立体视频技术在远程医疗系统中的应用

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现代远程医疗系统以视频会议技术为依托,结合现代医疗技术,在医疗专家与医务人员、医疗专家与病人之间构建起一个“面对面”的信息交流平台。该技术能够促进高水平医疗资源如著名医疗专家、先进医疗技术、前沿医学知识等在更大范围内的共享。然而,现有的系统只局限于平面视频,不能够提供真实、自然的视觉效果。立体视频与平面视频相比,增加了景物深度信息,能够增强视觉效果的真实感与逼真度。在远程医疗方面,也更有利于提高医疗专家的诊断效率与准确性。因此,广州中山大学第二附属医院(简称中山医二院)提出了用立体视频技术对该院现有远程医疗系统做技术升级的应用需求,本文正是为实现该需求而展开的研究工作。   本文通过分析中山医二院现有远程医疗系统的功能结构以及实现流程,提出了一个立体视频远程传输方案,并采用DirectShow过滤器组件技术实现了相应的原型系统。该系统由基于C/S模式的服务器与客户端组成。服务器端主要完成立体视频采集及预览、压缩编码、RTP封包和数据包发送;客户端负责数据接收、解码和视频回放。研究了过滤器的开发流程,利用开源JRTPLIB库结合DirectShow提供的数据传输过滤器DSNetwork,开发了数据发送与接收过滤器,实现了基于RTP/RTCP协议的视频数据的实时传输。为简化两路视频远程传输过程中的同步问题,充分利用平面视频远程传输的硬件及软件技术,本文提出了一种基于图像拼接的H.264编码方案,并实现了相应的图像拼接及拆分过滤器,通过实验分析了该方案的优点与不足。设计了一个会话管理子模块,它的主要功能是完成服务器端与客户端连接的建立与关闭;实现基于TCP协议的编码参数集的带外传输,有效保障参数集远程传输的可靠性;利用RTCP协议对网络传输过程中的QoS进行控制。关于网络传输过程中的QoS控制,本文主要研究了网络拥塞产生的因为及影响,通过改进AIMD算法,实现了一种自适应拥塞控制算法。实验证明,该算法与AIMD算法相比,可以将平均丢包率降低0.08%。另外,本文对接收端的缓冲技术进行了研究,采用双缓冲队列,实现动态的接收RTP包进行RTP包重组的同时,对媒体数据进行缓存,有效减轻了网络抖动以及时延对视频回放的影响。相比较现有的立体视频远程传输原型系统,本文所实现的原型系统,可以在预览视频的同时,实现视频数据的保存,以便于今后的观看。另外,基于DirectShow过滤器对象模型的开发方法,可以使得在不改变软件系统总体架构的条件下,通过增加或删除过滤器,来改变系统功能,使得系统具有良好的通用性与扩展性。广域网环境下,该原型系统在丢包率介于3%至5%之间时,能够提供清晰稳定的立体视频回放效果,平均时延低于1s。局域网环境下,丢包率基本为0,平均时延低于0.5s。
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