CN111131854A - 一种医疗示教主机及*** - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种医疗示教主机及***，涉及医疗示教领域，所述主机包括：主机本体、SDI接口芯片、ADV接收器、多个编码模块、主控芯片和多个硬件接口，所述SDI接口芯片、ADV接收器、多个编码模块和主控芯片安装在主机本体内部，所述多个硬件接口设置在主机本体的侧面，且多个硬件接口与对应的SDI接口芯片或ADV接收器或主控芯片电连接，所述SDI接口芯片和ADV接收器均通过编码模块与主控芯片电连接。本发明实施例能够解决现有技示教主机集成度不高，***不完善的问题。

Description

一种医疗示教主机及***
技术领域
本发明实施例涉及医疗示教领域，具体涉及一种医疗示教主机及***。
背景技术
一直以来，大型三甲医院担负着培养医护人员的重要责任，肩负临床教学的重要使命，如何更好地提高手术教学的质量，是医院迫切需求解决的问题。传统的教学方式通常是现场观摩，而狭窄的手术室空间必然会限制观摩人员的数量，对手术感染率也会带来负面影响，如果是一些复杂的手术，还会请求上级医院或外省的专家教授进行协助指导，常规情况下，只能要求专家教授抵达现场教学，费时费力。由计算机技术、视频技术和网络通信技术发展而来的手术示教***，有效的解决了这个问题，通过音视频编解码技术，可将手术现场音视频实时转播，供示教室众多医生、实习生观摩学习，同时也可连线身在外地的专家教授，针对手术情况进行远程指导，手术观摩的空间、距离、人数限制迎刃而解。
但是目前的手术示教设备功能单一，完成一次示教视频的录制需要设置多种示教设备，让本来空间有限的手术室更加拥挤，且影响医生的操作。且现有手术示教***仅限于视音频的双向传输与存储，缺乏更深层次的应用，使手术示教的效果大打折扣。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种医疗示教主机及***，用以解决现有技示教主机集成度不高，***不完善的问题。
为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种医疗示教主机，
所述主机包括：主机本体、SDI接口芯片、ADV接收器、多个编码模块、主控芯片和多个硬件接口，所述SDI接口芯片、ADV接收器、多个编码模块和主控芯片安装在主机本体内部，所述多个硬件接口设置在主机本体的侧面，且多个硬件接口与对应的SDI接口芯片或ADV接收器或主控芯片电连接，所述SDI接口芯片和ADV接收器均通过编码模块与主控芯片电连接。
进一步地，所述多个硬件接口包括三路SDI输入、一路DVI输入、STEREO音频口、网口、三路SDI环出、一路DVI输出、一路SDI输出和USB接口，所述SDI输入连接至SDI接口芯片，所述DVI输入连接至ADV接收器，所述STEREO音频口、网口、DVI输出、一路SDI输出和USB接口均连接至主控芯片，所述三路SDI环出与SDI接口芯片连接。
进一步地，所述主机内还设置有至少两个硬盘录像插槽，所述主机的正面设置有显示屏和控制面板，所述显示屏用于显示码流、接口信号和硬盘录存状态，所述控制面板与主控芯片控制连接。
进一步地，所述主机还设置有电源接口、USB接口和电源开关。
第二方面，本发明实施例还提供一种医疗示教***，
所述***包括手术室终端设备、示教管理服务器、示教终端设备以及一种医疗示教主机，所述手术室终端设备与医疗示教主机电连接，用于采集并传输手术的实时音视频数据；所述医疗示教主机用于对手术的实时音视频数据进行数据处理，并发送至可连接的示教终端设备，同时将实时音视频数据状态以及主机的性能状态、网络状态、硬件及软件版本等上传至示教管理服务器；所述示教管理服务器用于对实时音视频数据进行管理和存储，并对手术室终端设备以及示教终端设备进行状态和性能的监控，以响应转播室的示教终端设备的调取请求；所述示教终端设备用于接收来自于手术室终端设备的实时音视频数据，并播放实时音视频数据。
