Видеоконференцсвязь в Мариинской больнице

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. Общий обзор систем телевизионного наблюдения

1.1 Преимущества

1.2 Виды видеоконференцсвязи

1.3 Основные компоненты

1.4 Использование видеоконференцсвязи

1.5 Требования необходимые для работы систем видеоконференцсвязи

1.6 Телемедицина

1.7 Основные направления телемедицины

1.8 Перспективы развития телемедицины

1.9 Преимущества телемедицины

1.10Телеобучение

1.11 Обзор технической задачи

ГЛАВА 2. Расчёт поля зрения

2.1 Зона обзора

2.2 Расчёт углов зрения объектива

2.3 Определение фокусного расстояния объектива

2.4 Влияние высоты установки видеокамеры

2.5 Расчёт мёртвой зоны

ГЛАВА 3. Выбор камеры

3.1 Камеры в помещении

3.2 Камеры в бестеневой лампе

Заключение

Список использованной литературы

Приложение



ГЛАВА 1. ОБЩИЙ ОБЗОР СИСТЕМ ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ

Видеоконференция - совокупность технологий, позволяющая установить визуальную и голосовую связь между двумя или несколькими территориально разделёнными участниками. Дополнительные сервисы предоставляют возможность обмениваться данными и совместно обрабатывать их в режиме реального времени. В процессе коммуникации 50 - 95% информации человек воспринимает зрительно. Поэтому видеоконференцсвязь (ВКС) оказывает огромную помощь человеку в процессе общения. Конечно, видеоконференция не заменит личной встречи, но для людей, подчас разделенных многими тысячами километров, это принципиально новый уровень общения.

Среди преимуществ использования видеоконференцсвязи - сокращение как временных, так и финансовых затрат предприятия на совещания, командировки, обучения их сотрудников, и в итоге - повышение эффективности бизнеса. По сравнению с обычной телефонной связью, использование видеоконференцсвязи повышает уровень восприятия информации с 20% до 60%, в некоторых случаях - до 80%.



Рис1. Общая схема работы

1.1 Преимущества

Использование видеоконференций дает ряд преимуществ:

Повышение эффективности труда. Сотрудник, использующий ВКС, может визуально общаться одновременно с несколькими людьми, находящимися в различных точках города, страны, планеты. Без ВКС потребовалось бы значительное количество времени, чтобы решить по телефону или электронной почте ряд вопросов. Видеоконференцсвязь дает возможность сделать это в короткий срок, то есть значительно ускоряет достижение результата.

Более информативное общение по сравнению с обычной голосовой связью. Собеседники получают не только голосовую, но и визуальную невербальную информацию от других участников видеоконференции. Сокращение части затрат. При использовании ВКС значительно сокращаются транспортные расходы (особенно это актуально, если речь идет о других городах и странах). Также экономится время, необходимое на поездки.

Возможность моментальной передачи информации, которую невозможно осуществить при телефонном разговоре - например, изображения документов, объектов, материалов, товаров.

Системы видеоконференц связи способствуют росту динамичности и гибкости бизнеса, оптимизируя управление в крупных региональных, межрегиональных, транснациональных компаниях и в учреждениях государственной власти. Другими словами, применение видеоконференцсвязи дает вам и вашему бизнесу следующие неоспоримые преимущества:

Ш Увеличивает производительность труда, экономит дорогостоящее время руководителя;

Ш Позволяет быстро и эффективно распределять ресурсы;

Ш Ускоряет процессы принятия решений и дает возможность принимать более обоснованные решения за счет привлечения при необходимости дополнительных экспертов;

Ш Снижает время на переезды и связанные с ними расходы, устраняет усталость и стресс;

Ш Видеоконференцсвязь позволяет вам «быть» в нескольких местах одновременно.

1.2 Виды видеоконференцсвязи

Оборудование для видеоконференций разделяется на три основных вида:

Ш Персональные системы видеоконференций, использующие возможности персонального компьютера и веб-камеры.

Ш Системы видеоконференций для переговорных комнат, предназначенные для установки в конференц-залах малых и средних размеров.

Ш Системы видеоконференций для залов заседания, используемые в больших конференц-залах и поддерживающие максимально возможное количество дополнительных сервисов.

1.3 Основные компоненты

Основные компоненты системы видеоконференцсвязи:

- кодек видеоконференции -- устройство, которое кодирует/декодирует аудио- и видеоинформацию;

- камера для передачи изображения участников видеоконференции;

- микрофон, предназначенный для передачи звука;

- средства отображения, выбор которых зависит от поставленных задач;

- дополнительное оборудование.

Рис5. Общий вид оборудования

По мере развития IP-сетей системы ВКС технологически практически полностью перешли на использование их как транспортной среды (стандарт Н.323), однако по-прежнему поддерживают и работу по линиям ISDN (стандарт Н.320). ВКС имеют высокую степень интеграции в существующие и проектируемые телекоммуникационные системы, в первую очередь, системы телефонии и системы передачи данных.

В качестве оборудования для видеоконференций используется оборудование ведущих производителей, как специализирующихся в этой области: Tandberg (+Codian), Polycom, так и производителя комплексных решений: Cisco Systems. Стоимость реализации зависит от типа конференции, дополнительных возможностей и дополнительного оборудования. На сегодняшний день степень развития систем видеоконференцсвязи позволяет нам подбирать оптимальную систему для каждого заказчика, как новую для существующей инфраструктуры, так и в виде части в составе комплекса решений системной интеграции.

