远程手术机器人通讯延迟降低方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及医疗设备通信的技术领域，具体地，涉及远程手术机器人通讯延迟降低方法、系统、介质及设备，尤其涉及一种基于图像补偿的远程手术机器人通讯延迟降低方法、系统、介质及设备。

背景技术

我国由于城市发展不均衡，导致医疗资源分配的失衡，优质医疗资源大多集中于三甲医院的中东部地区。2020年以来，由于疫情的原因，使得大部分患者无法自由选择就诊医院。

在远程手术机器人医疗会诊技术中，医生位于远程的客户端处，操纵服务端，来为患者实现远程手术治疗。因此需要在客户端和服务端之间建立起可靠链接，才能确保客户端和服务端之间的数据传递。但是由于地域、网络硬件设备的属性和公网绕行等原因，客户端协议发送时间和客户端协议确认接受时间总是会存在无规律的延迟，这些延迟会因数据包的吞吐量产生极大的影响，而在远程医疗会诊领域，延迟的影响更加不可忽视，对图像补偿减少传输量方面做出改进是一种减少延迟的方法。

公开号为CN112788696A的发明专利公开了一种区域内移动端通讯传输网络切换的通讯延迟降低方法和系统。该发明通过获取区域内移动端的通讯传输网络，预先为移动端建立备用连接，并校验备用连接的活跃状态。通过预先建立备用连接，并校验备用连接的活跃状态，断开通信链路，切换到备用连接，减少了通信链路重新建立所消耗的时间，从而降低通讯延迟；同时校验了备用连接的活跃状态，提高了备用连接的可用性。该方法通过备用连接降低通讯延迟，部署成本过高，且在远程医疗领域无法起到有效的降低延迟作用。

公开号为CN114900524A的发明专利公开了一种MQTT服务的负载均衡和节点降低延时方法。该发明通过客户端使用Https协议向Ticket服务器申请获取MQTT节点请求；Ticket服务器获取到客户端的请求,返回权重值高的MQTT节点信息发送至客户端，客户端收到MQTT节点信息，根据权重从高至低依次排序对MQTT节点进行连接；判断MQTT节点是否连接成功且更新MQTT节点信息列表和MQTT节点状态；提升了客户端公网绕行导致的网络稳定性问题,同时降低通讯延迟。该方法步骤繁琐，判断速度慢，每一级数据需要根据上一级数据提供因此数据判断容错率低，同样该方法在远程医疗领域无法起到有效的降低延迟作用。

因此，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种远程手术机器人通讯延迟降低方法、系统、介质及设备。

根据本发明提供的一种远程手术机器人通讯延迟降低方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；

步骤S2：当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二，对图像一和图像二划分图像区域；

步骤S3：对比图像二与图像一之间因手术机器人运动导致图像发生变化的区域作为变化域；

步骤S4：将变化域的特征像素通过无线通讯发送至客户端；

步骤S5：将变化域特征像素补偿至客户端实时图像的图像一上，更新后的图像一记录为图像三，图像三作为最新时刻的图像显示于客户端界面上。

优选地，所述步骤S1搭建客户端和服务端，获取用于相互连接的通讯传输网络作为图像传输方式，该通讯传输网络包括以下之一或者它们的组合：

5G网络、4G网络、局域网、互联网、WI-FI、蓝牙网络和蜂窝数据网络；

获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；

所述步骤S2中的摄像机采集的原始图像一像素为1920*1200，将上述图像一按像素320*200进行分区，对图像一分成36个区。

优选地，所述步骤S3中当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二将图像二也划分图像区域，并与摄像机采集的原始图像一对比，对比发生差异的区域则为变化域。

优选地，所述步骤S4中客户端和服务端之间相互通讯的数据为上述步骤S3的变化域特征像素，将该数据通过TCP协议传输至客户端；当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录此时时间为操作时刻一；手术机器人根据控制指令运动产生变化域，将变化域中特征像素发送回客户端的实时图像，记录此时刻为时刻二；时刻一和时刻二之间的时间差即为变化域特征像素的通讯延迟。