进一步地，所述医疗示教主机包括实时存储模块、音频互动模块、音频导播模块、画中画模块、场景切换模块、字幕制作模块和标志叠加模块，所述实时存储模块用于将手术室终端设备采集的数据进行实时存储，所述音频互动模块用于处理手术端和学习端的互动请求，所述音频导播模块用于执行***的导播请求，所述画中画模块用于实现画中画展示功能，自定义调整画面位置与大小，所述场景切换模块用于切换不同的手术室操作场景，所述字幕制作模块用于为画面匹配字幕，所述标志叠加模块用于为视频叠加水印和标志。
进一步地，所述示教管理服务器配置有存储管理单元、示教终端设备管理单元和视频点播单元，所述存储管理单元用于将实时音视频数据存储区在云端；所述示教终端设备管理单元用于对每一个示教终端设备的数据请求和播放内容进行管理；所述视频点播单元用于响应示教终端设备的调取请求。
进一步地，所述示教终端设备包括导播切换模块、实时存储模块、音频互动模块和多画面处理模块，所述导播切换模块用于切换播放的视频数据，所述实时存储模块用于对播放的实时数据进行存储，所述音频互动模块用于学习人员与手术室人员的实时互动，所述多画面处理模块用于对多画面的展示进行管理。
本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：
本发明实施例提供的一种医疗示教主机及***具有高集成度，具有高效的音视频互动特性，支持画面剪切、画中画、标志叠加等流媒体特性，灵活的示教存储功能，以及优质完善的交互示教管理体系。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种医疗示教主机的电路结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种医疗示教主机的硬件接口示意图。
图3为本发明实施例提供的一种医疗示教***的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明实施例提供一种医疗示教主机，参考图1，该主机包括：主机本体01、SDI接口芯片02、ADV接收器03、多个编码模块04、主控芯片05和多个硬件接口，其中，SDI接口芯片02、ADV接收器03、多个编码模块04和主控芯片05安装在主机本体内部，多个硬件接口设置在主机本体的侧面，且多个硬件接口与对应的SDI接口芯片02或ADV接收器03或主控芯片05电连接，SDI接口芯片02和ADV接收器03均通过编码模块04与主控芯片05电连接。
具体地，SDI接口即数字分量串行接口，serial digital interface，SDI接口芯片02优选的ECP3，ECP3系列FPGA内部集成了SerDes/PCS的硬核，其速率最高可达3.2Gbps，可以支持PCI Express、JESD204A/B、SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI、GbE、CPRI、Gigabit Ethernet，1GbE and SGMII，和XAUI等多种串行通信协议。本实施例的SDI接口芯片02用于接收手术终端设备采集的手术视频信号，SDI接口芯片02采用0.8Vp-p的SDI信号标准，75Ohm的SDI阻抗，采用AC的SDI耦合方式，信号格式为HD-SDI(1.485Gbps)；3G-SDI(2.97Gbps)，SDI接口芯片02支持的视频格式包括：1080p23.98/24/25/29.97/30，1080p50/59.94/60，1080i50/59.94/60，720p23.98/24/25/29.97/30，720p50/59.94/60。
ADV接收器03采用ADV7611，支持高清多媒体接口(HDMI)1.4a功能，支持所有强制性和附加3D视频格式，扩展的色度，包括sYCC601、Adobe RGB，TMDS时钟频率最大值165MHz，24位输出像素总线，支持兼容IEC 60958的SPDIF数字音频，支持HDMI音频提取，具有高级静音特性，提供两个中断输出的中断控制器，支持高带宽数字内容保护，内置HDCP密钥，支持HDCP中继器，支持高达127KSV。