1.4 Использование видеоконференцсвязи

На производстве

Ш Оптимизация поиска управленческих решений (сеансы ВКС с филиалами)

Ш Координация работы со смежниками, поставщиками (видеоконференцсвязь через интернет)

Ш Организация сбыта

Ш Контроль технологических процессов

Ш Подбор кадров, удаленный инструктаж персонала (ВКС через интернет или с удаленными филиалами)

Ш Государственные и коммерческие учреждения, фонды, страховые компании:

Ш Проведение оперативных совещаний с использованием ВКС

Ш Проведение Коллегий (видеоконференцсвязь с различными городами и странами)

Ш Заседание проблемных комиссий

Ш Принятие и реализация оперативных решений при экстремальных ситуациях (с использованием мобильной видеоконференцсвязи)

Ш Организация работы удаленных филиалов (установление периодических сеансов видеоконференцсвязи)

Телемедицина:

Ш Удаленная диагностика пациентов (доктор и пациент общаются с использованием ВКС)

Ш Оказание консультативных услуг (видеоконференцсвязь между медучреждениями)

Ш Проведение удаленных операций ( с подключением медицинской аппаратуры к устройствам ВКС)

Ш Дистанционное обучение (с использованием ВКС)

Юриспруденция:

Ш Проведение удаленных допросов, дистанционный анализ документов (используя ВКС, следователь может оставаться на своем рабочем месте)

Ш Возможность проведения дистанционного судебного разбирательства, рассмотрения кассационных жалоб (видеоконференцсвязь позволяет не доставлять подозреваемых в здание суда)

Ш Возможность автоматического протоколирования и просмотра имеющихся видео материалов

Образование:

Ш Дистанционное заочное обучение

Ш Проведение курсов повышения квалификации

Ш Возможность организации обучения несколькими специалистами, находящимися в разных местах

1.5 Требования необходимые для работы систем видеоконференцсвязи

Видеокоференции относятся к ресурсоемким приложениям: требования к пропускной способности современных сетей ВКС на базе IP составляют от 384 Кбит/с до 2,048 Мбит/с. Ключ к успешному развертыванию таких приложений в корпоративной сети лежит в поддержании соответствующего качества и класса предоставляемых услуг (QoS). Для видеоконференц-связи наиболее важными параметрами являются доступность сети, пропускная способность, задержка сигнала при сквозной передаче, неравномерность прохождения пакетов (jitter), потери пакетов. Если сеть не удовлетворяет требованиям хотя бы по одному из этих параметров, то качество изображения резко снижается.

Мы будем рассматривать именно требования к IP сети, так как последнее время и производители и пользователи переходят именно на этот вид транспорта для построения систем ВКС. Хотя до недавнего времени в качестве транспорта и использовались сети ISDN, но они в силу дороговизны и технических проблемм в прохождении видеопотока (из-за неоднородности маршрута от точки "А" в точку "В") очень быстро уступили место IP сетям.

В отличие от асинхронных приложений (электронная почта, просмотр страниц Web и т. д.), ВКС представляют собой синхронные (real-time) приложения, весьма чувствительные к задержкам или потере пакетов и более требовательные к управлению производительностью. Конференция может оказаться «зажатой» при запуске несколькими пользователями локальной сети ресурсоемких приложений (ftp, браузер Web и проч.). Требуемый уровень QoS должен обеспечиваться на протяжении всей конференции от начала и до конца. Наиболее распространенные способы -- резервирование избыточной пропускной способности, приоритезация передаваемых данных и др. Так же производителями применяются специальные алгоритмы улучшения качества получаемого изображения при незначительных потерях пакетов.

Достижение заданного уровня QoS возможно только при его соблюдении на всех трех участках: в локальной сети, на «последней миле» и магистральном сегменте. Для этого требуется согласованная работа оборудования, программного обеспечения и средств управления. В некоторых случаях граница зоны ответственности оператора магистральной сети заканчивается в той точке, где трафик покидает узел доступа. Если же провайдер сетевых услуг обеспечивает не только глобальный участок сети, но и «последнюю милю», зона его ответственности может включать соединения «последней мили» и, возможно, даже коммутатор или маршрутизатор на стороне заказчика.

Конечно существует проблеммы и в IP сетях при прохождении видеопотока через маршрутизаторы, в частности прохождении NAT, но они в большинстве случаев решаемы пробросом необходимых портов, выведении видеотерминала в DMZ зону, построении VPN сетей, либо установки специализированных дополнительных маршрутизаторов обеспечивающих технологию NAT Traversal.

Необходимая пропускная способность на магистральных участках сети достигается тремя способами: аренда выделенной глобальной линии (Leased Line WAN), создание виртуальной частной сети (Virtual Private Network, VPN), использование сети передачи данных общего пользования или Internet (Public/Internet VPN). Некоторые компании для организации видеоконференций предпочитают арендовать выделенные линии между корпоративными объектами, однако подобное решение наиболее дорого -- так или иначе компания строит собственную выделенную сеть для передачи внутреннего трафика между офисами. Ряд компаний заключает контракт с провайдером на развертывание VPN между принадлежащими ей зданиями. В этом случае весь трафик проходит по единой сети провайдера. При надлежащей конфигурации сервиса VPN у заказчика не должно возникать внешних конфликтов из-за сетевых ресурсов, зато вполне возможны внутренние, для преодоления которых требуется обеспечение QoS. Небольшие предприятия иногда строят между двумя офисами корпоративную сеть поверх общедоступной сети передачи данных общего пользования (Internet), однако такие соединения не обеспечивают QoS.

Как уже упоминалось, основные проблемы возникают на стыках участков составных глобальных сетей, принадлежащих различным операторам связи, а порой и в рамках сети одного оператора. Коммутаторы, даже оснащенные оптическими портами и производительной шиной, не всегда справляются с потоком трафика и потому оказываются не способны в полном объеме предоставлять имеющиеся сервисы и обслуживать всех абонентов. Причины, как правило, кроются в использовании на стыках разнотипного оборудования. Одна из них -- увеличение размера пакетов из-за наличия дополнительного заголовка, который пропускают не все коммутаторы. Проблема решается путем перенастройки программного обеспечения принимающей стороны.

Администраторы сетей операторов или подсетей одного оператора -- как правило, специалисты высокой квалификации, поэтому каждый предпочитает полагать, что ошибка кроется на другой стороне. Достигнуть успеха возможно только путем совместного изучения проблемы.

Существует два основных способа организации необходимого класса предоставления услуг. Первый (IP Precedence) предусматривает принятие решения об организации очереди на основании трех выделенных битов (9--11) в заголовке пакета. С их помощью формируется восемь различных классификаций -- от самого высокого, седьмого, приоритета до самого низкого, нулевого. Во втором способе, DiffServ, биты 9--14 позволяют определить до 64 различных классификаций типов услуг (Type of Service, ToS). Многие терминальные устройства видеоконференц-связи, включая продукты компаний Polycom, Aethra, Huawei, Sony, Tandberg, VCON, способны устанавливать во время видеовызовов как биты IP Precedence, так и ToS. Для терминального оборудования, где такая возможность не предусмотрена, могут быть использованы внешние устройства по управлению QoS. Важным условием является способность всех сетевых коммутаторов и маршрутизаторов обрабатывать запросы на приоритетное обслуживание.