本发明还提供一种远程手术机器人通讯延迟降低系统，所述系统包括如下模块：

模块M1：获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；

模块M2：当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二，对图像一和图像二划分图像区域；

模块M3：对比图像二与图像一之间因手术机器人运动导致图像发生变化的区域作为变化域；

模块M4：将变化域的特征像素通过无线通讯发送至客户端；

模块M5：将变化域特征像素补偿至客户端实时图像的图像一上，更新后的图像一记录为图像三，图像三作为最新时刻的图像显示于客户端界面上。

优选地，所述模块M1搭建客户端和服务端，获取用于相互连接的通讯传输网络作为图像传输方式，该通讯传输网络包括以下之一或者它们的组合：

5G网络、4G网络、局域网、互联网、WI-FI、蓝牙网络和蜂窝数据网络；

获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；

所述模块M2中的摄像机采集的原始图像一像素为1920*1200，将上述图像一按像素320*200进行分区，对图像一分成36个区。

优选地，所述模块M3中当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二将图像二也划分图像区域，并与摄像机采集的原始图像一对比，对比发生差异的区域则为变化域。

优选地，所述模块M4中客户端和服务端之间相互通讯的数据为上述模块M3的变化域特征像素，将该数据通过TCP协议传输至客户端；当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录此时时间为操作时刻一；手术机器人根据控制指令运动产生变化域，将变化域中特征像素发送回客户端的实时图像，记录此时刻为时刻二；时刻一和时刻二之间的时间差即为变化域特征像素的通讯延迟。

本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中的远程手术机器人通讯延迟降低方法的步骤。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中的远程手术机器人通讯延迟降低方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过判断图像变化域大大减少通信数据量，降低因大量数据传输导致的通讯延迟，提高远程手术机器人系统的安全性和稳定性；

2、本发明将原本需要传输的全局图像像素数据减少为仅传输变化域特征像素，极大的降低了医生操作台客户端和远程手术机器人服务端之间的通讯延迟，提高了手术机器人系统的安全性和稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的流程原理图；

图2为本发明获取服务端图像图；

图3为本发明划分图像区域图；

图4为本发明获取图像变化域图；

图5为本发明图像补偿至客户端图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

根据本发明提供的一种远程手术机器人通讯延迟降低方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；搭建客户端和服务端，获取用于相互连接的通讯传输网络作为图像传输方式，该通讯传输网络包括以下之一或者它们的组合：

5G网络、4G网络、局域网、互联网、WI-FI、蓝牙网络和蜂窝数据网络；

获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；

步骤S2：当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二，对图像一和图像二划分图像区域；摄像机采集的原始图像一像素为1920*1200，将上述图像一按像素320*200进行分区，对图像一分成36个区。

步骤S3：对比图像二与图像一之间因手术机器人运动导致图像发生变化的区域作为变化域；当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二将图像二也划分图像区域，并与摄像机采集的原始图像一对比，对比发生差异的区域则为变化域。

步骤S4：将变化域的特征像素通过无线通讯发送至客户端；客户端和服务端之间相互通讯的数据为上述步骤S3的变化域特征像素，将该数据通过TCP协议传输至客户端；当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录此时时间为操作时刻一；手术机器人根据控制指令运动产生变化域，将变化域中特征像素发送回客户端的实时图像，记录此时刻为时刻二；时刻一和时刻二之间的时间差即为变化域特征像素的通讯延迟。

步骤S5：将变化域特征像素补偿至客户端实时图像的图像一上，更新后的图像一记录为图像三，图像三作为最新时刻的图像显示于客户端界面上。

本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中的远程手术机器人通讯延迟降低方法的步骤。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中的远程手术机器人通讯延迟降低方法的步骤。

本发明还提供一种远程手术机器人通讯延迟降低系统，所述远程手术机器人通讯延迟降低系统可以通过执行所述远程手术机器人通讯延迟降低方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述远程手术机器人通讯延迟降低方法理解为所述远程手术机器人通讯延迟降低系统的优选实施方式。

实施例2：

本发明还提供一种远程手术机器人通讯延迟降低系统，所述系统包括如下模块：

模块M1：获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；搭建客户端和服务端，获取用于相互连接的通讯传输网络作为图像传输方式，该通讯传输网络包括以下之一或者它们的组合：

5G网络、4G网络、局域网、互联网、WI-FI、蓝牙网络和蜂窝数据网络；

获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示；

模块M2：当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二，对图像一和图像二划分图像区域；摄像机采集的原始图像一像素为1920*1200，将上述图像一按像素320*200进行分区，对图像一分成36个区。

模块M3：对比图像二与图像一之间因手术机器人运动导致图像发生变化的区域作为变化域；当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二将图像二也划分图像区域，并与摄像机采集的原始图像一对比，对比发生差异的区域则为变化域。

