【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗图像处理领域，更具体地说，本专利技术涉及基于内窥镜4k高分辨率的高清图像超低延迟传输系统。
技术介绍
1、随着技术的发展，内窥镜在医疗领域的作用日益凸显，而高分辨率图像传输的优化也成为关注焦点。
2、针对传统图像传输存在的数据量庞大、缺乏有效压缩和处理以及传输实时性的问题，增加了系统的复杂性和成本，在医疗领域，内窥镜图像的实时传输对于诊断和手术操作至关重要，对实时性提出了更高的要求
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供基于内窥镜4k高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，通过图像采集编码模块、图像数据传输模块以及图像数据解码模块，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：包括图像采集编码模块、图像数据传输模块以及图像数据解码模块：；
3、图像采集编码模块：连接内窥镜摄像头用于获取4k高分辨率图像数据，利用vp9编码器转化图像数据的亮度-色度颜色空间表示，利用块匹配运动估计获取最佳的像素点不同的向量，并进行转换和量化操作用于减少数据量，利用熵编码减少整体编码长度进行图像数据编码；
4、图像数据传输模块：选择rtsp协议结合vp9编码器用于实时的图像传输，划分数据包并添加相应的头部信息，并通过wi-fi无线连接的方式将打包后的图像数据传输到接收端；
5、图像数据解码模块：在接受端解析数据包的头部信息进行解码器初始化，并利用头部信息中不同图像数据的序列
6、在一个优选地实施方式中，所述图像采集编码模块连接内窥镜摄像头用于获取4k高分辨率图像数据，利用vp9编码器将图像数据的红绿蓝颜色空间表示转化为图像数据的亮度-色度颜色空间表示，对于每个红绿蓝颜色空间表示中的像素点提取出红色、绿色和蓝色的分量值，并获取对应的亮度、蓝色差和红色差的分量值用于形成图像数据的亮度-色度颜色空间表示，其中对应的亮度、蓝色差和红色差的分量值的具体获取公式为：
7、y＝0.299*r+0.587*g+0.114*b
8、u＝(b-y)*0.565
9、v＝(r-y)*0.713
10、其中y表示亮度-色度颜色空间表示的亮度分量，r表示红绿蓝颜色空间表示的红色分量值，g表示红绿蓝颜色空间表示的绿色分量值，b表示红绿蓝颜色空间表示的蓝色分量值,u表示亮度-色度颜色空间表示的蓝色差分量，v表示亮度-色度颜色空间表示的红色差分量，亮度-色度颜色空间表示中人眼对于亮度感知更为敏感，色度信息利用较低分辨率进行采样，用于节省数据量，在vp9编码器中引入自适应环路滤波，根据图像内容和特性动态调整滤波参数，用于适应不同类型的图像内容。
11、进一步地，利用块匹配运动估计寻找不同图像数据的不同时间戳之间的相似度，所述块匹配运动估计通过比较不同图像数据的不同时间戳的像素点变化情况获取最佳的像素点不同的向量，并利用不同图像数据的不同时间戳之间的相似度预测当前图像数据中的像素值进行补偿，用于减少冗余信息，将图像数据分成小块，并进行转换和量化操作，其中转换和量化操作将空域的像素值转换为频域的系数并进行了量化，用于减少数据量。
12、进一步地，利用熵编码分配较长的编码字节给出现频率低的图像数据的像素点以及分配较短的编码字节给出现频率高的图像数据的像素点，用于减少整体编码长度。
13、在一个优选地实施方式中，所述图像数据传输模块选择rtsp协议结合vp9编码器用于实时的图像传输，其中rtsp用于控制图像传输会话的建立、终止和调整，其中vp9编码器用于获取高质量的图像数据，将编码后的图像数据按照rtsp协议将图像数据划分为100兆的数据包，并添加相应的头部信息，用于接收端正确解析和处理数据，其中头部信息包括图像属性、编码参数、不同图像数据的序列号和不同时间戳信息，通过wi-fi无线连接的方式将打包后的图像数据传输到接收端。
14、在一个优选地实施方式中，所述图像数据解码模块在接受端解析数据包的头部信息进行解码器初始化，其具体步骤为：从数据包中提取出头部信息的字节解析头部信息的图像属性和编码参数，其中图像属性包括分辨率、亮度-色度颜色空间表示，其中编码参数应用于解码过程还原原始采集的图像。
15、进一步地，在接收端利用头部信息中不同图像数据的序列号和不同时间戳信息按照顺序进行接收，将数据包解析为nal单元，并对其进行解包装，用于获取图像不同类型和图像大小信息，对p型、b型中关键图像类型进行解码生成差分图像，形成完整原始图像，所述p型为向前预测图像类型，使用前一个的图像信息进行预测，其具体公式为：
16、ip(x,y)＝p(x,y)+pmv(x,y)
17、其中ip(x,y)表示输出p型图像的灰度值，p(x,y)表示参考类型图像的灰度值，pmv(x,y)表示参考图像的颜色分量，(x,y)表示图像像素点坐标，b型为双向预测图像类型，使用前一个图像信息和后一图像信息进行预测，其具体公式为：
18、
19、其中ib(x,y)表示输出b型图像的灰度值，n(x,y)表示当前类型图像的灰度值，nmv(x,y)表示当前图像的颜色分量，(x,y)表示图像像素点坐标。
20、在一个优选地实施方式中，具体包括以下步骤：
21、s101.利用vp9编码器将图像数据的红绿蓝颜色空间表示转化为图像数据的亮度-色度颜色空间表示，利用块匹配运动估计寻找不同图像数据的不同时间戳之间的相似度，并进行转换和量化操作减少数据量，利用熵编码减少整体编码长度进行图像数据编码；
22、s102.选择rtsp协议结合vp9编码器用于实时的图像传输，将编码后的图像数据按照rtsp协议将图像数据划分为100兆的数据包，并添加相应的头部信息，通过wi-fi无线连接的方式将打包后的图像数据传输到接收端；
23、s103.在接受端解析数据包的头部信息进行解码器初始化，并利用头部信息中不同图像数据的序列号和不同时间戳信息按照顺序进行接收，解析数据包用于获取完整原始图像。