Рис6. Пример построения сети

Мы будем рассматривать использование видеоконференцсвязи в телемедицине.

1.6 Телемидицина

Термин «телемедицина», введённый Томасом Бердом в 1970 году , объединяет множество телекоммуникационных и информационных методов, применяемых в здравоохранении, а также их разнообразные клинические приложения. Существует несколько десятков определений телемедицины, отличающихся как по степени детализации её характеристик, так и по содержанию включаемых в неё технологий и направлений.

В 1997 году было введено несколько более широкое понятие -- медицинская телематика, означающий деятельность, услуги и системы, связанные с оказанием медицинской помощи на расстоянии посредством информационно-коммуникационных технологий, направленные на содействие развитию здравоохранения, осуществление эпидемиологического надзора и предоставление медицинской помощи, а также обучение, управление и проведение научных исследований в области медицины.

Телемедицина - это достаточно новое направление на стыке нескольких областей - медицины, телекоммуникаций, информационных технологий. Бесспорно, что одно из главных достоинств телемедицины - это возможность предоставить высококвалифицированную помощь специалистов ведущих медицинских центров в отдаленных районах и существенно сэкономить при этом затраты пациентов. Поэтому в России, территорию которой разделяет более десятка часовых поясов, ее развитие обусловлено самой географией страны.

Возможность консультирования с коллегами из крупных медицинских центров снимает проблему профессиональной изолированности медицинских работников небольших населённых пунктов. Практические врачи в процессе регулярного консультирования получают дополнительный опыт и знания. Благодаря телемедицине они могут «посещать» видеолекции или наблюдать за ходом операции, проводимой самыми авторитетными специалистами, находясь в этот момент за сотни и тысячи километров.

1.7 Основные направления телемедицины

Телемедицинские консультации

Ш осуществляются при помощи передачи медицинской информации по электронным каналам связи. Консультации могут проводиться как в «отложенном» режиме по электронной почте - наиболее дешевым и простым способом передачи медицинской информации, так и в режиме реального времени on-line с использованием каналов связи и видеоаппаратуры. Плановые и экстренные видеоконсультации и видеоконсилиумы - это непосредственное общение между врачом-консультантом и лечащим врачом, при необходимости - с участием больного. Причем, сеанс видеоконференцсвязи может проходить как между двумя абонентами, так и между несколькими абонентами в так называемом многоточечном режиме, т.е. наиболее сложные случаи могут обсуждаться консилиумом врачей из разных медицинских центров.

Дистанционная видеоконсультация примерно в 20 раз дешевле поездки пациента с Урала в Москву, для Якутии и Забайкалья - в 40 раз (в случае необходимости сопровождения пациента медицинским работником стоимость поездки удваивается). В зависимости от расстояния между пунктами соотношение этих затрат может составлять до 50 раз в пользу телемедицины. Телемедицинские системы позволяют организовать диалог с врачом-экспертом (видеоконференцию) на любом расстоянии и передать практически всю необходимую для квалифицированного заключения медицинскую информацию (выписки из истории болезни, рентгенограммы, компьютерные томограммы, снимки УЗИ и т.д.).

Необходимым условием для проведения телеконсультации в реальном времени является наличие качественных каналов связи. Видеоконференцию можно проводить как по цифровым телефонным линиям ISDN, так и по IP-сетям. Сегодня для видеоконференций можно использовать практически любые цифровые каналы связи с достаточно широкой полосой пропускания.

Телеобучение.

Ш Проведение телемедицинских лекций, видеосеминаров, конференций. Во время таких лекций преподаватель имеет интерактивный контакт с аудиторией. В результате использования инфокоммуникационных технологий у врача появилась реальная возможность непрерывного профессионального образования, включающего как теоретическую, так и практическую подготовку. Лекции, как и видеоконсультации могут проходить в многоточечном режиме, таким образом, лекция может быть прочитана сразу для слушателей из нескольких регионов.

Применение сетевых видеокамер, позволяет организовать трансляцию хирургической операции. Например, через стандартные средства Интернета можно получить доступ к видеокамерам, установленным в лаборатории телемедицины и операционных Российского научного центра хирургии РАМН. Данная технология может использоваться также в целях «теленаставничества», когда более опытный врач может дистанционно контролировать действия своего менее опытного коллеги в режиме реального времени.

Мобильные телемедицинские комплексы.

Ш для работы на местах аварий. Российское здравоохранение весьма заинтересовано в малогабаритных мобильных диагностических комплексах, которые можно использовать в отсутствии телемедицинских кабинетов и центров, непосредственно там, где возникла необходимость. Этими средствами должны быть оснащены и врачи скорой помощи, и семейные врачи, врачи районных и сельских больниц, бригады медицины катастроф и санитарной авиации, медицинских формирований МЧС и подразделений МО. Современный мобильный телемедицинский комплекс должен объединять в себе мощный компьютер, легко сопрягаемый с разнообразным медицинским оборудованием, средства ближней и дальней беспроводной связи, средства видеоконференции и средства IP-вещания.

