医疗应用中的视频直播点播一体化系统

随着医疗体制改革的进行，医疗质量和信息透明正在成为各大医院构建核心竞争力的关键。而为解决这一问题正在进行的医疗信息化建设就是医院整体建设中重要的一个环节。目前，大部分医院的信息化建设中已有各种信息管理软件系统在高效、有机地管理着文本信息、图像信息，如临床信息系统（CIS）、电子病历（EPR）、医学影像系统（PACS）等。然而各种重点演示性手术现场场景以及学术、行政、教学等会议的音视频信息，在现阶段还没有得到很好的维护和管理，甚至是根本没有保存。
　　
随着医疗水平与医疗信息化建设水平的不断深化，在医院的实际运作与管理过程中，越来越多的医疗工作者开始发现这些海量的现场音视频信息的重要性和必须性。传统的以文字展示医疗信息的方式已经不足以满足医院内部学术交流与沟通的需求，也无法满足病患对医疗信息透明化的需求。为此，如何对这些音视频信息进行有效的数字化管理，构建医院音视频信息化平台，正在成为医院信息化建设中的一个重要课题。
　　
为满足医院信息化建设系统中对于音视频信息系统的建设需求，我们在此介绍一套基于以太网的视频点播与视频直播一体化系统，如图1。该系统以拓目科技的TML系列网络视频直播机与TMSS网络视频服务器共同构建，可对外提供音视频信息采集、音视频压缩、网络传输、存储、管理以及针对终端用户的点播与直播一体化服务，提供电视、电脑、手机“三屏合一”的全方位用户体验。

                                                                  图1，视频点播与视频直播一体化系统示意图
　　
通过使用拓目科技的医院视频时移直播点播系统，医院管理者可以方便的对各种会议现场的音视频信号进行数字化网络发布与统一的存储管理；同时，医务人员可通过院内的大屏幕电视，内网上的计算机，或者手机移动终端收看正在直播的院内各种会议现场或手术演示现场，也可以通过点播方式观看之前的系统中存储的海量音视频信息资料。为了丰富系统的视频资源，系统还允许添加另外的视频信息，从而构建一个节目丰富的医院内视频信息化平台。
视频直播点播一体化系统整体结构
　　
系统由摄像机、手术成像设备、嵌入式网络视频直播机、流媒体服务器以及客户端组成。
　　
现就系统的各个组成部分介绍如下：
　　
（一） 摄像机等视频源：
　　
该视频时移直播点播系统可以支持各种接口类型的视频源信号，可以兼容传统的BNC接口的模拟摄像机，可以兼容HDMI数字高清摄录一体机，可以兼容手术导航设备输出的VGA视频信号，可以兼容WOLF、STORZ等主流内窥镜系统输出的DVI视频信号或者是HD-SDI信号，甚至包括广电机顶盒输出的电视信号。
　　
二） 嵌入式网络视频直播机：
　　
嵌入式网络视频直播机完成视频的采集、压缩编码、传输。嵌入式网络视频直播机的主要功能：
　　
●将会议现场采集到的视频信息进行H.264压缩；
　　
●将压缩完成的视频数据存储于本地硬盘；
　　
●将压缩完成的视频数据传送给流媒体服务器。
　　
（三） 中心系统服务器：
　　
中心系统服务器可以采用普通的塔式服务器，服务器安装有流媒体软件和系统管理软件。
　　
流媒体软件：主要是解决网络带宽不足下的音视频传输问题，即在有限的带宽下，如何实现音视频流的稳定和有效传输，如何实现媒体数据在不同网段之间的转发，保证被转发媒体位置的透明性。流媒体转发服务器软件的多级设置可提高响应访问的效率，可以合理规划流媒体管理软件模块的设置，以求更少的时间代价换取更高的带宽利用率。
　　
系统管理软件：系统管理软件用以实现多节目源选择、分布式存储、多界面支持、多种播放方式和灵活自主的分类管理，提高并发流数。同时，可以对用户使用情况进行监控、统计、管理。
　　
（四） 客户端：
　　
考虑到终端用户的方便性，该系统支持绝大多数主流音视频播放载体，真正做到电视、电脑、手机三屏合一。我们的客户端支持如下的播放终端：
　　
●电脑，兼容各种主流浏览器（Internet Explorer、Mozilla Firefox、Google Chrome等）；
　　
●移动终端（iphone、ipad、Android、上网本等）；
　　
●大屏幕电视，会议电视墙。

视频直播点播一体化系统工作流程
　　
从图2的视频直播点播一体化系统流程图可以反映出整个系统的工作流程，可以分为音视频源采集、网络直播机转换、流媒体服务器发布、客户端收看四个部分。