24、本专利技术的有益效果是：vp9编码器支持更高的图像分辨率和帧率，对于高分辨率的图像内容能够提供更清晰、更细腻的视觉效果，能够提供更高的压缩效率，降低了图像文件大小和网络传输带宽要求，能够更好地处理快速变化的图像画面，提供更平滑、更清晰的图像传输效果，通过高清图像的传输，医生能够实时观察到手术场景的细节，充分了解手术进展和解剖结构，从而更加精准地进行手术操作，可以在不同地点实时分享高清晰度的图像，进行远程会诊和指导，提供更广泛的医疗服务，促进远程协作和教育。
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1.基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：包括图像采集编码模块、图像数据传输模块以及图像数据解码模块：；
2.根据权利要求1所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述图像采集编码模块连接内窥镜摄像头用于获取4K高分辨率图像数据，利用VP9编码器将图像数据的红绿蓝颜色空间表示转化为图像数据的亮度-色度颜色空间表示，对于每个红绿蓝颜色空间表示中的像素点提取出红色、绿色和蓝色的分量值，并获取对应的亮度、蓝色差和红色差的分量值用于形成图像数据的亮度-色度颜色空间表示，其中对应的亮度、蓝色差和红色差的分量值的具体获取公式为：
3.根据权利要求2所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述亮度-色度颜色空间表示中人眼对于亮度感知更为敏感，色度信息利用较低分辨率进行采样，用于节省数据量，在VP9编码器中引入自适应环路滤波，根据图像内容和特性动态调整滤波参数，用于适应不同类型的图像内容。
4.根据权利要求1所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述利
5.根据权利要求1所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述利用熵编码减少整体编码长度进行图像数据编码的步骤为：利用熵编码分配较长的编码字节给出现频率低的图像数据的像素点以及分配较短的编码字节给出现频率高的图像数据的像素点。
6.根据权利要求1所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述图像数据传输模块选择RTSP协议结合VP9编码器用于实时的图像传输，其中RTSP用于控制图像传输会话的建立、终止和调整，其中VP9编码器用于获取高质量的图像数据，将编码后的图像数据按照RTSP协议将图像数据划分为100兆的数据包，并添加相应的头部信息，用于接收端正确解析和处理数据，其中头部信息包括图像属性、编码参数、不同图像数据的序列号和不同时间戳信息，通过Wi-Fi无线连接的方式将打包后的图像数据传输到接收端。
7.根据权利要求1所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述图像数据解码模块在接受端解析数据包的头部信息进行解码器初始化的具体步骤为：从数据包中提取出头部信息的字节解析头部信息的图像属性和编码参数，其中图像属性包括分辨率、亮度-色度颜色空间表示，其中编码参数应用于解码过程还原原始采集的图像。
8.根据权利要求1所述的基于内窥镜4K高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：解析数据包用于获取完整原始图像的具体步骤为：在接收端利用头部信息中不同图像数据的序列号和不同时间戳信息按照顺序进行接收，将数据包解析为NAL单元，并对其进行解包装，用于获取图像不同类型和图像大小信息，对P型、B型中关键图像类型进行解码生成差分图像，形成完整原始图像，所述P型为向前预测图像类型，使用前一个的图像信息进行预测，其具体公式为：
...【技术特征摘要】
1.基于内窥镜4k高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：包括图像采集编码模块、图像数据传输模块以及图像数据解码模块：；
2.根据权利要求1所述的基于内窥镜4k高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述图像采集编码模块连接内窥镜摄像头用于获取4k高分辨率图像数据，利用vp9编码器将图像数据的红绿蓝颜色空间表示转化为图像数据的亮度-色度颜色空间表示，对于每个红绿蓝颜色空间表示中的像素点提取出红色、绿色和蓝色的分量值，并获取对应的亮度、蓝色差和红色差的分量值用于形成图像数据的亮度-色度颜色空间表示，其中对应的亮度、蓝色差和红色差的分量值的具体获取公式为：
3.根据权利要求2所述的基于内窥镜4k高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述亮度-色度颜色空间表示中人眼对于亮度感知更为敏感，色度信息利用较低分辨率进行采样，用于节省数据量，在vp9编码器中引入自适应环路滤波，根据图像内容和特性动态调整滤波参数，用于适应不同类型的图像内容。
4.根据权利要求1所述的基于内窥镜4k高分辨率的高清图像超低延迟传输系统，其特征在于：所述利用块匹配运动估计获取最佳的像素点不同的向量，并进行转换和量化操作用于减少数据量的具体步骤为：利用块匹配运动估计寻找不同图像数据的不同时间戳之间的相似度，所述块匹配运动估计通过比较不同图像数据的不同时间戳的像素点变化情况获取最佳的像素点不同的向量，并利用不同图像数据的不同时间戳之间的相似度预测当前图像数据中的像素值进行补偿，用于减少冗余信息，将图像数据分成小块，并进行转换和量化操作，其中转换和量化操作将空域的像素值转换为频域的系数并进行了量化，用于减少数据量。
5.根据权利要求1所述的基于内窥镜4k高...
【专利技术属性】
技术研发人员：高麟鹤，刘卫林，
申请(专利权)人：医图科技江西有限公司，
类型：发明
国别省市：
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