随着智慧医疗应用场景的不断深入,在基础的医疗设备的远程运维和医疗信息系统互通需求之外,远程会诊/教学、手术转播等需求也越来越多。

以某知名医疗机构研发的骨科手术机器人为例,在原先设备远程运维的基础上,将贝锐向日葵解决方案进一步应用在了骨科远程手术会诊以及医疗教学方面,成功打造了一套国产独立自主的远程骨科手术系统。

此外,眼科医疗器械领域,同样有业内知名企业与贝锐向日葵展开合作,通过引入向日葵解决方案,以远程控制技术为基础,成功实现了远程眼视光医学指导以及远程会诊的需求,并且还将进一步共同探索该技术应用在远程手术上的可能性。

不同于远程设备运维,远程会诊、教学指导中涉及的手术画面转播需求,对于远程控制的画面清晰度和流畅度的要求非常严苛:为了能让远程医护人员及时、准确的做出判断,需要在保持低延迟的同时还要清晰呈现画面中的所有细节,例如远程传输时,数据压缩导致画面产生色块、物体边缘模糊等问题都会产生影响,目前少有远程控制解决方案能够完全满足要求。

为了满足上述需求,在针对眼科医疗器械的解决方案中,贝锐向日葵采用了API接入方案,将向日葵的客户端软件API(被控端)直接嵌入到其数码裂隙灯显微镜设备的电子目镜中,进行远程会诊和远程指导时,远方主控端能够直接获取到目镜的原始图像。

相比采集裂隙灯显微镜的外置显示器画面,这一方式解决了采集外置显示器画面经过编码压缩画质。与此同时,贝锐向日葵拥有超过16年的研发经验,在远控视频编解码算法以及数据传输技术方面,拥有大量技术投入和长期以来的技术积累,还从远程传输本身保障了解决方案能够满足医疗级别的严格要求。

自研编解码算法SADDC:

实现画面低延迟、高帧率传输

在应用层,贝锐向日葵具备独有的自研编解码算法——“Sunlogin Advanced Desktop Dynamic Codec”(简称SADDC)。

不同于通用的H.264、H.265等视频编解码算法,SADDC针对远程控制场景专门研发,针对不同远程控制场景采取不同的编码策略,保障画质的同时,可显著提升画面压缩率、降低传输所需的数据量,并实现画面极低延迟、高帧率传输。

为了解决通用编解码算法压缩整个画面会产生大量冗余数据的问题,SADDC会智能判断画面变化及画面复杂程度,并进行切片、分区,仅对画面有变化的区块进行重新计算、压缩、传输,有效降低了冗余数据对传输带宽的占用,以及重复运算对算力的消耗,可将有限的网络传输带宽最大程度上分配给有效数据。

此外,基于对画面变化幅度的智能判断,SADDC还实现了动态帧率调节。例如,前后画面没有任何变化时,会自动降至1帧,小幅变化场景可能是15帧,而有明显变化时则会采用30~60帧或是最高的144帧率,减少重复画面降低传输数据量的同时确保流畅度。

应用视觉显著性(Visual Saliency):

提升远控视觉体验,进一步降低传输数据量

SADDC之所以能够针对不同画面进行合理的资源分配、最大程度上确保远程画面清晰度及流畅度,原因之一是使用了基于视觉显著性(Visual Saliency)的技术,通过对人眼图像和色彩信息接受度的研究,实现算法动态判定画面的视觉重点区域,并进行资源倾斜。

得益于视觉显著性的应用,SADDC能够实现对不同使用场景的区分,例如:远程会诊的画面传输、办公与游戏等等,从而实现CTU级的数据分配。在编码时,传输数据量有限的情况下,能够为焦点区分配更多的数据使这部分内容更清晰,同时降低非焦点区的编码复杂度,减小数据分配,节省编码时间。

自研Oray-Raptor混合编码传输:

减少网络抖动造成的延时,提升体验

除此之外,为了确保稳定、低延迟的画面传输,贝锐向日葵传输层、网络层及物理层也做了大量的优化。

在传输层,贝锐向日葵使用了自研的混合FEC(向纠错编码,Forward Error Correction)算法:Oray-Raptor。

这一算法的加入能够解决远控行业难题,应对不同用过的复杂网络环境,提升弱网场景下的远程控制体验和画质。

在网络环境允许时,Oray-Raptor优先采用FEC编码中的Raptor喷泉码技术,优先获得更小的数据传输延时,确保流畅性。

如果遇到丢包率>10%的弱网环境,超过Raptor喷泉码的纠错能力后,将自动使用ARQ(自动重传,Automatic Repeat-reQuest)技术进行少量数据重传,提高传输可靠性,从而满足基本解码需求,使得接收方可以重建所有数据,确保远控画质。

BBR边缘加速

显著改善部分弱网环境下的传输效率

对于网络层,贝锐向日葵采用了边缘加速,服务器全面启用BBR (拥塞控制算法,Bottleneck Bandwidth and RTT),可进一步确保传输数据的完整性、减少排队和丢包,进一步提升弱网场景下的远程控制体验和传输效率。

贝锐向日葵的实验室数据显示,即使在跨国的弱网环境中,未使用多路复用的单连接应用,BBR能提升约10倍的端与服务器间的可用带宽(如:由120Kbps提升到>1Mbps)。同时,国内的服务器间互联时,BBR能提升1倍以上的服务器间带宽利用率(由40%到85%)。

而贝锐向日葵实际应用数据显示,在经过支持BBR的服务器中转后,向日葵的连接带宽提升了3倍以上,帧率提升了5倍以上。

高质量多线BGP群集

提升网络吞吐率和链路稳定性

对于物理层,向日葵全面采用了高质量的多线路BGP(border gateway protocol)服务器群集,全面覆盖华东、华南、华北、西南,可以自动选择最佳路径进行数据传输,实现高速访问。并且拥有单IP、多运营商接入,涵盖电信、移动、联通,可提升跨运营商互联速度,同时由于多线路接入,一条线路发生故障时,还可自动切换到其他线路。

正是上述这些技术的应用,以及贝锐长期在技术上的坚持不懈和极致追求,才使得贝锐能够不断突破技术瓶颈,造就贝锐向日葵解决方案在技术上的优势,满足医疗场景对于远程控制画面清晰度和流畅度严苛的要求,成功应用于远程会诊、手术转播、教学指导等领域,助力智慧医疗的发展。

如需深度了解贝锐向日葵解决方案,可搜索【贝锐】关注官方微信公众号,或访问贝锐向日葵远程控制官网。

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责任编辑：kj005