                                                                                   图2，视频直播点播一体化系统流程图
　　
（一） 音视频源获取：
　　
作为整个系统的起点，我们可以使用摄像机、计算机声卡与显卡、机顶盒等设备获取标准原始音视频流，使之成为整个视频直播点播一体化系统的数据源。
　　
（二） 网络直播机转换：
　　
在此流程中，我们使用TML系列网络直播机将原始音视频源的高带宽音视频数据转化为适合在网络中传输的低带宽音视频网络数据，并通过医院现有的网络传输到TMSS流媒体服务器，为进一步的网络发布做准备。
　　
（三） 流媒体服务器发布：
　　在此流程中，TMSS流媒体服务器可以从TML网络视频直播机获取推送过来的音视频网络流，将其进行转换，分别包装成适合电脑或者移动终端查看的流媒体格式，从而对外提供流媒体直播或点播服务。此外，还可以将TML网络视频直播机推送过来的音视频网络流进行本地存储，从而使得用户可以在未来的某个时间段重新点播该视频内容。
　　
（四） 客户端收看：
　　
在此流程中，用户可通过查看电脑的浏览器或者移动终端访问流媒体服务器提供的音视频播放地址，观看直播或点播的音视频资料。TMSS流媒体服务器提供了流媒体内容管理功能，当有多个音视频源同时直播时，用户可以选择不同的音视频播放链接进行查看。
　　
本系统另一个优点是支持时移直播，如果用户在观看直播节目时，想要观看已经播放过的场景，可以把进度条拖动到所拍摄场景对应的时间，然后继续观看。已经完成直播的视频会自动转变成点播信号源，所以用户可以通过点播窗口来对观看历史视频信息。
视频直播点播一体化系统的优势
　　
（一） 支持视频实时直播服务：
　　
网络视频直播系统，关键是保证图像传输的质量与实时性控制，与传统单纯的网络下载相比较，具有明显的优点：
　　
●快速便捷，用户可以在手术或会议发生的同时观看到现场的音视频信息；
　　
●互动性强，用户可以在观看音视频直播的同时直接与活动现场进行交互，增强了用户的参与度；
　　
●不需要将全部数据下载，因此等待时间可以大大缩短；
　　
●用户不需要将全部流文件下载到硬盘，从而节省了大量的磁盘空间；
　　
●采用实时传输协议，更加适合画、音视频在网上的实时传输。
　　
（二） 系统简洁，利于实施：
　　
拓目科技的视频直播点播一体化系统采用了TML网络视频直播机作为源端设备，整个系统非常的简洁。只需一台设备，即可完成音视频采集、编码、传输等功能，一个设备完成了传统视频直播中3、4台设备才能做到的事情，大大降低了系统复杂度，提高了系统的可实施性。
　　
拓目科技的TML网络视频直播机不仅可以兼容模拟摄像机和数字高清摄录一体机，还可以兼容各种手术成像设备输出的视频信号，比如手术导航系统，内窥镜系统，从而能将手术室中的更多信息通过视频的方式直播出去，为手术示教，手术会诊提供更丰富的信息。
　　
拓目科技的TML网络视频直播机除了具有传统的以太网接口，还有无线WIFI接口，TML网络视频直播机除了可以采用适配器供电，7 x 24小时持续工作外，还可以用电池供电，持续工作超过12个小时。因此在直播不同的场景视音频时，非常容易搬迁TML网络视频直播机，不会受到线缆的限制和约束，同时能为手术室提供更干净的环境。
　　
(三） 支持时移直播：
　　
传统的视频直播系统没有时移直播功能，一个手术直播尚未结束时，用户无法观看刚刚播放过的手术场景，在一场手术过程中，专家在观看手术视频时，往往会对某些场景比较感兴趣，有时候需要针对某个场景进行集体讨论，这些要求对于传统的视频直播系统来说，是无法承载的。
　　
拓目科技的视频直播点播一体化系统提供了强大的时移直播功能，系统提供暂停和后退播放的按钮，用户在观看视频直播的同时，可以随时回到过去的场景中进行观看，也可以切回当前正在进行的场景，这就为专家进行手术会诊提供了更丰富的信息。
　　
(四） 支持实时存储与点播：
　　
用户通过TML网络视频直播机上传的内容，可以实时的TMSS流媒体服务器存储下来，在直播结束后直接转换为点播资源，供用户事后点播，从而使得错过了手术演示或者会议现场的用户可以随时随地回来查看之前的音视频资料。
　　
TMSS流媒体服务器还支持外部文件点播功能，用户可以随时上传文件到TMSS流媒体管理系统，供其他用户进行在线点播观看。
　　
（五） 支持三屏合一，多种终端观看
　　
随着音视频技术的发展，用户观看音视频的终端载体越来越丰富，包括PC主机、大型会议电视墙、大屏幕液晶电视、手机、IPad等等。拓目科技的视频直播点播一体化系统的一个重要特点就是支持三屏合一，用户可以选择通过以上的各种方式查看TMSS流媒体服务器提供的音视频资料，做到跨终端，跨平台的用户体验。
　　
(六） 支持多种带宽模式，方便互联网用户观看
　　
随着医疗信息化建设的推进，医院内部网络已经不再是封闭的内部网络，往往也会提供一些资源供互联网上的用户进行查阅。拓目科技的视频直播点播一体化系统针对这样的需求，提供了专门为互联网用户优化的低码率音视频直播服务，从而保障互联网用户可以通过外网，流畅的观看医院提供的会议现场直播或手术示教资料，为远程会诊以及远程医疗协助提供了可能。