基于OCR識(shí)別的醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為了幫助患者靈活便捷地領(lǐng)取報(bào)告，更好地保護(hù)患者隱私，本文應(yīng)用光學(xué)字符識(shí)別（OpticalCharacterRecognition， OCR）技術(shù)，完成對(duì)醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先，本文介紹了OCR技術(shù)原理和OCR軟件運(yùn)行原理相關(guān)概念，完成對(duì)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。其次，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)打印驅(qū)動(dòng)、OCR處理、報(bào)告虛擬打印、數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)、條碼識(shí)別管理等多個(gè)模塊，保證系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)效果。最后，測(cè)試系統(tǒng)性能。結(jié)果表明，在OCR技術(shù)應(yīng)用背景下，本系統(tǒng)具有報(bào)告領(lǐng)取時(shí)間靈活、方便快捷、患者隱私保密性強(qiáng)、就醫(yī)流程簡(jiǎn)化、醫(yī)院運(yùn)營(yíng)成本低等特點(diǎn)，符合預(yù)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

關(guān)鍵詞：OCR識(shí)別；醫(yī)院信息化；自助報(bào)告

一、引言

目前，原報(bào)告存在領(lǐng)取困難、領(lǐng)取時(shí)間不靈活、患者隱私信息易泄露等問(wèn)題，不滿(mǎn)足現(xiàn)代化醫(yī)院發(fā)展需求[1]。而醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以解決以上問(wèn)題，該系統(tǒng)運(yùn)用OCR技術(shù)，可以從電子膠片影像信息中智能化識(shí)別患者ID號(hào)、檢查號(hào)[2]。然后，從醫(yī)院信息系統(tǒng)中查找和匹配患者的檢查報(bào)告，并完成存檔工作，保證報(bào)告打印的精確性和高效性。所以，在OCR技術(shù)應(yīng)用背景下，強(qiáng)化對(duì)醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)顯得尤為重要。

二、OCR技術(shù)概述

（一）OCR技術(shù)原理

OCR技術(shù)是指運(yùn)用掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等電子設(shè)備，對(duì)紙上打印好的字符進(jìn)行檢查，然后結(jié)合字符明暗程度，確定其形狀，并采用字符識(shí)別模式，將識(shí)別好的形狀進(jìn)行翻譯，使其翻譯成相應(yīng)的計(jì)算機(jī)文字。OCR技術(shù)應(yīng)用原理包含以下環(huán)節(jié)：

1.文本檢測(cè)。通過(guò)文本檢測(cè)，可以快速識(shí)別和確定所需文字在圖片中的位置信息[3]。

2.文本識(shí)別。文本識(shí)別是指確定文字位置后，精確識(shí)別文字信息。

3.端到端模型檢測(cè)與識(shí)別。該環(huán)節(jié)中，運(yùn)用端到端模型，可以快速尋找和識(shí)別文本位置。

總之，應(yīng)用OCR技術(shù)，可以使專(zhuān)家對(duì)圖片中文字信息的精確化、高效化檢測(cè)和識(shí)別，該技術(shù)在醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值[4]。

（二）OCR軟件運(yùn)行流程

OCR軟件運(yùn)行流程如圖1所示。

1.圖像輸入。輸入圖像時(shí)，選用合適的圖像格式，對(duì)圖像進(jìn)行輸入。

2.二值化處理。應(yīng)用攝像頭，可以拍攝彩色圖像，彩色圖像含有海量的信息量，將該信息量劃分為前景色和背景色。為了確保計(jì)算機(jī)第一時(shí)間快速識(shí)別圖片中的文字信息，需要對(duì)彩色圖片進(jìn)行二值化處理，從而形成二值化圖。在二值化圖中，含有黑色前景信息和白色背景信息[5]。