SDI接口芯片02和ADV接收器03均通过BT1120接口协议连接至多个编码模块04，对视频数据进行编码，USB Hub指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用的装置。通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式，从而使主机能够兼容更多不同格式的视频数据。编码模块04通过USB Hub与主控芯片05连接，主控芯片05对经过编码的视频数据进行解码后输出至示教端供学员学习。
主控芯片05优选地为HI3536解码处理器，支持3D去噪、de-interlace、边缘平滑、动态对比度增强、锐化，支持视频、图形输出抗闪烁处理，支持视频1/8～16x缩放，支持图形1/2～2x缩放，支持4个遮挡区域，支持8个区域OSD叠加。
参考图2，多个硬件接口包括三路SDI输入即SDI IN，一路DVI输入即DVI IN，四个STEREO音频口，包括两路R和两路L，两个网口NET1和NET2，三路SDI环出即SDI LOOP，USB接口，SDI输出即SDI OUT，DVI输出即DVI OUT，其中，SDI IN连接至SDI接口芯片02，DVI IN连接至ADV接收器03，STEREO音频口网口、USB接口、SDI OUT和DVI OUT均连接至主控芯片05的，三路SDI环出直接和SDI接口芯片02连接。图2中的OLED Display为显示屏输出口，SATA接口用于连接硬盘，SATA即Serial ATA，串行ATA，它是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备之间的数据传输之用。
本实施例的主机内还设置有至少两个硬盘录像插槽，存储支持内置双2.5寸盘录制，支持录制过程中更换硬盘。主机的正面设置有显示屏和控制面板，显示屏用于显示码流、接口信号和硬盘录存状态，控制面板与主控芯片05控制连接，以实现主机的触控操作。
主机还设置有电源接口、USB接口和电源开关ON，电源接口用于实现主机的电源供给，电源开关用于控制主机的工作状态，USB接口用于实现主机与其他设备的电连接。
参考图3，与上述实施例对应的一种医疗示教***包括手术室终端设备、示教管理服务器16、示教终端设备21以及一种医疗示教主机，手术室终端设备与医疗示教主机电连接，用于采集并传输手术的实时音视频数据，手术室终端设备包括腔镜、吊臂摄像机、达芬奇手术机器人Davinci等医疗设备，通过数据传输技术将手术室终端设备与主机相连接。通过SDI接口将采集的视频数据传输至医疗示教主机。
医疗示教主机用于对手术的实时音视频数据进行数据处理，并发送至可连接的示教终端设备，同时将实时音视频数据状态以及主机的性能状态、网络状态、硬件及软件版本等上传至示教管理服务器16，医疗示教主机的软件功能实现还包括实时存储模块06、音频互动模块07、音频导播模块08、画中画模块09、场景切换模块10、字幕制作模块11和标志叠加模块12，实时存储模块06用于将手术室终端设备采集的数据进行实时存储，音频互动模块07用于处理手术端和学习端的互动请求，音频导播模块08用于执行***的导播请求，画中画模块09用于实现画中画展示功能，自定义调整画面位置与大小，场景切换模块10用于切换不同的手术室操作场景，字幕制作模块11用于为画面匹配字幕，标志叠加模块12用于为视频叠加水印和标志，具有很强的集成度。
示教管理服务器16用于对实时音视频数据进行管理和存储，并对手术室终端设备以及示教终端设备进行状态和性能的监控，以响应转播室的示教终端设备21的调取请求；示教管理服务器16配置有存储管理单元13、示教终端设备管理单元14和视频点播单元15，存储管理单元13用于将实时音视频数据存储区在云端，能够实现录制本地输入的视频和两路物理输出多画面的视频；示教终端设备管理单元14用于对每一个示教终端设备21的数据请求和播放内容进行管理；视频点播单元15用于响应示教终端设备21的调取请求。
示教终端设备21用于接收来自于手术室终端设备的实时音视频数据，并播放实时音视频数据，以供学员观摩学习。示教终端设备21包括导播切换模块17、实时存储模块18、音频互动模块19和多画面处理模块20，所述导播切换模块17用于切换播放的视频数据，实时存储模块18用于对播放的实时数据进行存储，音频互动模块19用于学习人员与手术室人员的实时互动，多画面处理模块用于对多画面的展示进行管理。