Телемедицинские системы динамического наблюдения

Ш используются для наблюдения за пациентами, страдающими хроническими заболеваниями. Эти же системы могут применяться на промышленных объектах для контроля состояния здоровья работников (например, операторов на атомных электростанциях). Многообещающим направлением развития дистанционного биомониторинга является интеграция датчиков в одежду, различные аксессуары, мобильные телефоны. Например, жилет с набором биодатчиков, регистрирующих ЭКГ, артериальное давление и ряд других параметров, или мобильный телефон с возможностью регистрации ЭКГ и отправки ее средствами GPRS в медицинский центр, а также с возможностью определения координат человека в случае угрозы жизни. Доступность средств связи и сервисов Интернет позволяет развивать такое направление, как «домашняя телемедицина». Это дистанционное оказание медицинской помощи пациенту, находящемуся вне медицинского учреждения и проходящему курс лечения в домашних условиях. Специальное телемедицинское оборудование осуществляет сбор и передачу медицинских данных пациента из его дома в отдаленный телемедицинский центр для дальнейшей обработки специалистами. Примером может служить система мониторинга больных с сердечной недостаточностью, нуждающихся в регулярных и частых обследованиях, стоимость лечения которых существенно уменьшается за счет использования телемедицины. Имеются комплексы, включающие датчики, измеряющие температуру тела, давление крови, парциальное давление кислорода, ЭКГ и функции дыхания, соединенные с настольным монитором, который в свою очередь автоматически отправляет данные в контрольный центр. Для пациентов - это возможность оперативно, без утомительных и дорогостоящих поездок, по месту жительства получать высококвалифицированные консультации. Кроме того, возможен аудио-визуальный контакт с врачами во время проведения консультации или диагностической процедуры.

1.8 Перспективы развития телемедицины

Хотя сегодня телемедицина остается, в первую очередь, дистанционной диагностикой, её потенциальные возможности значительно шире.

К перспективным направлениям телемедицины относятся телехирургия и дистанционное обследование. Существенным является активное воздействие на организм пациента специалиста, находящегося на расстоянии. Развивается в настоящее время в двух направлениях: дистанционное управление медицинской диагностической аппаратурой и дистанционное проведение лечебных воздействий, хирургических операций на основе использования дистанционно управляемой робототехники. Безусловно, данное направление предъявляет наиболее высокие требования ко всем элементам телемедицинского комплекса, особенно к надежности и качеству телекоммуникаций. В настоящее время некоторые варианты дистанционного управления уже входят в практику. Примером может служить описанное выше управление сетевыми видеокамерами, что эффективно при наблюдении за состоянием пациентов в палатах интенсивной терапии и дистанционном контроле хирургических операций. Другим примером дистанционного управления является управление удаленным микроскопом, благодаря чему врач-консультант получает возможность проведения патогистологического или патоцитологического исследований в полном объеме, просмотра всех имеющихся образцов материала (телеморфология).

Такое направление как телехирургия находится в стадии экспериментальных разработок. Предполагает использование телеуправляемых манипуляторов и дистанционное управление ими непосредственно при проведении операций (управление скальпелем, лазером и т.д.). Наиболее ответственное и сложное с точки зрения реализации направление в настоящее время является сугубо экспериментальной методикой, внедрение которой в практику требует выполнения многих технологических инноваций. Однако, примеры экспериментального дистанционного использования роботов-манипуляторов уже есть: врачи медицинского центра университета Южной Калифорнии начали проводить пробные хирургические операции с помощью хирургического робота.

Перспективы телемедицины связаны с дальнейшей миниатюризацией контрольно-измерительных средств, внедрением смарт-технологий, робототехники, новейших достижений информатики, прикладных аспетов нанотехнологии.

Вполне проявившей себя тенденцией развития телемедицинских технологий является формирование региональных телемедицинских сетей. Такие сети, с одной стороны, будут развиваться вглубь территорий, охватывая все большее число медицинских учреждений, а с другой стороны - объединяться друг с другом. При создании телемедицинских сетей будут использоваться практически все доступные средства связи - наземные и спутниковые, волоконно-оптические и беспроводные, широкополосные сети передачи данных и сети мобильной телефонной связи.

В настоящее время во многих странах и международных организациях разрабатываются многочисленные телемедицинские проекты. ВОЗ разрабатывает идею создания глобальной сети телекоммуникаций в медицине. Имеется в виду электронный обмен научными документами и информацией, её ускоренный поиск с доступом через телекоммуникационные сети к специализированным базам данных, проведение видеоконференций, заочных дискуссий и совещаний, электронного голосования.

В России решение задач приоритетного национального проекта «ЗДОРОВЬЕ» во многих районах достигается с помощью телемедицинских технологий. Первый заместитель Председателя Правительства России Дмитрий Медведев в своем выступлении на Всемирном экономическом форуме в Давосе 27 января 2007 года отметил: «…Не менее важно внедрение телекоммуникационных технологий в здравоохранении. Масштабы такой страны, как Россия, заставляют нас использовать методы телемедицины для выявления и диагностики, ранней диагностики различных заболеваний…»

1.9 Преимущества телемедицины

Получение всей информации относительно истории болезни в режиме реального времени позволяет отслеживать течение заболевания в динамике. А значит -- вовремя корректировать курс лечения.

С использованием современной телемедицины время обследования сокращается до минимума. Кроме того, возможно проведение удаленных консультаций со специалистами разных медицинских и диагностических учреждений.

Благодаря телемедицине вы экономите время и средства, которые могли бы понадобиться для проезда и оплаты пребывания в клиниках, находящихся за тысячи километров от места вашего проживания.

Рассмотрим подраздел телемедицины - телеобучение.

1.10 Телеобучение

Телеобучение -- новая методика обучения, базирующаяся на использовании информационно-коммуникационных технологий. Данный метод обучения представляет собой уникальную возможность для врачей и среднего медицинского персонала повысить свою квалификацию, опираясь на опыт других специалистов. Телеобучение проводится в режиме телеконференций, лекций, презентаций, семинаров, и обсуждений конкретных медицинских случаев.

Видео- (или телелекция) - это видеодиалог лектора и удаленной аудитории, происходящий в реальном времени и позволяющий осуществлять «живое» общение в процессе обучения. По аналогии с телеконсультацией видеолекция обладает теми же самыми преимуществами и достоинствами, которые предоставляют технологии видеоконференцсвязи.

Преимущества видеолекций:

Ш возможность чтения лекций одновременно для нескольких клиник из разных регионов;

Ш общение с уникальными специалистами в процессе телеобучения и проведения тематических лекций;

Ш возможность «живого» диалога между лектором и слушателями в ходе телелекций и телетрансляций;

Ш демонстрации уникальных операций и диагностических процедур одновременно с комментариями врача-специалиста, т.е. теленаставничество;

Ш комбинация лекций с клиническими дискуссиями;

Ш процесс обучения происходит без значительного отрыва от работы в клинике;

Ш экономия бюджета клиник.