3.噪聲去除。結(jié)合不同噪聲特征，對(duì)相應(yīng)的文檔信息進(jìn)行去噪處理。

4.傾斜校正。用戶(hù)拍照文檔圖片時(shí)，由于拍照動(dòng)作不規(guī)范，容易出現(xiàn)圖片傾斜問(wèn)題。此時(shí)，利用文字識(shí)別軟件，對(duì)文檔圖片進(jìn)行校正處理。

5.版面分析。版面分析是指對(duì)校正好的文檔圖片進(jìn)行分段落、分行處理。

6.字符切割。利用OCR軟件的字符切割功能，解決字符粘連問(wèn)題[6]。

7.字符識(shí)別。對(duì)切割好的字符進(jìn)行字符內(nèi)容的精確化識(shí)別。

8.為了確保識(shí)別的字符能夠以原文檔排列順序進(jìn)行排列，并輸出到相應(yīng)的文檔中，保證版面恢復(fù)效果。

9.后處理、校對(duì)。結(jié)合特定語(yǔ)言之間的邏輯關(guān)系，校正處理最終文字識(shí)別結(jié)果。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)包含以下三個(gè)層次：

1.展示層。展示層在設(shè)計(jì)時(shí)，采用應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，以保證界面展示實(shí)現(xiàn)效果。該開(kāi)發(fā)工具具有可拓展性高、重用性高等特點(diǎn)。通過(guò)配置可視組件庫(kù)，可以促使編寫(xiě)好的程序變得更有序化，無(wú)需繁瑣地編程標(biāo)簽、對(duì)話(huà)框等部件。另外，該開(kāi)發(fā)工具含有若干個(gè)可重用的部件，方便用戶(hù)對(duì)界面展示效果進(jìn)行調(diào)整。

2.邏輯處理層[7]。業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作，如數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理等。本文系統(tǒng)與醫(yī)院信息系統(tǒng)分別屬于兩套相互獨(dú)立的系統(tǒng)，所以在設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)邏輯層時(shí)，運(yùn)用基于網(wǎng)絡(luò)的模塊化組件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接訪(fǎng)問(wèn)和操作。為了保證該系統(tǒng)具有較高的互動(dòng)性，基于網(wǎng)絡(luò)的模塊化組件平臺(tái)運(yùn)用可拓展置標(biāo)語(yǔ)言，將使用不同編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的不同系統(tǒng)進(jìn)行交互和連接。

3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層在設(shè)計(jì)時(shí)，選用了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，方便系統(tǒng)管理員統(tǒng)一監(jiān)控和管理多個(gè)數(shù)據(jù)表，保證本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)質(zhì)量和效率。

（二）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為方便用戶(hù)實(shí)時(shí)添加、刪除、修改和查看系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，技術(shù)人員要重視對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)門(mén)診病人登記表、門(mén)診醫(yī)生處方表，其中門(mén)診病人登記表包含門(mén)診流水號(hào)、門(mén)診號(hào)、姓名、性別、身份證號(hào)、掛號(hào)類(lèi)別、科室編碼、就診測(cè)試等屬性。門(mén)診醫(yī)生處方表包含醫(yī)生處方號(hào)、開(kāi)處方時(shí)間、詳細(xì)診斷、是否打印過(guò)、收費(fèi)情況等屬性。

四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件時(shí)，重點(diǎn)添加和設(shè)置了兩臺(tái)服務(wù)器，方便系統(tǒng)利用打印工作站發(fā)送300多個(gè)打印請(qǐng)求，并以200MB/S速度進(jìn)行數(shù)據(jù)打印。另外，結(jié)合打印系統(tǒng)軟件，完成對(duì)虛擬打印機(jī)的搭建，并對(duì)CT設(shè)備發(fā)送的數(shù)字圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)接收。此外，還安裝和部署了10臺(tái)自助終端相機(jī)，并將該相機(jī)與打印服務(wù)器進(jìn)行連接，從而達(dá)到實(shí)時(shí)接收和執(zhí)行打印指令的目的，方便患者結(jié)合實(shí)際需要打印報(bào)告。