模块M4：将变化域的特征像素通过无线通讯发送至客户端；客户端和服务端之间相互通讯的数据为上述模块M3的变化域特征像素，将该数据通过TCP协议传输至客户端；当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录此时时间为操作时刻一；手术机器人根据控制指令运动产生变化域，将变化域中特征像素发送回客户端的实时图像，记录此时刻为时刻二；时刻一和时刻二之间的时间差即为变化域特征像素的通讯延迟。

模块M5：将变化域特征像素补偿至客户端实时图像的图像一上，更新后的图像一记录为图像三，图像三作为最新时刻的图像显示于客户端界面上。

实施例3：

本发明公开了一种通过图像补偿来降低医生操作台客户端(以下统称为客户端)和远程手术机器人服务端(以下统称为服务端)之间通讯延迟的方法和系统，属于医疗设备通信技术领域，所述方法包含以下步骤：1.获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示。2.当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二，对图像一和图像二划分图像区域。3.对比图像二与图像一之间因手术机器人运动导致图像发生变化的区域作为变化域。4.将变化域的特征像素通过无线通讯发送至客户端。5.将特征像素补偿在客户端的实时图像上，通过判断图像变化域大大减少通信数据量，降低因大量数据传输导致的通讯延迟，提高远程手术机器人系统的安全性和稳定性。

本发明的目的是提供一种通讯传输网络下客户端和服务端之间图像补偿的通讯延迟降低方法及系统。本方法的实现共分为以下步骤：

获取服务端图像：

搭建客户端和服务端，获取用于相互连接的通讯传输网络作为图像传输方式，该通讯传输网络包括以下之一或者他们的组合：5G网络、4G网络、局域网、互联网、WI-FI、蓝牙网络和蜂窝数据网络。获取服务端处摄像机采集的原始图像，将其作为图像一，通过无线通讯，将图像一传输到客户端，并实时显示。如图2所示。

划分图像区域：

摄像机采集的原始图像一像素为1920*1200，将上述图像一按像素320*200进行分区，对图像一分成36个区，如图3所示。

获取图像变化域：

当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二将图像二也划分图像区域，并与摄像机采集的原始图像一对比，对比发生差异的区域则为变化域。如图4所示。

传输变化域数据：

客户端和服务端之间相互通讯的数据为上述步骤三的变化域特征像素，将该数据通过TCP协议传输至客户端。当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录此时时间为操作时刻一；手术机器人根据控制指令运动产生变化域，将变化域中特征像素发送回客户端的实时图像，记录此时刻为时刻二；时刻一和时刻二之间的时间差即为变化域特征像素的通讯延迟。

图像补偿至客户端：

将变化域特征像素补偿至客户端实时图像的图像一上，更新后的图像一记录为图像三，图像三作为最新时刻的图像显示于客户端界面上。如图5所示。本发明将原本需要传输的全局图像像素数据减少为仅传输变化域特征像素，极大的降低了医生操作台客户端和远程手术机器人服务端之间的通讯延迟，提高了手术机器人系统的安全性和稳定性。

定义划分图像区域：摄像机采集的原始图像一像素为X*Y，将上述图像一按像素a*b进行分区，对图像一分成N个区。

定义变化域：当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录手术机器人运动后的摄像机图像作为图像二将图像二也划分图像区域，并与摄像机采集的原始图像一对比，对比发生差异的区域则为变化域。

定义变化域特征像素的通讯延迟：客户端和服务端之间相互通讯的数据为上述步骤三的变化域特征像素，将该数据通过TCP协议传输至客户端。当客户端按下相应的手术机器人控制按钮时，记录此时时间为操作时刻一；手术机器人根据控制指令运动产生变化域，将变化域中特征像素发送回客户端的实时图像，记录此时刻为时刻二；时刻一和时刻二之间的时间差即为变化域特征像素的通讯延迟。

定义图像补偿方法：将变化域特征像素补偿至客户端实时图像的图像一上，更新后的图像一记录为图像三，图像三作为最新时刻的图像显示于客户端界面上。本发明将原本需要传输的全局图像像素数据减少为仅传输变化域特征像素，极大的降低了医生操作台客户端和远程手术机器人服务端之间的通讯延迟。

一种通讯传输网络下客户端和服务端之间通讯延迟降低装置、设备及存储介质。所述设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述中的步骤和方法。所述计算机可读存储介质用于存储程序数据，所述程序数据能够被执行用于实现上述中的步骤和方法。

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1、实施例2的更为具体的说明。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。