Области применения телеобучения:

Ш изучение новых методов диагностики и лечения за счет возможности прямой трансляции операций и диагностических процедур непосредственно из операционных;

Ш телешколы, телесимпозиумы и телесеминары по различным тематикам, в том числе по изучению телемедицинских технологий;

Ш проведение телелекций, сертификационных циклов и курсов повышения квалификации для врачей в рамках последипломного образования;

Ш участие в телеконсилиумах и обучающих циклах одновременно с несколькими клиниками.

В процессе такой консультации происходит передача видеоизображения в режиме реального времени между консультантом и пациентом либо между врачами двух клиник. Это позволяет врачу и пациенту общаться и видеть друг друга, как если бы они находились рядом. Врачи имеют возможность оперативного обмена медицинской информацией о пациенте (выписки, электрокардиограммы, рентгенограммы, видеозаписи, заключения специалистов, результаты анализов и другое). При необходимости имеется возможность организации одновременного общения между тремя и более клиниками, т.е. проведение телеконсилиума.

Проведение телеконсультации дает возможность пациентам из регионов воспользоваться консультациями специалистов из лучших российских клиник. Оперативность общения может играть большую роль в тех случаях, когда время является критическим фактором (неотложные состояния, жизнеугрожающие ситуации. Экономическая выгода от проведения телемедицинской консультации очевидна: затраты на ее проведение гораздо меньше затрат на поездку, например, пациента из Сибири на обследование в московскую клинику. Консультация, таким образом, помогает исключить случаи, когда необходимая помощь может быть оказана в том городе, где проживает пациент, и поездка на лечение в другой город нецелесообразна. Социальная значимость телемедицинских консультаций заключается в том, что они могут оказать реальную помощь людям, для которых поездка в центральные клиники затруднительна, например, новорожденным и престарелым, а также больным, находящимся в тяжелом состоянии.

1.11 Обзор технической задачи

В данной работе будет рассмотрен операционный зал размером 40 кв.м., высота помещения 3 (м).Размер операционного стола 2х1 (м). Операционное поле возьмем 0,5х0,5 (м).

В операционной расположим вмонтированную прямо в бестеневую лампу видеокамеру, которая обеспечивает качественную съемку мельчайших подробностей операций. И еще две видеокамеры для трансляции всех действий врачей закрепим на противоположных стенах на высоте 2м.

Также в операционной особым образом будут проложены провода: их закрепим на потолке для обеспечения безопасности докторов и пациентов, так чтобы установленное мультимедийное оборудование не мешало проведению операций и работе врачей. Мы организуем подробное наблюдение за процессом, не вмешиваясь в него.

В конференц-зале соседнего корпуса практикующие врачи страны и мира смогут наблюдать за происходящим, глядя на экран, на котором во всех подробностях в режиме реального времени будет отображаться кропотливая работа хирургов. Врачи по обе стороны камеры смогут общаться друг с другом, что превратит операцию в мастер-класс мирового уровня. Мультимедиа-технологии обеспечат врачей уникальными видеоматериалами и станут единственным возможным средством подробной демонстрации профессиональных навыков ведущих хирургов широкому кругу врачей.

Операционная

Установим в операционной оборудование самым удобным способом: компактная камера, закрепленная в бестеневой лампе, управляемая дистанционно из соседнего помещения, где находится врач - оператор. Так же на двух противоположных стенах закрепим видеокамеры, для наблюдения процессов, проходящих в операционной.. Для того чтобы работающие в операционной врачи могли комментировать свои действия и акцентировать внимание зрителей на важных деталях, выдадим им радиомикрофоны с головной гарнитурой. Остальное оборудование разместим в смежной комнате, где находится наш врач-оператор , определяющий наилучшие ракурсы съемки, управляя камерой с помощью джойстика.

Конференц-зал

В конференц-зале научно-исследовательского института установим второй терминал принимающий видео- и аудиосигналы, поступающие из операционной. Изображение будет подаваться на проекционный экран 3*4 м, с помощью проектора.



ГЛАВА 2 РАСЧЁТ ПОЛЯ ЗРЕНИЯ

2.1 Зона обзора

видеоконференцсвязь телемедицина видеокамера

Проектирование системы охранного телевидения начинается с четкой формулировки конкретной задачи, которая в первую очередь должна содержать описание того, что должен видеть оператор для адекватной оценки ситуации. После этого следует выбор пространственных областей объекта, определение их наиболее информативных представлений оператору.

Затем производится выбор вариантов представления визуальной информации оператору. В заключение осуществляется выбор приборов, обеспечивающих решение данной задачи. Таким образом, проектирование системы охранного телевидения состоит из нескольких этапов:

- определение параметров периферийного оборудования, в первую очередь, количества и мест размещения видеокамер, их ориентации в пространстве, выбора объективов;

- определение количества постов охраны, получающих визуальную информацию об обстановке на объекте в соответствии с их полномочиями и приоритетами;

- выбор состава оборудования для постов охраны, способного в результате его конфигурирования решать задачи, определяемые концепцией безопасности объекта;

- решение задач передачи сигналов от видеокамер на посты охраны;

- выбор вспомогательного оборудования.

Достаточно серьезной является задача оптимизации расположения видеокамер, выбор их объективов. До настоящего времени эта задача выполняется эвристически и не имеет однозначного решения, поскольку не существует однозначных оценок эффективности расположения видеокамер, выбора углов обзора объективов.



2.2 Расчёт углов зрения объектива

В общем виде проектирование системы охранного телевидения осуществляется следующим образом. Пространство, охраняемое видеосистемой, разбивается на зоны обзора, формируемые каждой из видеокамер. Зоной обзора видеокамеры будем называть пространство внутри четырехугольной пирамиды, основанием которой (плоскостью наблюдения) является прямоугольник ABCD с отношением сторон 3:4; в вершине этой пирамиды расположена видеокамера VC1 (рисунок 4).

Рисунок 4 - Пространственная модель зоны обзора.

Сначала будем рассматривать вариант, когда высота пирамиды (оптическая ось объектива ОО1) проецируется на середину основания.

Если выполнить сечение данной пирамиды горизонтальной плоскостью по оси ОО1, то полученный равнобедренный треугольник FOE будет соответствовать зоне обзора видеокамеры в горизонтальной плоскости (рисунок 5).



