基于web+service的远程医疗平台原型的设计与实现

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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于Web Service的远程医疗平台原型的设计与实现 姓名：张毅 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：王天江 20070126 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 远程医疗是包括远程会诊在内的一个新的医疗方式和技术发展， 他是近年来在远 程会诊的基础上发展起来的，由于计算机网络技术的迅猛发展，为远程医疗技术的 实施提供了可靠的技术保障，使专家医生和患者间的时间和空间上的限制得以通过 “远程医疗”技术跨越，方便了患者。基于流媒体技术，设计了一个视频交互的远程 医疗系统，对设

2、计的基本技术做了深入的探讨，并进行了软件实现。 基于 H.264 协议的多媒体压缩技术， 给出了在 H.264 视频传输中的一种误码恢复 技术数字水印技术。在编码器端，对于每一个 H.264 帧，每个宏块中的特征数 据将被提取出来，用于生成独一无二的水印，并镶嵌在当前帧中。在解码器端，通 过数学方法将嵌入的水印还原，并进行比较。如果水印没有错误，则当前帧是可信 任的。否则将利用水印数据将当前帧近似恢复。 在此基础上运用 Web Service 技术，结合 RTP/RTCP 协议、在.NET 框架平台上设 计并初步实现了一种远程医疗系统平台原型。系统采用基于 Web 服务的分布式多层 系统架构，

3、客户端程序采用基于浏览器的胖客户端，业务逻辑以 Web 服务的形式出 现，业务逻辑流程采用 XML 文档进行描述并且为系统设计了数据库访问的统一接 口。该系统不仅仅提供了完整的在线医疗的解决方案，而且对医疗视频的实时采集、 编码、传输和回放进行了编码实现。 关键词：Web 服务，H.264 视频编码标准，实时传输协议 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Telemedicine, including long-distance diagnosis of a new medical methods and tec

4、hnology development, he is in long-distance diagnosis in recent years on the basis of developed, the rapid development of computer network technology for the implementation of telemedicine technology to provide reliable technical support. The expert doctors and patients between the time and space co

5、nstraints to the adoption of “telemedicine“ technology leap for the patients. To design and develop distance telemedicine system based on streaming media is discussed in this thesis. The relative technology has been researched and the system has been realized with software. In this study, a digital

6、watermarking method be used in H.264 video transmission is proposed. At the encoder, for an H.264 frame, the important data for each macroblock are extracted to become the unique watermarking for this frame then embedded it into the frame by a relationship of transform coefficients for differing tra

7、nsforms. At the decoder, if the extracted watermarking is correct, then can know that the important data of macroblocks in the frame will be trusted. If not, then can the mathematical method will recover the error approximately. This thesis expounded the Web Service Technology firstly, and then disc

8、usses the limit of the TCP, RTP/RTCP protocol and RTP payload format for H.264 visual streams. Finally, a feasible project of distance telemedicine prototype system is designed. It depends on .NET technology. The components, such as the real-time sample, video encoding, video decoding and display, a

9、re programmed and tested. Key words： Web Service，H.264，RTP/RTCP protocol 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学

10、校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 1.1 课题背景课题背景 随着计算机硬件技术和网络技术的发展，一方面基于 IP 网络的视频会议系统有 了

11、速度更快、运行更稳定的系统及网络平台，现在用户可以选择网络的带宽从原来 的 64K 发展到 10M 甚至更高；另一方面从设备购置、系统运行等方面，用户的负担 已经大幅度降低，使得视频通信逐渐走下神坛，其用途将会越来越多：企业用它进 行远程产品展示、远程技术支持、远程招聘；大众用它来同自己远方的亲戚朋友交 流沟通；学校利用它来进行远程教学；医院用它来实现远程会诊，远程手术指导、 交流；证券金融业利用它进行在线股评、大盘分析；军队利用它来高效率地指挥部 队、获得一线情报可以断言更多的应用还会不断涌现，使用面会越来越广阔1。 2003 年 5 月 SARS 横行的非常时期，政府为减少群众被传染机率，

