统中附加云台控制的代价。

为实现手术室和示教室之间的双向语音交互，在示教室内，需要配置客户端PC或解码器，从而利用IP网络完成客户端和手术室录播服务器之间的语音交流。但是这样的方案需要增加示教室的成本投入，而且易产生网络传输和语音编解码所造成的话音丢失，延迟和话音失真等。实际上，在工程中，在低成本的音频适配设备(如定压功放等)的辅助下，单向音频线路可以延长至几十米，完全能够覆盖一般手术观摩教学示教系统中手术室和示教室之间的物理距离。在已经有录播服务器的情况下，再配置一台客户端PC或解码器，完全是冗余的，可以将其去掉以降低系统成本。而且可以让录播服务器把手术室和示教室之间的语音信号交叉转发给对方，从而大大消除语音交互上的延迟，丢包和失真。不过，目前的录播服务器，都不能做到这一点。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种低成本手术室录播示教双向系统，利用网络摄像机技术，HD-SDI视频摄像和远距离传输技术，创造性地混合组网，各取所长，而且在当前的录播服务器中，增加了独特的原始音频数据的交叉转发功能，裁剪了原来所必须的客户端机器设备，降低了系统安装维护的复杂性。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种医用系统，更具体地说涉及一种低成本手术室录播示教双向系统，包括全景网络摄像机、术野摄像机、有源拾音器I、定压功放、定压无源音箱、录播一体机、鼠标、键盘、红外遥控器、有源音箱、有源拾音器II、高清显示屏和PC端，用网络摄像机技术，HD-SDI视频摄像和远距离传输技术，创造性地混合组网，各取所长，而且在当前的录播服务器中，增加了独特的原始音频数据的交叉转发功能，裁剪了原来所必须的客户端机器设备，降低了系统安装维护的复杂性。

全景网络摄像机采集手术过程中室内整体场景的视频。术野摄像机用于采集手术过程中的手术操作过程的医疗影像。有源拾音器I与录播一体机通过带屏蔽的音频线缆相连接，有源拾音器I可以采集手术室内的声音信号并将信号传输至录播一体机。录播一体机汇聚从手术室传来的视频信号和手术室现场声音信号，并对信号进行处理和传送。鼠标和键盘用于对录播一体机控制。红外遥控器与录播一体机采用红外信号相通信，并可用来控制录播一体机的工作状态。高清显示屏用于显示视频图像以及录播一体机的人机交互界面。有源音箱用于播放声音信号。有源拾音器II安装在示教室内，用于采集示教室内的声音信号。定压功放将输入信号进行放大以便将音频信号远距离传输。定压无源音箱用于播放声音信号。PC端可以远程接收录播一体机传送的声音和视频信号。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统所述的全景网络摄像机通过IP网络和录播一体机相连。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统所述的野摄像机为数字分量串行接口型术野摄像机，且采用HD-SDI视频线与录播一体机进行连接。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统所述的录播一体机内集成有点播和直播模块，用于对信号进行压缩和存储，将信号转换后进行直播。

本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统的有益效果为：

a.本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统可以实时采集手术室内视频信号和声音信号；

b.本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统可以实时传输示教室内的声音信号到手术室，实现手术室和示教室之间无延迟高保真的交互；

c.本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统可以将信号进行短距离有线传输和长距离有线传输；

d.本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统可以用于医疗教学。

附图说明

图1为本实用新型一种低成本手术室录播示教双向系统的系统框图。

具体实施方式

在图1中，本实用新型涉及一种医用系统，更具体地说涉及一种低成本手术室录播示教双向系统，包括全景网络摄像机、术野摄像机、有源拾音器I、定压功放、定压无源音箱、录播一体机、鼠标、键盘、红外遥控器、有源音箱、有源拾音器II、高清显示屏和PC端，利用网络摄像机技术，HD-SDI视频摄像和远距离传输技术，创造性地混合组网，各取所长，而且在当前的录播服务器中，增加了独特的原始音频数据的交叉转发功能，裁剪了原来所必须的客户端机器设备，降低了系统安装维护的复杂性。

全景网络摄像机采集手术过程中室内整体场景的视频。全景网络摄像机实时压缩输出标准H.264码流，采用标准的ONVIF，RTSP和RTP协议，通过IP网络和录播一体机相连。录播一体机汇聚从手术室来的全景压缩视频，经过内置采样时戳生成器，根据接收时刻，为每一帧视频数据，统一分配采样时戳。网络全景摄像机，由于采集到原始视频后要对数据做H.264压缩，RTP打包等处理，故在收到一个完整的压缩帧后，需要用接收时刻减去其处理延迟，得到原始采样时戳。录播一体机根据这些视频采样时戳，和音频采样数据，合成录制在文件中，而后存储在本地磁盘和索引数据库中。