五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本文系統(tǒng)軟件在設(shè)計(jì)時(shí)選用了瀏覽器/服務(wù)器模式（Browser/Server，B/S）架構(gòu)，包含打印服務(wù)系統(tǒng)和自助取片終端兩個(gè)組成部分。此外，選用了Windows操作系統(tǒng)、Sqlserver2010數(shù)據(jù)庫(kù)。醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)主要是由虛擬機(jī)打印驅(qū)動(dòng)、OCR處理、報(bào)告虛擬打印、數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)、條碼識(shí)別管理等多個(gè)模塊組成。系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。

（一）虛擬機(jī)打印驅(qū)動(dòng)模塊

虛擬機(jī)打印驅(qū)動(dòng)模塊在設(shè)計(jì)時(shí)，需要利用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，TCP/IP）通信模式，將影像數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸和發(fā)送至虛擬膠片打印機(jī)，由該打印機(jī)自動(dòng)生成相應(yīng)的電子膠片，然后對(duì)該電子膠片進(jìn)行存檔。該打印驅(qū)動(dòng)模塊具有雙向通信功能，在本文系統(tǒng)中主要承擔(dān)服務(wù)類(lèi)提供端角色和使用端角色。當(dāng)用戶(hù)需要打印任務(wù)時(shí)，利用服務(wù)類(lèi)提供端可以接收所需要的電子膠片，該電子膠片包含打印排版等信息[8]。當(dāng)取片終端需要提交打印任務(wù)時(shí)，利用服務(wù)類(lèi)使用端，將打印指令發(fā)送和傳輸至取片終端，由取片終端對(duì)含有打印參數(shù)的電子膠片進(jìn)行打印，從而形成相應(yīng)的實(shí)體膠片。

（二）OCR處理模塊

應(yīng)用虛擬打印機(jī)所打印的電子膠片并顯示患者的標(biāo)識(shí)信息，如患者ID號(hào)、患者檢查號(hào)等。電子膠片在進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)期間，需要對(duì)數(shù)據(jù)和影像進(jìn)行合成，使其被統(tǒng)一合成為相應(yīng)的排版信息和灰階影像。虛擬打印機(jī)在具體應(yīng)用中，存在一定的局限性，無(wú)法直接識(shí)別和歸檔處理無(wú)標(biāo)識(shí)信息的電子膠片，而OCR處理模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可以解決以上問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)用OCR技術(shù)，可以從電子膠片中快速識(shí)別出患者ID號(hào)、檢查號(hào)等標(biāo)識(shí)信息，然后利用醫(yī)院信息系統(tǒng)，查找與其對(duì)應(yīng)的患者檢查報(bào)告信息，并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)和歸檔。打印工作站不同，所設(shè)置的標(biāo)識(shí)信息也存在一定的差異。因此，需要將頁(yè)眉添加和設(shè)置至相應(yīng)電子膠片上，并在電子膠片的固定位置標(biāo)注相應(yīng)的標(biāo)識(shí)信息，如患者ID號(hào)、檢查號(hào)等，從而達(dá)到提高OCR識(shí)別準(zhǔn)確率的目的。如果部分OCR無(wú)法識(shí)別電子膠片的標(biāo)識(shí)信息，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出相應(yīng)的提示框，方便相關(guān)人員進(jìn)行手動(dòng)識(shí)別和處理。

（三）報(bào)告虛擬打印模塊

應(yīng)用打印監(jiān)控器，可以自動(dòng)抓取由醫(yī)生工作站書(shū)寫(xiě)的報(bào)告，并將紙質(zhì)報(bào)告轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的PDF文檔，其文檔名稱(chēng)包含患者ID號(hào)、檢查號(hào)等標(biāo)識(shí)信息，應(yīng)用自助打印服務(wù)器，與醫(yī)院信息系統(tǒng)所登記的信息進(jìn)行匹配，以保證報(bào)告最終打印結(jié)果的精確性和高效性。

