基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输.pdf

Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023文章编号：10 0 7-7 57 X（2 0 2 3)0 8-0 2 13-0 4开发应用基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期吴欣（南京市中心医院，江苏，南京2 10 0 18）摘要：为了提高医学档案信息资源数字化传输质量与传输效率，基于流媒体技术提出一种医学档案信息资源数字化传输方法。采用全局门限设定与队列门限设定，优化流媒体传输质量，利用速率控制优化流媒体传输效率，通过动态门限调度和速率控制完成医学档案信息资源数字化传输。测试结果验证该方法能有效优化医学档案信息资源数字化传输性能。应用该方法后，医学档案信息资源的传输结果PSNR值始终为40 dB,峰值信噪比较稳定，传输质量优于方法使用前；降低了丢包率和接收时延，提升了医学档案信息资源数字化传输质量与传输效率。关键词：流媒体技术；医学档案；信息资源数字化；动态门限调度中图分类号：TP393文献标志码：ADigital Transmission of Medical Archives Information ResourcesBased on Streaming Media TechnologyWU Xin(Nanjing Central Hospital,Nanjing 210018,China)Abstract:In order to improve the quality and efficiency of digital transmission of medical archives information,a digital trans-mission method based on streaming media technology is proposed.The global threshold setting and queue threshold setting areused to optimize the streaming media transmission quality,the streaming media transmission efficiency is optimized by rate con-trol,and the digital transmission of medical archives information resources is completed by dynamic threshold scheduling andrate control.The test results show that this method can effectively optimize the digital transmission performance of medical ar-chives information resources.After this method is applied,the PSNR value of the transmission result of medical archives infor-mation resources is always 40 dB,the peak signal-to-noise ratio is stable,and the transmission quality is better than previousmethod.It also reduces the packet loss rate and reception delay,and improves the digital transmission quality and efficiency ofmedical archives information resources.Key words:streaming media technology;medicine archives;digitization of information resources;dynamic threshold scheduling0引言医学档案信息资源通常指医护人员与患者的文档类档案信息、医院监控视频类档案信息1-2 1。以往相关医学档案管理人员想要调取医护人员、患者等人医学档案信息资源时，将此类信息资源下载至本地计算机中需要耗费较长时间才能获取3。但流媒体技术的出现，可实现医学档案信息资源数字化传输，大大提升了相关医学档案管理人员对医学档案信息资源的调取效率。流媒体即通过流式传输模式在网络里分段发送数据，该技术能够让数据包以流水式形式传输。但是使用流媒体技术进行医学档案信息资源数字化传输时，易受到带宽、链路情况影响，出现传输质量差、传输效率低的情况4-6。为此，本文提出基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输方法。作者简介：吴欣（198 0 一），男，本科，高级工程师，研究方向为医院信息化。.2131基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输方法1.1基于动态门限调度的流媒体传输质量优化方法1.1.1全局门限设定在全局门限设定中门限值K（t)属于每个医学档案信息资源数字化传输中输出端口队列分配缓存之和的上限，根据K(t)=zA一P(t)实施转换，其中A、P(t)分别表示缓存大小与缓存数据Dlev的大小、时刻t中分配的缓存，表示医学档案信息资源缓存数据Dlev的共享度。