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NEC開發「現場影像傳送控制技術」

以預測通信傳輸量為基礎 支援急救醫療現場傳達訊息

在分秒必爭的急救現場 即時傳送影像以拯救生命

在急救醫療現場上最重要的事,莫過於盡早將患者送往醫療院所接受適當治療。只要能多爭取幾秒的時間盡速治療,也許就能拯救更多的生命。

然而,從救護車或急救車(doctor car)進行通信時,由於受到公共行動通信網的使用限制,訊息的傳達是以聲音為主。因此以現狀來說,對於醫療院所(醫師)而言,難以掌握現場的詳細情況。急救患者時時刻刻都在變化的健康狀態、救護人員施行急救措施的程度,由於難以確認這些詳細內容,而使得院方在收容急救患者時必須多花時間準備。

為了能盡早正確掌握患者病情,即時傳送鮮明影像的需求因此日益升高。


 

預防影像中斷或干擾 回應醫療院所的高度需求

通信傳輸量(單位時間內可傳輸的資料量(data size))因電波環境或其他使用者的通信情況,而在短時間內降至5分之1以下的情況並不罕見。若在傳送即時影像中,發生這種大變動而使通信傳輸量驟降時,影像就會中斷或產生干擾。若是考量這種變動而傳送低解析度的影像,也無法因應院方想詳細掌握現場情況的需求。

201211月研發的「預測通信傳輸量技術」解決了此課題。只要使用這項技術,便可從1分鐘的通信傳輸量的測量結果中,以80%以上的準確率,預測3分鐘內的通信傳輸量的變動幅度。20154月,在NEC雲端系統研究所(現今的系統平台研究所)內組成專門負責應用這項預測技術,以因應急救醫療現場需求的開發小組。以「預測通信傳輸量技術」開發者之一的吉田裕志為中心所組成的開發小組,負責著手開發「急救醫療用現場影像傳送控制技術」。

小組首先開車行駛在大型醫療院所涵蓋的急救醫療區域內,並測量通信傳輸量的變動數據,從變動數據來著手研究,在傳送現場影像時如何設定與控制參數,才能順利傳送。

 

將系統與器材小型化 用途拓展至急救現場之外

最難的課題是,作成小型系統與器材。「預測通信傳輸量技術」原本是專為大型通信電信公司和通信服務供應商所開發,以提升視聽品質和分散伺服器的負載為目的,設想以大型伺服器進行運用。

另一方面,在急救現場上,坐在救護車或急救車(doctor car)裡快速移動的救護人員,需要簡單操作就能傳送現場影像的設備。於是,便新開發出智慧型手機適用的軟體。可安裝於智慧型手機的應用程式,是利用「預測通信傳輸量技術」預測1分鐘內的傳輸量,隨時控制影像參數,經過優化後再透過一般行動通信網傳送影像。負責接收的院方,只需在Windows等電腦裝置內安裝極為簡單的接收應用程式,便可透過大畫面收看影像。

隨著系統開發的腳步加快,到2015年底左右已能傳送高清晰度及穩定的現場影像。2016年初,在通信傳輸量會激烈變動的大規模活動中,成功完成本系統的驗證。在系統更加小型、輕量化後,未來可望能更加拓展運用領域。例如:活動維安、或遠端指示建築工地現場的作業員等各種情況。

以2Mbps、15fps為基準的參數優化

2012年所開發的「預測通信傳輸量技術」,是基於過去1分鐘所測量的數據,預測3分鐘內通信傳輸量的變動幅度。本次開發的「現場影像傳送控制技術」是預測1分鐘內的變動,且可配合通信傳輸量的變動,即時傳送已優化調整的影像數據。

影像參數取決於位元速率(bit rate;每單位播放時間的影像數據量)和幀率(frame rate;每單位時間的影像幀數=影像張數)的組合。位元速率一般皆以Mbps(Mega bit per second:表示1秒鐘可傳送多少Mb數據的單位)表示,此數値越大,影像越精細。幀率則以fps

(frame per second:每1秒的幀數)表示,此數値越大越能流暢播放影像。

為了開發「現場影像傳送控制技術」,與醫師溝通後,決定將急救醫療現場所需的2Mbps、15fps定為標準。當通信傳輸量下降時,仍可在維持1張影像品質的狀態下降低fps。由於急救醫療措施中並無過度快速的動作,要研判有無確實做好處置,並不需要非常流暢的畫面。另一方面,為了從氣色、眼球活動來判斷患者的狀態,盡可能達到高度清晰的畫質。此外,採取若將fps降到最低的3fps後仍無法傳送時,則降低1張畫質的架構。



研究者簡介

吉田裕志 NEC 系統平台研究所 資深研究員

©DAVID RODRIGUEZ, PHOTOGRAPHY 2010, GIBRALTAR

喜歡和擅長數學,甚至在大學碩士課程也以「微分方程式的穩定性分析」為研究主題。取得「數學檢定」最高階1級。進入NEC後,主要投入於研發多媒體傳送技術,2010年起則以預測通信傳輸量技術為研發核心。為了「預測」而學習數學技術精湛的金融工學,而在投入的「經濟時序分析」創下獨特業績。因本次的預測和影像傳送相關研究,而在2016年取得博士課程學位。興趣是從國高中時期便已涉入的足球,週末從早到晚皆參加五人制足球賽事。

甲斐夏季 NEC 系統平台研究所

大學主修資訊科學。碩士課程為Al智能資訊工學部結業。2014年進入NEC時分發至雲端系統研究所,投入影像傳送研究。在開發「現場影像傳送控制技術」中,負責開發傳送影像終端和接收裝置軟體。有鑑於這項技術已在急救醫療現場具實用性,未來的目標是希望能在網路領域上找到只有自己才能做到的研究。個人興趣為彈鋼琴,從小學開始上鋼琴教室,約1年就已經能彈奏蕭邦的「幻想即興曲」。

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