Рисунок 5 - Зона обзора в горизонтальной плоскости.

Получение изображения на ПЗС-матрице видеокамеры VC1 иллюстрируется на рисунке 6.

Рисунок 6 - Получение изображения на ПЗС-матрице.

Из очевидных геометрических соотношений можно получить следующие выражения:



, (1)

, (2)

,(3)

где f - фокусное расстояние объектива; h - ширина ПЗС-матрицы; Н - горизонтальное поле зрения (EF); L - расстояние от центра объектива до плоскости наблюдения (OO1); ан - угол обзора в горизонтальной плоскости.

Получаем формулу для вычисления угла зрения объектива по горизонтали:

(4)

В дальнейшем будет показано, что реальная зона обзора видеокамеры в горизонтальной плоскости представляет собой не треугольник, а трапецию, основания которой определяют так называемые ближнюю и дальнюю зоны (рисунок 7).

Рисунок 7 - Ближняя и дальняя зона сектора наблюдения видеокамеры.



Ближняя зона определяется пространством вблизи видеокамеры, где видеонаблюдение и видеорегистрация неэффективны. Дальняя зона соответствует максимально возможному удалению плоскости наблюдения от видеокамеры. Это необходимо учитывать при проектировании систем охранного телевидения.

Если выполнить сечение указанной пирамиды вертикальной плоскостью по оси ОО1 то полученный равнобедренный треугольник HOG будет соответствовать зоне обзора в вертикальной плоскости (рисунок 8).

Рисунок 8 - Зона обзора в вертикальной плоскости.

По аналогии с ранее полученными выражениями для зоны обзора в вертикальной плоскости справедливы следующие соотношения:

, (5)

, (6)

где v - высота ПЗС-матрицы; V - вертикальное поле зрения (GH); аv - угол обзора в вертикальной плоскости.

Получаем формулу для вычисления угла зрения объектива по вертикали:

.(7)

Теперь осуществим расчёт параметров для получения значений углов по вертикали и горизонтали, данные занесём в таблицу.

1-А Камера прикрепленная к стене.

1-Б камера на противоположной стене.

2 -Камера встроенная в бестеневую лампу.

Таблица 3 Расчёт углов зрения объектива.

Параметры	Н,м	V,м	L,м	ah,град	av,град
1	8	1,5	5	9	3
2	0,5	0,5	1,2	2,5	2,5

2.3 Определение фокусного расстояния объектива

Искомое фокусное расстояние объектива может быть получено теоретическими или практическими методами. Теоретическими методами являются:

- аналитический;

- графический;

- табличный;

- использование картонного калькулятора;

- использование расчетов он-лайн, например, http://calculations.security-bridge.com/rus/angle_view.html.

Воспользуемся аналитическим методом. Фокусное расстояние может быть получено двояко:

1. из расстояния до объекта и ширины либо высоты поля зрения;

2. из угла обзора в горизонтальной либо вертикальной плоскости.

В первом случае фокусное расстояние вычисляется по формулам:

, (8)

, (9)

где f - фокусное расстояние объектива, мм; L - расстояние до объекта наблюдения, м; h - ширина ПЗС-матрицы, мм; v - высота ПЗС-матрицы, мм; Н - горизонтальное поле зрения, м; V - вертикальное поле зрения, м.

Размеры ПЗС-матриц приведены в таблице.

Таблица 4. Размеры ПЗС-матриц.

Формат ПЗС-матрицы	1/4"	1/3"	1/2"	2/3"	1"
V, мм	2,7	3,6	4,8	6,6	9,6
h, мм	3,6	4,8	6,4	8,8	12,8

Во втором случае фокусное расстояние вычисляется по формулам:

,(10)

(11)

где - угол обзора в горизонтальной плоскости; - угол обзора в вертикальной плоскости.

Следует иметь ввиду, что во втором случае формулы не учитывают реальное сужение угла, вызванное конечным временем обратного хода разверток видеомонитора (сужение реального размера контролируемой зоны, так называемый Overscan, может составлять порядка 10%).

В нашей работе будем использовать ПЗС-матрицу 1/3” . В данной матрице размер диагонали 8,46 мм, значит она, обладая более высокой светочувствительностью, позволит снимать в условиях слабой освещенности. Кроме того, в нашей работе маленькие углы обзора, это значит, что используя камеру такого формата, мы получим четкое изображение деталей, что необходимо для считывания регистрационных знаков.

Таблица 5. Значения фокусных расстояний объективов.

Параметры	ah,град	av,град	Формат ПЗС	f1, мм (аналит. метод)	f2, мм (аналит. метод)	f1, мм (он-лайн расчет)	f2, мм (он-лайн расчет)
1-А	9	3	1/3	3,1	3,6	3	3,6
1-Б	9	3	1/3	3,1	3,6	3	3,6
2-А	2,5	2,5	1/3	11,5	8,6	11,5	8,6

2.4 Влияние высоты установки видеокамеры на значение фокусного расстояния объектива

Соотношения, которые используются для определения фокусного расстояния объектива, верны для случая, когда видеокамера расположена на оси, перпендикулярной середине плоскости наблюдения. Следует отметить, что в практических инсталляциях вершина рассматриваемой пирамиды, которая соответствует зоне обзора, крайне редко проецируется на середину ее основания (плоскость наблюдения). Поэтому реальные зоны обзора в горизонтальной и вертикальной плоскостях, как правило, не являются равнобедренными треугольниками. Чаще видеокамера устанавливается несколько выше вертикального поля зрения. Это диктуется следующими причинами:

- необходимостью получения оптимального отображения обстановки в контролируемой зоне;

- желанием исключить перекрытие зоны обзора мешающими предметами (например, кустами, забором или дверью при ее открывании);

- стремлением защитить видеокамеру от похищения или повреждения.

Чем выше устанавливается видеокамера и чем меньше расстояние до объекта (чем более широкоугольный нужен объектив), тем реально требуемый угол обзора по вертикали будет меньше по сравнению с рассчитанным ранее. Таким образом, чем выше устанавливается видеокамера, тем более узкими должны быть углы обзора как по горизонтали, так и по вертикали (для сохранения тех же размеров поля обзора), и тем большим должно быть фокусное расстояние объектива по сравнению с выбранным по формуле.