进行全局门限设定时，仅调节门限值、交换设备不能满足流媒体网络里医学档案信息资源传输场景的变动需求。为了实时掌握传输场景状态，必须按照已分配的医学档案信息资源缓存数据Diev的缓存空间P（t）与输出端口队列长度P,（t)设置所使用的场景，j代表医学档案信息资源输出端Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023口。输出端口j的队列占用状态设成ej=P(t)/P,(t),若ej的值小于3，表示目前流媒体网络具有热点流情况，调节之值成热点流模式，根据热点流模式设定队列门限；反之代表医学档案信息资源的数据流分布均匀性较好，根据传输的之值设定对应的门限。通常情况下传输场景中资源传输具有持续性，所以，流媒体网络数字化传输状态中之的值不具有多次变动性7-9。为实现最大最小公平带宽分配，全部输出端口队列分配缓存之和大于全局门限时，将全部医学档案信息资源输出端口缓存大小设成相同数值。全部输出端口队列能够得到的缓存大小，即是公平共享缓存大小，将t时刻的公平共享缓存大小设成r(t)。为了可以完成最大最小公平缓存分配，将各个输出端口的缓存大小设为min(P,(t),r(t)10-11。若P(t)A一K/，代表医学档案信息资源全局缓存不存在堵塞，不必实施余数据丢包处理，公平共享的缓存大小是r(t)=max(P,(t)。若P(t)A一K/z,代表医学档案信息资源全局缓存情况出现堵塞，r(t)属于式（1)的唯一解：M2min(P,(0),r(0)=A-K/j=1其中，K、A 是全局缓存门限值与所有医学档案信息资源缓存大小，M是医学档案信息资源输出端口数目12-14。针对输出端口j而言,若P,(t)r(t),则输出端口j队列长度低于流媒体网络传输交换机的公平共享缓存大小，传输至此输出端口j的全部医学档案信息资源包均不具有耗损情况。1.1.2队列门限设定队列门限设定根据E-Model的传输级别标准，将队列门限实施设定与调节。将输出端口队列丢弃门限设成Z,，根据概率实施丢包的门限设成Z,/2。此设定原因：在开始传输时，丢包门限和全部丢弃门限十分接近，流媒体网络传输重载时将出现门限变化频繁的情况，反之，若开始医学档案信息资源传输时，丢包门限较小，则轻载传输质量将受到负面影响，所以队列门限设定需要按照医学档案信息资源真实使用状态，合理设定门限。针对每种输出端口队列门限的丢包机制设定成：若目前队列长度ql门小于此队列门限值Z；的1/2，便不存在穴余数据包，无须丢包；若目前队列长度不小于此队列门限值，则qlL门Z,，若队列中存在余数据包，便直接丢弃；若Z,/2qlL门 Z，根据概率qi实施丢包（丢弃穴余数据），概率qi按照目前队列长度qL动态变动。1.1.3方法流程（1）初始模式中，每个端口根据门限长度最小值Zmin分配缓存区，全局门限值根据流媒体网络传输的轻载状态实施设定。（2）交换设备获取医学档案信息资源的数据帧，把全局缓存占用长度提升1个阶级，对应端口队列长度qL门十1。开发应用（3）全局门限设定方法，若P（t)P(t)/M,此数据包为穴余数据，便必须丢弃此数据包，反之继续。（4）队列门限设定：若ql门 Z,/2，便继续传输医学档案信息资源；若Z,/2qlLZ，便根据概率q;实施丢包（丢弃余数据），概率q;根据目前队列长度动态变换。（5）门限值调节。若获取医学档案信息资源的数据包数量为m，运算各个端口的缓存占用比;=P(t)/qlLj若j的值小于3，全局门限值根据热点流模式实施设定，反之全局门限值根据常规传输模式实施运算。（6）门限值调节完毕，清空队列长度历史表记录，多次执行第（2）步到医学档案信息资源传输停止。1.2基于速率控制的流媒体传输效率优化设定H为流媒体链路属性参数，Hth为流媒体网络情况值，若H的取值范围是（O，H t h），代表目前流媒体传输网络情况较佳，服务器传输速率较高；若H取值范围是（Hth，1),代表目前流媒体传输网络堵塞程度显著，服务器需要使(1)用对应的措施，控制传输速率变小。设定Die为客户端医学档案信息资源缓存数据，本文设置2 个阈值：第一个是Dtarget，描述客户端预缓存的医学档案信息资源大小，按照相关标准，客户端通过流媒体技术在调取医学档案信息资源之前，需要缓存一定量的医学档案信息资源；第二个是Dth，此值是缓存量的上限，通常是缓存量最大值的9 0%。如果流媒体网络情况较好，把目前传输速率S(t)和常量6相加，设成下一时刻传输速率；如果流媒体网络存在堵塞现象，将传输速率St)和衰减系数相乘，设成下一时刻传输速率，其表达式为(S(t+1)=S(t)+(S(t+1)=eS(t)其中，是缓存占用比，t表示时刻。流媒体速率控制算法，按照客户端缓存情况，针对性的在不同范围中使用不同的医学档案信息资源传输速率控制方案与流转换方案。方案1:HHthS(t+1)=S(t)+b S。D i e v E(O,D t a r g e t)(S(t+1)=S(t)+b,S。D l e v E(D t a r g e t,D h)式中,bi=U(1-Diev/Darget)+2(1-H/Hh),Ui+U2=0.4,b2=V2(1-Diev/Dh)+U2(1-H/Hth),U+V2=0.3,Ui、U 2代表权重。如果HHth(S(t+1)=S(t)+Diev E(0,Dtarger)(S(t+1)=eS(t).214微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期(2)(3)(4)Diev E(Darget,Dmax)Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023式中，=bH+b2（D ie v/D m a x），b i+b z=1，如果HHth，流媒体网络传输医学档案信息资源时堵塞程度显著，必须缩小流媒体网络传输速率。