本实施例采用linux底层+LUA应用层混合框架，支持多种协议以插件的形式添加到应用支持中，实现多种功能，包括双输出异显/同显快速秒级切换；设备自动发现、视频流自动发现：局域网内设备快速发现和控制，以方便添加各个设备的采集视频流；灵活的模版设计，各个输出的各个窗口可以简单方便就行修改；各个窗口可以随意设定播放视频源，如网络源、本地采集源；播放多个视频源时灵活开关各个音频的灵活混音播放方式；推送流时可以随意选择采集画面采用内嵌音频/模拟采集音频/多个音频通道；流服务格式灵活转换功能；云平台管理，方便部署、配置；视频流管理；采集视频和输出图像都能自动录像的全面录像功能以及双硬盘交替录像的持续录制功能。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种医疗示教主机，其特征在于，所述主机包括：主机本体、SDI接口芯片、ADV接收器、多个编码模块、主控芯片和多个硬件接口，所述SDI接口芯片、ADV接收器、多个编码模块和主控芯片安装在主机本体内部，所述多个硬件接口设置在主机本体的侧面，且多个硬件接口与对应的SDI接口芯片或ADV接收器或主控芯片电连接，所述SDI接口芯片和ADV接收器均通过编码模块与主控芯片电连接。
2.如权利要求1所述的一种医疗示教主机，其特征在于，所述多个硬件接口包括三路SDI输入、一路DVI输入、STEREO音频口、网口、三路SDI环出、一路DVI输出、一路SDI输出和USB接口，所述SDI输入连接至SDI接口芯片，所述DVI输入连接至ADV接收器，所述STEREO音频口、网口、DVI输出、一路SDI输出和USB接口均连接至主控芯片，所述三路SDI环出与SDI接口芯片连接。
3.如权利要求1所述的一种医疗示教主机，其特征在于，所述主机内还设置有至少两个硬盘录像插槽，所述主机的正面设置有显示屏和控制面板，所述显示屏用于显示码流、接口信号和硬盘录存状态，所述控制面板与主控芯片控制连接。
4.如权利要求1所述的一种医疗示教主机，其特征在于，所述主机还设置有电源接口、USB接口和电源开关。
5.一种医疗示教***，其特征在于，所述***包括手术室终端设备、示教管理服务器、示教终端设备以及权利要求1-4所述的一种医疗示教主机；
所述手术室终端设备与医疗示教主机电连接，用于采集并传输手术的实时音视频数据；
所述医疗示教主机用于对手术的实时音视频数据进行数据处理，并发送至可连接的示教终端设备，同时将实时音视频数据状态以及主机的性能状态、网络状态、硬件及软件版本等上传至示教管理服务器；
所述示教管理服务器用于对实时音视频数据进行管理和存储，并对手术室终端设备以及示教终端设备进行状态和性能的监控，以响应转播室的示教终端设备的调取请求；
所述示教终端设备用于接收来自于手术室终端设备的实时音视频数据，并播放实时音视频数据。
6.如权利要求5所述的一种医疗示教***，其特征在于，所述医疗示教主机包括实时存储模块、音频互动模块、音频导播模块、画中画模块、场景切换模块、字幕制作模块和标志叠加模块，所述实时存储模块用于将手术室终端设备采集的数据进行实时存储，所述音频互动模块用于处理手术端和学习端的互动请求，所述音频导播模块用于执行***的导播请求，所述画中画模块用于实现画中画展示功能，自定义调整画面位置与大小，所述场景切换模块用于切换不同的手术室操作场景，所述字幕制作模块用于为画面匹配字幕，所述标志叠加模块用于为视频叠加水印和标志。
7.如权利要求5所述的一种医疗示教***，其特征在于，所述示教管理服务器配置有存储管理单元、示教终端设备管理单元和视频点播单元，所述存储管理单元用于将实时音视频数据存储区在云端；所述示教终端设备管理单元用于对每一个示教终端设备的数据请求和播放内容进行管理；所述视频点播单元用于响应示教终端设备的调取请求。
8.如权利要求5所述的一种医疗示教***，其特征在于，所述示教终端设备包括导播切换模块、实时存储模块、音频互动模块和多画面处理模块，所述导播切换模块用于切换播放的视频数据，所述实时存储模块用于对播放的实时数据进行存储，所述音频互动模块用于学习人员与手术室人员的实时互动，所述多画面处理模块用于对多画面的展示进行管理。
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