В ряде случаев не столь существенно, если будет использован объектив, угол обзора которого рассчитан по данной формуле; надо лишь учитывать, что при увеличении высоты установки видеокамеры возрастают горизонтальный и вертикальный размеры зоны обзора. Поэтому при определении фокусного расстояния объектива должна учитываться высота установки видеокамеры.

Оценим, во сколько раз следует увеличить фокусное расстояние объектива f1 при высоте установки видеокамеры n по сравнению с фокусным расстоянием f, вычисленным для установки видеокамеры на уровне середины плоскости наблюдения. Для упрощения вычислений в расчете не учитывалась высота центра О1, т.е. длина отрезка FD.



Рисунок 9 - Увеличение требуемого фокусного расстояния при установке видеокамеры на высоте n.

Фокусные расстояния f и f1 соотносятся как расстояния l и l1 от видеокамеры до центра плоскости наблюдения, поэтому поправочный коэффициент К может быть вычислен следующим образом:

(12)

Значения поправочного коэффициента К для различных значений отношения высоты установки n к расстоянию до центра плоскости наблюдения l приведены в таблице 6.

Таблица 6. Значения поправочного коэффициента для определения фокусного расстояния.

n/l	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4
K	1,02	1,08	1,17	1,28	1,41	1,56	1,72

Полученные значения К справедливы для углов обзора как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Следует отметить, что влияние поправочного коэффициента тем сильнее, чем выше устанавливается видеокамера и чем меньше расстояние до объекта наблюдения.

Таким образом, порядок определения фокусного расстояния объектива может быть следующим:

1. по архитектурно-строительному чертежу, плану местности или при обследовании объекта определяется оптимальный угол обзора объектива;

2. для этого угла находится фокусное расстояние объектива f;

3. уточняется высота установки видеокамеры n;

4. для получения выбранного угла обзора полученное ранее значение фокусного расстояния умножается на поправочный коэффициент К, получаемый из таблицы 6 или путем вычисления по формуле.

Занесем полученные результаты в таблицу.

Таблица 7. Значения фокусного расстояния с учетом поправочного коэффициента.

Параметры	f1, мм (аналит. метод)	f2, мм (аналит. метод)	K	f2, мм	f2, мм
1-А	3	3,6	1,28	3,84	4,608
2-А	11,5	8,6	1,17	13,455	10,6

Следует отметить, что существуют преимущества и недостатки достаточно высокого размещения видеокамеры.

Преимущества:

- видеокамера менее досягаема злоумышленникам для повреждения или похищения видеокамеры;

- меньше вероятность попадания прямых солнечных лучей в объектив видеокамеры;

- возможность контроля большой площади охраняемой территории.

Недостатки:

- ракурс не позволяет четко идентифицировать лица людей (видны только макушки голов);

2.5 Расчёт мёртвой зоны

Ближняя зона видеокамеры, в пределах которой видеонаблюдение оказывается неэффективным, определяется следующими составляющими:

- параметр MOD объектива;

- глубина резкости;

- мертвая зона под видеокамерой;

- условно мертвая зона.

Рисунок 10 - Факторы, влияющие на образование ближней и дальней зоны.

Один из параметров, указываемых в технических характеристиках объектива, называется MOD (Minimum Object Distance) - то есть минимальное расстояние до объекта, при котором воспроизводимое объективом изображение еще оказывается сфокусированным. При использовании объективов в системах охранного телевидения ограничения, вызванные этим параметром (как правило, это десятки сантиметров), можно игнорировать.

Несколько большие ограничения может наложить параметр, называемый «глубина резкости» (Depth of Field), т.е. диапазон расстояний от видеокамеры, в пределах которого изображение получается резким. В большинстве случаев данное ограничение может быть снято соответствующей фокусировкой объектива, а в некоторых случаях и установкой диафрагмы объектива (при диафрагмировании объектива глубина резкости увеличивается).

Однако существуют ограничения, которые намного сильнее рассмотренных выше параметров влияют на образование ближней зоны видеокамеры. Весьма важным вопросом при проектировании системы охранного телевидения является учет мертвой зоны под видеокамерой, установленной на высоте n в точке В и имеющей угол обзора в вертикальной плоскости аv.

Рисунок 11 - Определение мёртвой зоны под видеокамерой.

Чтобы определить длину мертвой зоны m следует рассмотреть треугольник ABD, в котором необходимо опустить перпендикуляр EF на основание AD.

Перпендикуляр EF длиной р может служить в качестве образца высоты, на который находится регистрационный номер.

Из подобных треугольников ABD и FED следует:

, (13)

откуда. (14)

Окончательно для длины мертвой зоны получаем:

, м. (15)

Согласно требование к установке государственных регистрационных знаков на транспортных средствах высота нижнего края заднего регистрационного знака от опорной плоскости транспортного средства должна быть не менее 300 мм, высота верхнего края знака должна быть не более 1200 мм. Таким образом «р»=1,20м.

Длина мёртвой зоны под видеокамерой

(16)

m=1.2x (2-1.65)\2=0.21

Длина мертвой зоны 21 cм.



ГЛАВА 3. ВЫБОР КАМЕРЫ

Для данного проекта подберем аппаратуру необходимую для создания телемедицины

Для операционной выбираем аппаратуру:

Polycom QDX 6000

Комплекс оборудования, установленный в операторской, - это система средств для получения, обработки и передачи аудио- и видеосигналов в конференц-зал. Polycom QDX6000 - современная, недорогая система видеоконференцсвязи для оснащения переговорных комнат.

Система QDX6000 построена на самой современной элементной базе с поддержкой наиболее прогрессивных стандартов компрессии видео и речи. Она сочетает в себе высокое качество изображения и звука при невысоких требованиях к ширине полосы пропускания канала связи. Камера студийного качества и звуковая система качества CD, позволяют донести до удаленной стороны малейшие нюансы поведения и голоса Ваших коллег, а наличие большого числа интерфейсов позволяет подключить к системе самое разное дополнительное аудио и видеооборудование. Встроенная в систему поддержка обмена данными позволит Вам проводить презентации и демонстрировать электронные материалы непосредственно в ходе сеансов видеоконференц - связи.