如果H变大，表示流媒体网络传输医学档案信息资源时堵塞加重，这时流媒体服务存在断续性，算法必须转换至一种具有低码率的传输通道，以低码率模式传输医学档案信息资源流，保证持续实现医学档案信息资源数字化传输。2实验分析为了验证本文提出的基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输方法在实际应用中的性能，将本文方法使用于某医院的医学档案信息资源调度工作中，主要使用在该医院医学档案管理室的计算机里，对本文方法的传输质量与效率进行测试。测试中该医学档案信息资源调度拓扑如图1所示。Ro开发应用PSNR值低于使用本文方法后，且使用本文方法后，视频类医学档案信息资源的传输结果PSNR值始终为40 dB，峰值信噪比较稳定，传输质量稳定，且优于使用前。测试差异负荷条件中，本文方法使用前后，该医院医学档案管理室的计算机吞吐量。测试结果如图3所示。20元使用前口使用后151050100发送端传输速率/Mbps(a)文档类25公使用前使用后20R1R2微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期200300400500R30100发送端传输速率/Mbps(b）视频类图3吞吐量测试结果WoWW2图1医学档案信息资源调度拓扑结构图1中，2 表示交换机，计算机中医学档案信息资源发送端与接收端依次是R、W,R、W 经不同计算机与网络测试仪表端口构建，流媒体网络里发送与接收的链路带宽是110Mbps。测试时间设成5min，使用峰值信噪比（PSNR)测试本文方法在传输视频类医学档案信息资源时的传输质量。该医院医学档案信息资源调度工作中，使用本文方法前后视频类医学档案信息资源传输结果的PSNR测试结果如图2 所示。50口使用前使用后40ap/aNSd30201001图2 PSNR测试结果图2 中，该医院医学档案信息资源调度工作中，使用本文方法前后，视频类医学档案信息资源的传输结果PSNR值存在差异，伴随传输时间增多，未使用本文方法时，传输结果200300400W3图3中，使用本文方法后，文档类医学档案信息资源、视频类医学档案信息资源传输中，计算机吞吐量稳定。使用本文方法前，计算机传输医学档案信息资源的吞吐量不均衡，且具有变小趋势。说明使用本文方法可提升医学档案信息资源调度时的吞吐量，应用性好。测试多个医学档案管理人员在该医院医学档案管理室各自使用多台计算机进行医学档案信息资源调取，分析该医院使用本文方法前后，2 台计算机缓存比例。测试结果如图4所示。1.07回使用前四使用后0.80.60.40.2023时间/min50012时间/min453图4本文方法使用前后计算机缓存比例图4中，使用前本文方法，医学档案管理人员在该医院医学档案管理室各自利用计算机进行医学档案信息资源调取时，当操作时间为33.5min时，发生缓存区缓存比例急剧变少的情况，这时，若流媒体网络带宽窄，或移动网络不稳21545Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023定，计算机会出现调取受限的情况；使用本文方法后，医学档案管理人员在该医院医学档案管理室各自利用计算机进行医学档案信息资源调取时，计算机缓存比例值始终为0.9，且始终大于使用本文方法前，表示本文方法能够优化流媒体传输中医学档案信息资源缓存问题。测试本文方法使用前后，该医院医学档案管理人员在医学档案管理室通过计算机调取医学档案信息资源时的丢包率与接收时延，结果如图5所示。5000.020.01400300200100050018888888888888888888588888888888400ZL.0.410.41300200100A.0.3900.5接收时延/s(b）接收时延图5丢包率与接收时延测试结果图5中，本文方法使用前后，该医院医学档案管理人员在医学档案管理室通过计算机调取医学档案信息资源时，丢包率最大值依次是0.19、0.0 2；接收时延最大值依次是1.35s、0.41s，对比之下，本文方法可有效提升该医院医学档案信息资源数字化传输时的资源完备性与传输效率。3总结为提升医学档案信息资源数字化传输质量与传输效率，结合流媒体技术的优势与端，本文提出基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输方法。该方法在医学档案信息资源数字化传输时，将流媒体技术取长补短，依次采用基于流媒体动态门限调度的医学档案信息资源传输质量优化方法、基于流媒体速率控制的医学档案信息资源传输效率优化方法，优化基于流媒体技术的医学档案信息资源数字化传输质量与传输效率，最后在实验中验证了本文方法的可用性。开发应用1李佳军.高校数字化信息资源多维度聚合搜索服务与应用研究J.情报科学，2 0 17,35（4）：9 3-9 6.2 马振峰.关于移动网络数字信息个性化定位传输仿真J.计算机仿真，2 0 18,35（3）：132-135.3吴桦，王凌，程光.基于DASH流媒体的TCP拥塞控制算法优化J.计算机研究与发展，2 0 19，56（9）：1965-1976.回使用前=使用后0.1910.180.010.170.010.160.010.150.050.10丢包率(a）丢包率口使用前回使用后0.411.25288888891.35Z40.41微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期参考文献4薛荣华.广电微波传输中数字化技术的应用浅析J.数码世界，2 0 17（12）：2 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