（四）數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)模塊

該模塊在設(shè)計(jì)時(shí)需要利用SQLServer2010數(shù)據(jù)庫(kù)，完成對(duì)多張數(shù)據(jù)表的構(gòu)建，然后采用視圖的方式，與醫(yī)院信息系統(tǒng)進(jìn)行連接，保證信息表登記的同步性和實(shí)時(shí)性。此外，采用建立關(guān)聯(lián)索引的方式，統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理OCR識(shí)別數(shù)據(jù)、打印影像數(shù)據(jù)、報(bào)告數(shù)據(jù)等，確?；颊邫z查報(bào)告與圖像信息完全相同。

（五）條碼識(shí)別管理模塊

條碼識(shí)別管理模塊內(nèi)部設(shè)置條碼掃描槍?zhuān)?dāng)患者ID條碼掃描后，患者ID條碼自動(dòng)轉(zhuǎn)換為患者檢查ID號(hào)，然后利用數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)患者檢查ID號(hào)、機(jī)器IP地址，數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)模塊對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)一解析處理后，將最終處理結(jié)果傳輸和發(fā)送至自助服務(wù)終端，由自助服務(wù)終端打印和輸出相應(yīng)的報(bào)告。

（六）終端打印管理服務(wù)模塊

終端打印管理服務(wù)模塊包含以下組成部分：

1.工作列表。工作列表用于顯示報(bào)告打印進(jìn)程和狀態(tài)，方便患者以報(bào)告形式進(jìn)行重復(fù)打印，有利于患者及時(shí)補(bǔ)打丟失的報(bào)告。

2.終端監(jiān)控。終端監(jiān)控設(shè)計(jì)目的是方便相關(guān)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控和查看自助打印機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及報(bào)告紙張剩余情況，一旦發(fā)現(xiàn)打印機(jī)出現(xiàn)故障或者報(bào)告紙張使用完畢，相關(guān)人員要在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)其維護(hù)。

（七）自助服務(wù)終端模塊

自助服務(wù)終端模塊采用人機(jī)交互模式，方便患者借助自助相機(jī)屏幕，查看報(bào)告的打印進(jìn)程。通過(guò)掃描ID號(hào)條形碼，完成對(duì)相應(yīng)報(bào)告的打印，在患者領(lǐng)取報(bào)告的同時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)以語(yǔ)言、圖文等形式自動(dòng)提示?；颊咧恍枰柚灾?wù)終端上的掃描功能，掃描檢查報(bào)告對(duì)應(yīng)的ID號(hào)條形碼，即可打印所需報(bào)告。

六、系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

將醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)安裝和部署于放射科中，并安排一名專(zhuān)職人員幫助患者利用該系統(tǒng)自助打印報(bào)告。該系統(tǒng)在近兩年的運(yùn)行中，始終保持正常、穩(wěn)定地運(yùn)行狀態(tài)，不僅創(chuàng)新了報(bào)告打印模式，促使報(bào)告領(lǐng)取變得更加方便化、快捷化，支持多個(gè)科室同時(shí)打印多種報(bào)告，避免患者因打印不同的報(bào)告模式而奔跑于不同的檢查科室。另外，應(yīng)用該系統(tǒng)，可以保護(hù)患者隱私，患者只需要借助自助服務(wù)終端上的掃描功能，掃描檢查報(bào)告對(duì)應(yīng)的ID號(hào)條形碼，即可打印所需報(bào)告，實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者隱私信息保護(hù)的功能。

七、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文應(yīng)用OCR技術(shù)設(shè)計(jì)的醫(yī)院信息化自助報(bào)告系統(tǒng)不僅簡(jiǎn)化了患者打印流程，保證了患者報(bào)告領(lǐng)取的精確性和高效性，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者隱私信息的有效保護(hù)，為患者提供高效、便捷的醫(yī)療服務(wù)。總之，本文系統(tǒng)完全符合實(shí)際應(yīng)用需求，極大地提高了患者的就醫(yī)體驗(yàn)，提升了醫(yī)院服務(wù)水平。

作者單位：倪章靈 福州市第一總醫(yī)院

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