Đồ án tốt nghiệp phần mềm đồ họa 3 chiều ứng dụng trong y tế phim hoạt hình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN * ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PHẦN MỀM ĐỒ HỌA CHIỀU ỨNG DỤNG TRONG Y TẾ - PHIM HOẠT HÌNH Sinh viên thực : Phạm Thị Thanh Hoa Lớp CNPM – K48 Giáo viên hướng dẫn: ThS Lê Tấn Hùng Hà Nội - 2008 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục đích nội dung đồ án: - Xây dựng ứng dụng xử lý ảnh y học web có khả đọc ghi ảnh chuẩn DICOM, thực thao tác xử lý ảnh Các nhiệm vụ cụ thể đồ án: - Nghiên cứu chuẩn ảnh y học DICOM - Tham khảo số phần mềm xử lý ảnh y học, từ rút chức cần có ứng dụng xử lý ảnh y học - Trình bày cơng nghệ sử dụng để xây dựng ứng dụng bao gồm thư viện ngơn ngữ lập trình, mơi trường, kiến trúc thực thi - Trình bày phân tích thiết kế ứng dụng với đặc tả chi tiết chức Lời cam đoan sinh viên: Tôi - Phạm Thị Thanh Hoa - cam kết ĐATN cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn ThS Lê Tấn Hùng Các kết nêu ĐATN trung thực, khơng phải chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả ĐATN Phạm Thị Thanh Hoa Xác nhận giáo viên hướng dẫn mức độ hoàn thành ĐATN cho phép bảo vệ: Hà Nội, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn ThS Lê Tấn Hùng Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các thông tin chuẩn ảnh y học DICOM - Thông tin chung - Lịch sử - Định dạng liệu DICOM Giới thiệu số ứng dụng xử lý ảnh y học từ rút chức ứng dụng xử lý ảnh y học - Các chức xử lý ảnh y học - Một số phần mềm xử lý ảnh y học : Sante DICOM Viewer, RemotEye, FP Image Các công nghệ sử dụng để xây dựng ứng dụng bao gồm thư viện ngôn ngữ lập trình, mơi trường kiến trúc thực thi - Thư viện PixelMed - Thư viện commons-fileupload 1.2 Phân tích thiết kế ứng dụng đặc tả chi tiết chức - Kiến trúc hệ thống: biểu đồ Use-case, thiết kế giao diện, kiến trúc thực thi theo mô hình AJAX cơng nghệ Web 2.0 - Đặc tả chi tiết chức năng: upload ảnh, thay đổi kích thước, quay, lật, tăng độ sáng, làm mờ, làm sắc, làm nổi, phát biên, đọc thông tin tag Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM ABSTRACT OF THESIS Basic info about medical image DICOM norms - Introduce - History - The DICOM format Introduce a number of medical image processing Applications from which the deinterleave main features for a medical image processing application - Main features for a medical image processing application - A number of medical image processing Applications: Sante DICOM Viewer, RemotEye, FP Image The technologies be used to builds the application include the program language libraries, the environment and archietecture realize - Program language libraries: PixelMed - Program language libraries: commons-fileupload 1.2 Parse and design the application and describe the functions - System Archietecture: Use-case diagram, design the interface, the archietecture realize according to the model AJAX for Web 2.0 technology - Describe the functions: upload, rotate, zoom, flip, blur, sharpen, edge, brightness, show tag info MỤC LỤC Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM CHƯƠNG : ẢNH Y HỌC I Giới thiệu chung : II Lịch sử : III Định dạng liệu DICOM: CHƯƠNG 2: XỬ LÝ ẢNH Y HỌC 11 I Các chức xử lý ảnh y học: 11 Thay đổi độ tương phản .11 Hiệu ứng phát biên .12 Hiệu ứng mài 13 Hiệu ứng lật ảnh 14 Hiệu ứng quay ảnh .15 Hiệu ứng thay đổi kích thước ảnh 16 Hiệu ứng kính lúp .17 Hiệu ứng làm mờ 18 Hiệu ứng làm 19 10 Hiệu ứng trừ ảnh .20 11 Hiệu ứng loại bỏ 21 12 Chuyển định dạng ảnh 22 13 Hiệu ứng thay đổi độ sáng 22 14 Cân biểu đồ 23 15 Lấy thông tin header 24 II Một số phần mềm xử lý ảnh y học 24 Sante DICOM Viewer 24 RemotEye 25 FP Image 27 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ 28 I Các thư viện 29 1.PixelMed .29 2.commons-fileupload 1.2 39 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG .45 I Kiến trúc hệ thống 45 Biểu đồ Use- case .45 Thiết kế giao diện .46 Kiến trúc thư viện chương trình 47 Mô hình thực 50 II Đặc tả chi tiết chức .50 Upload ảnh 50 Thay đổi kích thước 57 Quay ảnh 58 Lật ảnh .68 Làm mờ 72 Làm sắc 74 Làm 76 Phát biên .78 Tăng độ sáng 81 10 Kính lúp 83 Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM 11 Thông tin header .87 CHƯƠNG : KẾT QUẢ / ĐÁNH GIÁ 89 I Kết .89 II Đánh giá .89 Ưu điểm 89 Nhược điểm 89 Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM CHƯƠNG : ẢNH Y HỌC I.Giới thiệu chung : Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) tiêu chuẩn để bắt tay, lưu trữ, in ấn thu/nhận hình ảnh y tế Tiêu chuẩn bao gồm việc định nghĩa cấu trúc tập tin giao thức truyền thông tin Giao thức truyền thông tin giao thức ứng dụng sử dụng tảng TCP/IP để giao tiếp lẫn hệ thống Các tập tin DICOM trao đổi lẫn hệ thống hệ thống có khả thu nhận hình ảnh liệu bệnh nhân theo định dạng DICOM Tiêu chuẩn DICOM cho phép việc tích hợp dễ dàng máy thu nhận hình ảnh, server, trạm làm việc (workstation), máy in thiết bị phần cứng khác có nối mạng từ nhà sản xuất khác vào hệ thống PACS Các thiết bị khác kèm bảng đáp ứng tiêu chuẩn DICOM để làm rõ lớp dịch vụ mà thiết bị hổ trợ DICOM chấp nhận rộng rãi bệnh viện phòng khám II.Lịch sử : DICOM có phiên thứ , phát triển nắm giữ quyền Hiệp hội ngành Chẩn Đốn hình ảnh Hoa Kỳ (ACR) Hiệp hội Các nhà sản xuất Điện-Điện tử Hoa Kỳ (NEMA) Vào năm 1988 phiên thứ hai phát hành Đây phiên chấp nhận rộng rãi nhà sản xuất Hình ảnh truyền qua sợi cáp DICOM 50 chân Vào gặp thường niên RSNA vào năm 1990, sản phẩm thương mại hổ trợ ACR/NEMA 2.0 giới thiệu GE Healthcare công ty tên Vortech (sau mua Eastman Kodak) Không lâu sau phiên thứ phát hành với nhiều cải tiến Một vài phần mở rộng cho ACR/NEMA 2.0 thiết lập, Papyrus (được phát triển Đại học Y Dược Geneva, Thụy Sĩ) SPI (Standard Procduct Interconnect) Chuẩn liên kết nối thiết bị (được phát triển Siemens Medical Solutions Philips Medical Systems) Năm 1992, phiên thứ ba mắt đổi tên thành DICOM Nhiều lớp dịch vụ định nghĩa, tính hỗ trợ lớp mạng thêm vào bảng đáp ứng điều kiện DICOM giới thiệu III Định dạng liệu DICOM: Định dạng liệu DICOM khác so với định dạng khác nhóm thơng tin tích hợp vào bên tập tin DICOM Do đó, tập tin X-quang phổi theo định dạng DICOM chứa thông tin tên bệnh nhân, mã ID bệnh nhân, hình ảnh khơng bị thất lạc thông tin Một đối tượng liệu DICOM bao gồm thuộc tính họ tên, mã ID,v.v bao gồm thuộc tính đặc biệt chứa liệu pixel hình ảnh Một đối tượng DICOM chứa thuộc tính chứa đựng liệu pixel ảnh Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM Trong nhiều mơ hình , tương ứng với ảnh đơn Tuy nhiên , ý thuộc tính chứa đựng nhiều “khung” , cho phép việc lưu trữ thành vòng hoăc liệu đa khung khác Ví dụ khác liệu NM, ảnh NM định nghĩa ảnh đa khung đa chiều Trong trường hợp liệu ba hay bốn chiều đóng gói đối tượng DICOM đơn Dữ liệu pixel nén cách sử dụng nhiều tiêu chuẩn đa dạng, bao gồm JPEG, JPEG Lossless, JPEG 2000, Run-length encoding (RLE) Việc nén LZW (Zip) sử dụng cho tồn tập liệu (khơng liệu pixel) thực Định dạng giống sử dụng cho tất ứng dụng, kể mạng cách dùng tệp , ghi vào tệp, thông thường " đầu mục " thực (chứa đựng chép vài thuộc tính khóa chi tiết ứng dụng ghi nó) bổ sung Các tập tin DICOM chứa phần đầu mục , phần thông tin liệu ảnh , thể SOP đơn Phần đầu mục chiếm 128 byte đầu, đặc tính DICM, viết hoa Ban đầu chứa tồn giá trị khơng sử dụng (đơi ứng dụng sử dụng cho liệu sở hữu) Theo sau đầu mục thông tin liệu ảnh Phấn theo định dạng tệp đánh dấu, chứa đựng thông tin tệp , số seri đối tượng nghiên cứu bệnh nhân mà thuộc Thơng tin thường xuyên phân tích sử dụng liệu số hóa hệ thống PACSvà tài liệu lưu trữ Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM Hình 1.1- Các tag định dạng liệu DICOM Trong mơ hình DICOM, bệnh nhân có N đối tượng nghiên cứu (đôi tham chiếu tới sát hạch hay thủ tục) Mỗi nghiên cứu gồm có N seri Một seri nói chung kiểu đặc biệt (mơ thái) liệu, hay vị trí bệnh nhân thiết bị thu nhận Mỗi seri chứa đựng N thể đối tượng DICOM ( đa số thơng thường hình ảnh , có báo cáo, đối tượng sóng v v.) Tất thông tin chứa đựng đối tượng DICOM nghiên cứu Bởi vậy, nghiên cứu thực bệnh nhân, chứa đựng seri , seri có 10 thể hiện, tất thể chứa đựng thông tin bệnh nhân nghiên cứu đầu mục Các thể chứa thông tin seri mà có , giống với thơng tin thể Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM Hình 1.2-Mơ hình thơng tin Như đề cập, bên đầu mục nhiều phần tử liệu chứa tag Một vài phần tử có giá trị đơn, kiểu liệu khác Những phần tử lồng vào, chứa đựng phần tử liệu Đó gọi chuỗi Ngồi ra, xảy tạo tag mình, chứa đựng phần tử liệu tự định nghĩa Đây gọi nhãn riêng tư, thường không nhận biết ứng dụng khác đọc tệp DICOM Những nhãn riêng tư hữu ích muốn truyền tải thông tin không định nghĩa chuẩn DICOM, để đọc thể khác ứng dụng người dùng ứng dụng khác người dùng viết Phạm Thị Thanh Hoa – K48 – Lớp CNPM