12、暂时限制群 众的出行，很多工作都尽量通过互联网完成，传统的娱乐活动也慢慢的向网络娱乐 转型，对互联网的依赖越来越强。而政府为减少转运“非典”病人过程中传染源的传 播和扩散，保护专家安全，特投资数百万元建成了“非典”远程医疗会诊网络。组织 专家通过采用计算机、电话、多媒体技术等当代先进技术的综合运用，实现对“非典” 病人的远程诊断和治疗服务。自此远程医疗的雏型形成，远程医疗正式的登上了互 联网的历史舞台。互联网的重要性更是体现得淋漓尽致。 随着社会的发展、科技的进步，各行各业不同品牌行业内竞争者的产品差异越 来越小，激烈的竞争演绎到白热化，人们的工作和生活压力越来越大，工作时间越 来越长，身心疲

13、惫不堪，压力也无法及时得到有效缓解，身体素质越来越差，免疫 能力也越来越低。一旦由于气候原因昼夜温差加大或流感，各大医院的日门诊量剧 增，住院部也人满为患。 我国部分地区经济较落后，当地的医疗卫生事业发展也受到束缚；有一些疑难 急症需要多地专家会诊；传染性疾病不易到公众医院就诊传统的医疗经常会遇 到这些问题。 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 为解决上述问题，保证人民群众能及时就医，国家卫生部经数百次慎重开会研 究，把医院的信息化建设提上了日程。如今，计算机和多媒体技术以及通讯技术迅 猛发展，为远程医疗的发展提供了契机，以上问题

14、也都可以得以解决：病人可以足 不出户随时通过网络在网上看病，医生和病人通过视频安全、快速的交流；病历和 X 光片等资料双流技术实现传输；多家医院的专家对一例病例进行远程会诊等等1。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 远程医疗的发展与现状远程医疗的发展与现状 远程医疗的研究与应用工作一般认为是从 20 世纪 60 年代开始的，主要通过电 话网和有线电视网传送从文字到视频图像信息，供医生间交流信息，或向专家进行 病案咨询以辅助诊断。远程医疗在三十多年的发展中，运用了传真、电话、无线电 通信到静止图像和实时交互电视技术，以及虚拟现实和远程机器人等一系列新的通 信技术和电子学技术，并与

15、医疗保健技术相结合，形成了许多新的研究方向，其中 相当一部分研究由政府资助。 开展远程医疗较早的是欧美各国。欧共体在 1986 年设置的研究基金 AIM(Advanced Informaticsin Medicine)主要用于资助有关远程医疗的项目。已经实施 的有法国的流行病统计网、葡萄牙采用个人电脑开发的医院间脑电图传输系统、西 班牙的远程血压监测系统和危急报警系统等。英国的布法罗大学等还成立了远程医 疗系专门从事这方面研究。据 2000 年的统计数字，欧洲已有 50 多个国建立了远程 医疗系统。与此同时，欧美的许多公司也纷纷将远程医疗作为其发展领域，其中包 括 HP，IBM，Intel 等

16、大公司，也不乏一批中小公司介入其中2。 其它国家目前也在争相投入人力物力开发远程医疗系统。例如，澳大利亚因其 地广人稀而积极发展远程医疗，加拿大每年举办一次远程医疗的学术年会（Tele Healthin Canada） ，俄罗斯与美国联手建立了为支持发展中国家医疗保健的借助卫星 的远程医疗计划（SatelLife） ，以色列推出一系列远程心脏监测产品(如 CardGuard)， 拉丁美洲也和美国建立了远程医疗伙伴，通过一个称为 Studio-Clinics 的远程医疗所 将本地获取的检测信息发送至美国的医院以获得美国专家的诊断意见。同时，日本、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 韩国、墨西哥、肯尼亚、纳米比亚也先后开展了远程医疗的研究与应用，其中日本 主要侧重于家庭健康检测管理和远程手术等方面3。 进入 20 世纪 90 年代后，我国大力发展了通信和信息联网的基础设施建设，为 发展远程医疗创造了条件