Встроенная в устройство технология LPR (Lost Pockets Recovery) обеспечивает высокое качество видеосвязи даже при использовании проблемных телекоммуникационных сетей. Строгое соответствие требованиям международных стандартов гарантирует совместимость системы QDX 6000 с любыми системами видеоконференций, устройствами многоточечной связи, и мультимедийными шлюзами.

Система Polycom QDX 6000 проста в установке и в использовании. Простой, интуитивно понятный русскоязычный интерфейс позволяет пользователю начать работу с системой без специального обучения.

Это идеальное решение с точки зрения экономии средств при приобретении качественного оборудования видеоконференцсвязи.

3.1 Камеры в помещении

Основными элементами комплекса являются: QDX 6000 кодек, камера Eagle Eye QDX, 2 микрофона QDX, People + Content IP, ИК пульт управления, кабели, документация.

Технические характеристики QDX 6000:

Сетевые протоколы

· H.323 до 4 Мбит/с

Видеостандарты и протоколы

· H.264, H.263, H.261

Разрешение видео - режим People

· 4SIF/4CIF 16:9 при 256 кбит/с - 4 Мбит/с

· SIF (352 x 240), CIF (352 x 288)

· QSIF (176 x 120), QCIF (176 x 144)

Разрешение видео - режим Content

· - XGA (1024x768)

· - SVGA (800x600)

· Выход - XGA (1024x768)

Камера

Polycom Eagle Eye QDX Camera

· - формат изображения 16:9

· - оптическое увеличение 12х

· - поле зрения при минимальном увеличении 72 градуса

· - поворот ± 100 градусов

· - наклон +20/-30 градусов

Аудиостандарты и протоколы

Polycom Stereo Surround™

· Звук в полосе 22кГц: Polycom Siren™ 22

· Звук в полосе 14кГц: Polycom Siren 14, G.722.1 Annex C

· Звук в полосе 7 кГц: G.722, G.722.1

· Звук в полосе 3.4 кГц: G.711, G.728

· Автоматическая регулировка усиления

· Автоматическое шумоподавление

· Мгновенное адаптивное эхо - подавление

· Маскирование аудио ошибок

Сеть

· Интерфейсы - порт Ethernet 10/100 с автоматическим определением, разъем RJ45

· H.323 до 4 Мбит/с

· Технология восстановления потерянных пакетов Lost Packet Recovery™ (LPR™) для повышения качества обслуживания

Интерфейс пользователя

· Поддержка сервисов каталогов

· Управление устройством: веб интерфейс, SNMP

· Детализированные отчеты о вызовах

· Поддержка языков (16)

· Экранные сообщения

· Настраиваемый логотип

Электропитание

Автоматическое определение

Потребляемая мощность / напряжение:

· 127VA / 115В @ 60 Гц

· 163VA / 230В @ 60 Гц

· 152VA / 230В @ 50 Гц

Эти данные получены опытным путем при ОБЫЧНЫХ условиях работы. Попытки форсировать энергопотребление не предпринимались.

Характеристики окружающей среды

· Температурный режим: 0 - +40°C

· Режим влажности: 10 - 80%

· Температура хранения: -40° - +70° C

· Влажность (без конденсации): 10 - 90%

Размеры

· Базовый блок (Ш/Д/В): 437мм х 260 мм х 44 мм

Дополнительное оборудование

· Полка под камеру. Крепление либо на ж/к монитор, либо на стену

· Комплект стерео динамиков

· Кабель для камеры (10 м)



Рис.10 - структурная схема

3.2 Камера в бестеневой лампе

Cпециализированная телевизионная камера ВСЛ-02-10А предназначена для монтажа на бестеневых операционных лампах различных модификаций и получения цветного ТВ-изображения операционного поля на экране одного или нескольких мониторов

Конструктивно ТВ-камера состоит из следующих основных элементов:

· камерная головка с 10-кратным вариообъективом;

· аппаратный блок с расположенными на нем органами управления;

· специальный узел для установки камерной головки на бестеневую лампу.



В ТВ-камере использован 10-кратный вариообъектив, что позволяет оператору, не вмешиваясь в работу хирурга, плавно изменять масштаб изображения на экране монитора. Например, появляется возможность демонстрировать как общий вид операционного поля, так и укрупнённо центральную, наиболее сюжетно важную, зону. В ТВ-камере имеются два режима коррекции фокусировки изображения: ручной и автоматический. В режиме автофокусировки камера, анализируя изображение, самостоятельно фокусируется на объекты находящиеся в её поле зрения, в ручном режиме фокусировку осуществляет оператор.

Управление ТВ-камерой осуществляется с пленочной клавиатуры расположенной на передней панели аппаратного блока.

ТВ-камера даёт возможность всем членам операционной бригады видеть на контрольном мониторе все этапы хирургического вмешательства, что позволит им наиболее адекватно участвовать в процессе операции. Например, анестезиолог может самостоятельно оценить, сколько ещё приблизительно продлится операция, сестра видит, когда и какой требуется инструмент, чтобы вовремя передать его в руку хирурга.
ТВ-камера позволяет организовать видеотрансляцию хода операции со звуковыми комментариями хирурга в другие помещения для целей учебного процесса или наблюдения медицинским персоналом в ординаторской. Появляется возможность проведения тематических научно-практических конференций на высокотехнологичном уровне с трансляцией «живой хирургии» в конференцзал. При использовании дополнительного оборудования между конференцзалом и операционной во время операции устанавливается двусторонняя звуковая связь, что даёт возможность участникам конференции, находящимся в зале, слышать комментарии оперирующего хирурга и задать ему вопрос или высказать свои замечания.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

· Управление масштабом и фокусировкой

· Автоматический и ручной режимы фокусировки

· Автоматический и ручной режимы коррекции экспозиции

· Три режима установки цветового баланса:

· автоматическая

· ручная регулировка R и B

· установка по белому объекту

· Два композитных видеовыхода с возможностью удаления мониторов до 200 м

· Видеовыход S-VHS (Y/C)

· Встроенный в камерную головку микрофон для трансляции и записи звука. Возможность подключения внешнего микрофона

Технические характеристики:

ТВ-система ................................................ CCIR, 625 стpок, 50 полей,PAL