[发明专利]在频谱捷变无线电设备之间传输图像而无需重传图像的系统和方法

说明书

本发明涉及图像处理，特别是涉及在频谱捷变无线电设备(spectrum agile radio device)之间传输图像而无需重传图像数据的系统和方法。

远程放射学和图像存档和通信系统(PACS)受益于高速网络和高效协议，如传输控制协议/网络协议(TCP/IP)，其可以无瑕疵地(即没有任何数据损失地)和及时地传递图像。TCP是TCP/IP网络中的一个主要协议。TCP使得两台主机能够建立连接并交换数据流。TCP保证数据的传递，也保证分组以与其发送顺序相同的顺序传送。然而，这些要求对无线网络来说却是毫无弹性的。例如，对没有数据损失的完美数据传递的严格要求阻碍了在无线网络之上使用某类放射学应用。这些应用运行在低带宽和低噪声频谱的无线环境中。而且，这些应用并不需要呈现完美的图像以便让医务人员对有关患者进行临床观察与诊断，例如，使用胸部X射线图像检查管子在患者胸部的位置。

图像采用编码算法进行传送，该编码算法控制来自图像的像素放置在分组/帧中的位置。图像一般编码为包含互相邻接的像素的分组，并且这些分组以逐行方式顺序传送。给定分组的丢失将导致所显示图像中整行的丢失，或者，如果相邻的分组丢失，那么就会出现所显示图像的局部区域模糊。如图1(a)到1(d)所示，所显示图像中的丢失的确切本质，依赖于所使用的编码算法的类型，例如基于光栅(raster)的编码(图1(a))、基于方块的编码(图1(b))、随机分散编码(图1(c))或规则分散编码(图1(d))。在每个图中，数据丢失都以阴影区域X表示。如果丢失发生在与诊断有关的区域，那么至关重要的信息可能会丢失，这可能会导致医学误诊。

无线协议可能会因为传送中的错误而在任何时候丢失分组/帧。事实上帧丢失常常是“突发”的，即，两个或更多紧挨着的分组丢失。无线协议使用不同的机制恢复数据丢失。这些机制的例子有重发肯定应答(PAR)和自动重发请求(ARQ)。这些机制涉及被破坏的或未收到的帧的重传。然而，重传将引起数据吞吐量的降低。这种数据吞吐量的降低在含噪传送环境中变得更加显著。

图2是肯定应答和帧重传的范例协议的示意图。参照图2，“图像源”发送帧1，设定超时定时器，并等待两事件中的一个发生。第一个事件是从“图像目的地”接收到一个包含对接收到帧1的肯定应答的帧。接下来，图像源重复设定超时定时器的过程并发送帧2。图像源所等待的第二个事件是超时定时器到期。这允许图像源认识到，到现在为止，正确接收帧1的应答没有收到。结果，图像源基于没有接收到应答而重传帧1。更加复杂的错误控制机制也是已知的。然而，帧的重传仍然是个耗时的过程。而且，在无线环境中，错误总是极易发生。

本发明是用于在频谱捷变无线电设备之间传输图像而无需重传图像数据的系统和方法。本发明的系统和方法对分组进行编码和送传，以使允许传送中丢失的图像数据的有效恢复而无需重传数据。

替代编码包含相邻像素的分组和将它们逐行传送，本发明的系统和方法对包含来自帧的非相邻区域的像素的分组进行编码和传送。结果，发生的任何丢失都将分布在整个图像之中而不是在特定的行或者图像的独立区域中。可供利用的数据恢复的选项在如下文章中有描述：Turner等人，“Image Transfer：an end-to-end design(图像传输：端到端设计)”，SIGGCOMM’92，马里兰州巴尔的摩，1992年8月。

本发明的发明人观察到可以容许高达15％的图像数据丢失而不会影响图像数据的诊断可靠性。作为本发明的发明人所进行的研究的一部分，请放射线医师分别察看0％、15％和25％的图像数据丢失的个别乳腺X射线照片图像。然后，放射线医师报告块病变或微小钙化簇的存在与否。该研究使用了包含很小的微小钙化簇的乳腺X射线照片图像。微小钙化簇足够小，以至如果发生分组丢失，那么个别的微小钙化甚至整个簇的显著部分将从图像中消失。这可能导致放射线医师不能检测到病变，或者，即使检测到，也可能导致放射线医师错误地确定病变是良性而不是恶性的。研究表明，高达15％数量的分组丢失(即，丢失的分组没有重传)不会影响放射线医师诊断准确度。