术野摄像机用于采集手术过程中的医疗影像。有源拾音器I与录播一体机通过带屏蔽的音频线缆相连接，有源拾音器I可以采集手术室内的声音信号并将信号传输至录播一体机。录播一体机汇聚从手术室传来的视频信号和手术室现场声音信号，并对信号进行处理和传送。手术室内安装的术野摄像机为数字分量串行接口型术野摄像机，且采用HD-SDI视频线与录播一体机进行连接，输出的图像高清无压缩，并可将图像进行实时传输。术野摄像机采集手术过程中主刀医生在患者手术部位所有动作的医疗影像，通过HD-SDI视频电缆远距离(＜100米)传送至示教室内的录播一体机。HD-SDI术野原始高清视频和现场声音，在同一个系统时钟下，经过内置采样时戳生成器，根据接收时刻，为每一帧视频和音频数据，统一分配采样时戳。术野视频和现场声音，由于采用直连结构，可认为接收到的数据无前置压缩延迟和传输延迟，因而术野视频可直接采用接收时刻作为采样时戳。像传统录播服务器一样，录播一体机根据这些视频和音频采样时戳，在压缩编码后，合成录制在文件中，而后存储在本地磁盘和索引数据库中。

人们可以利用鼠标和键盘对录播一体机进行操作，从而控制录播一体机的工作状态。红外遥控器与录播一体机采用红外信号相通信，并可用来控制录播一体机的工作状态。高清显示屏用于显示视频图像。PC端放在距离示播室以外的屋子内。PC端可以远程接收录播一体机传送的声音和视频信号。录播一体机为录制过程的控制提供人机界面，人机界面不仅支持录制的启停控制，还提供病人信息，手术名称，手术编号，医生姓名及其他关键字的录入，编辑和修改。录制开始后，这些信息直接与录制生成的影像文件相关联。示教室内用户可以通过鼠标和键盘，或红外线遥控器直接操作。PC端与录播一体机之间采用局域网网络进行通信，且PC端经过授权才能与录播一体机进行通信，从而增加了数据传输的保密性。远程局域网上的授权用户可以通过Web网页完成操作。

录播一体机内集成有点播和直播模块，可以对信号进行存储，还可将信号转换后进行直播。录播一体机支持用户用病人信息等关键字和时间段等，联合检索查询录制的历史影像档案。当用户选中查到的资料，选择播放后，本地界面和网页界面，均能将三路音视频数据，同时同步播放。录播一体机内的直播模块，将收到的来自手术室的全景视频，术野视频和现场声音，通过本地界面窗口和本地连接的有源音箱，直接呈现出来。有源音箱用于播放声音信号。远程PC端上的的授权用户，也可以通过Web网页，请求相同的播放内容。录播一体机中的直播模块收到请求后将三路数据编码合成后，通过RTSP/RTP标准协议发送至网页客户端，网页中内置插件，把示教室得到的直播画面和声音实时解码展现出来。

有源拾音器II安装在示教室内，用于采集示教室内的声音信号。定压功放将输入电压进行放大以将电压远距离传输。定压无源音箱用于播放声音信号。录播一体机将收到的手术室语音直接在示教室播放出来，同时示教室的语音通过有源拾音器II，采集到录播一体机内，录播一体机将信号转发至定压功放，利用定压功放的音频增益作用，将声音信号传到几十米外的手术室中，激励安装在天花板或墙壁上的定压音箱，播放出来，从而帮助手术室内的示范医生听到示教室内的及时反馈和提问，进行有针对性的演示和讲解。

当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种低成本手术室录播示教双向系统，包括全景网络摄像机、术野摄像机、有源拾音器I、定压功放、定压无源音箱、录播一体机、鼠标、键盘、红外遥控器、有源音箱、有源拾音器II、高清显示屏和PC端，其特征在于：全景网络摄像机采集手术过程中室内整体场景的视频；术野摄像机用于采集手术过程中的手术操作过程的医疗影像；有源拾音器I与录播一体机通过带屏蔽的音频线缆相连接，有源拾音器I可以采集手术室内的声音信号并将信号传输至录播一体机；录播一体机汇聚从手术室传来的视频信号和手术室现场声音信号，并对信号进行处理和传送；鼠标和键盘用于对录播一体机控制；红外遥控器与录播一体机采用红外信号相通信，并可用来控制录播一体机的工作状态；高清显示屏用于显示视频图像以及录播一体机的人机交互界面；有源音箱用于播放声音信号；有源拾音器II安装在示教室内，用于采集示教室内的声音信号；定压功放将输入信号进行放大以便将音频信号远距离传输；定压无源音箱用于播放声音信号；PC端可以远程接收录播一体机传送的声音和视频信号。

2.根据权利要求1所述的一种低成本手术室录播示教双向系统，其特征在于：所述全景网络摄像机通过IP网络和录播一体机相连。

3.根据权利要求1所述的一种低成本手术室录播示教双向系统，其特征在于：所述术野摄像机为数字分量串行接口型术野摄像机，且采用HD-SDI视频线与录播一体机进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种低成本手术室录播示教双向系统，其特征在于：所述录播一体机内集成有点播和直播模块，用于对信号进行压缩和存储，将信号转换后进行直播。