ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ .........................4
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................5
1 Анализ проблемы обработки медицинских изображений...............................7
1.1 Обзор методов обработки изображений .....................................................8
1.1.1 Типы цифровых изображений ...............................................................8
1.1.2 Пространственные методы обработки изображений ........................11
1.1.3 Частотные методы обработки изображений ......................................29
1.2 Особенности обработки медицинских изображений...............................34
1.3 Постановка задачи проектирования ..........................................................35
2 Проектирование графического редактора для обработки медицинских
изображений .............................................................................................................36
2.1 Разработка концептуальной модели..........................................................36
2.2 Разработка UML-диаграммы компонентов...............................................39
2.3 Разработка графического интерфейса .......................................................41
3 Программная реализация графического редактора для медицинских
изображений .............................................................................................................42
3.1 Программная реализация графического редактора.....................................42
3.2 Оценка качества ..............................................................................................54
3.3 Технические требования ................................................................................55
3.4 SWOT-анализ...................................................................................................56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ..............................................59
ПРИЛОЖЕНИЕ А ....................................................................................................62
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.....................................................................................................65
В настоящее время развитие медицины находится на достаточно высоком
уровне. То, что казалось невозможным несколько лет назад, на сегодняшний
день получает реальное воплощение в жизнь. Современные клиники и
медицинские центры трудно представить без оснащения разнообразным
инновационным оборудованием, используемым для лечения и профилактики
множества заболеваний.
Однако не всегда достаточно иметь медицинское оборудование высшего
класса, чтобы обеспечить лечение пациента. Прежде всего необходимо
правильно установить диагноз, а для этого сотрудник медицинского
учреждения нуждается в достаточном количестве информации, благодаря
которой сможет назначить курс лечения. При установлении диагноза и
проведении лечения врачи все больше полагаются на данные медицинский
исследований, наиболее информативными из которых являются
биомедицинские изображения. Медицинское или диагностическое
изображение представляет собой структурно-функциональный образ органов
человека, который необходим для диагностики заболеваний и изучения
анатомо-физиологической картины организма.
Основной источник медицинской информации, получаемый с помощью
средств лучевой диагностики, можно поделить на две группы: аналоговой и
цифровой медицинский образ. К первой относятся изображения, в которых
заключена информация непрерывного характера, например, пленочная
рентгенограмма, а вторая имеет в своей основе ячеистую структуру,
содержащую информацию в виде цифр; к данной группе можно отнести
снимки, получаемые с помощью компьютерного томографа, цифрового
рентгеновского аппарата. Для хранения медицинских изображений с целью
отслеживания динамики развития заболевания и эффективности лечения
аналоговые снимки оцифровывают. При этом искажается или теряется часть
данных. Изначально цифровые изображения имеют лучшее качество, чем
6
оцифрованные аналоговые снимки. Однако и они не лишены дефектов. Врачу
бывает сложно поставить диагноз по исходному изображению. Поэтому
актуальной задачей является разработка графического редактора для вторичной
обработки медицинских изображений, с помощью которого врач сможет в
ручном, полуавтоматическом или автоматизированном режиме улучшить
качество изображений для более точной диагностики.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение
качества вторичной обработки медицинских изображений персоналом
больницы за счет разработки графического редактора для медицинских
изображений.
Для достижения поставленной цели в выпускной квалификационной
работе необходимо решить следующие задачи:
- провести обзор методов цифровой обработки изображений;
- проанализировать особенности обработки медицинских изображений;
- спроектировать графический редактор для обработки медицинских
изображений;
- реализовать графический редактор для медицинских изображений на
языке высокого уровня.
Объектом является процесс цифровой обработки медицинских
изображений.
Предметом является графический редактор для обработки
медицинских изображений.
Пояснительная записка состоит из введения, трех разделов, заключения и
списка использованных источников.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была
достигнута поставленная цель повышения визуального качества вторичной
обработки медицинских изображений персоналом больницы за счет разработки
графического редактора для медицинских изображений, что подтверждается
оценкой качества обработанных изображений.
Данный проект, являясь адаптированным для работы с различными
типами медицинских изображений, предоставляет возможность медицинскому
персоналу облегчить обработку медицинских снимков.
Графический редактор медицинских изображений для его использования
медицинским персоналом не требует знания специфики работы методов
обработки изображений за счет группировки методов по категориям действий.
Также графический редактор включает в себя только те методы, которые можно
использовать для обработки медицинских изображений, что избавит от
вероятности потери диагностической информации вследствие использования
недопустимых методов.
Преимуществом разработанного графического редактора является
реализация комплексных методов повышения визуального качества
рентгенограмм и выделения костных структур на томограммах, позволяющих в
автоматическом режиме подобрать параметры и запустить обработку
соответствующих изображений. В результате работы данных комплексов по
нажатию одной кнопки осуществляется полная обработка изображения всем
набором методов, заложенных в соответствующую подпрограмму.
Перспективой разработки является добавление в графический редактор
различных комплексных методов, позволяющих обрабатывать, например,
данные ультразвуковых исследований, проводить в автоматическом режиме
распознавание форменных элементов крови и другие задачи по обработке
медицинских изображений.
Балашов,1Е.1П.1Проектирование1информационно-управляющих
систем / Е.П. Балашов, Д.В. Пузанков. - М.: Радио и связь, 1987. – 256 c.
2. Беликова Т.П. Моделирование линейных фильтров для обработки
рентгеновских изображений в задачах медицинской диагностики // Цифровая
оптика. Обработка изображений и полей в экспериментальных исследованиях /
Под ред. В.И. Сифорова и Л.П. Ярославского. – М.: Наука, 1990. – 176 с.
3. Беликова Т.П. Цифровая обработка томограмм и измерение
статистических признаков в задаче ранней дифференциальной диагностики
шаровидных образований легких // Цифровая оптика в медицинской
интроскопии/ Н.И. Яшунская, Е.А. Коган – М.: Ин–т проблем передачи
информ., 1992. – C. 73–88.
4. Бьемон Ж. Итерационные методы улучшения изображений/
Р.Л.1Лагендейк, Р.М. Марсеро – ТИИЭР, 1990. – T.78, № 5. – С. 58–84.
5. Виллевальде А. Ю. Система анализа и обработки медицинских
изображений с малоконтрастными объектами: диссертация кандидата
технических наук: 05.11.17 / Виллевальде Анна Юрьевна; [Место защиты: С.-
Петерб. гос. электротехн. ун-т (ЛЭТИ)].– Санкт-Петербург, 2008. – 143 с.: ил.
РГБ ОД, 61 09-5/297.
6. Вичугова А. А. Методы и средства концептуального проектирования
информационных систем: сравнительный анализ структурного и объектноориентированного подходов / А.А. Вичугова. - М.: Синергия, 2014. - 631 c.
7. Голд Б., Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. / Под ред. А.М.
Трахтмана. – М.: Советское радио, 1973. – 368 с.
8. Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс;
пер. с англ. – М. : Техносфера, 2005. – 1072 с..
9. Гранрат Д.Дж. Роль моделей зрения человека в обработке
изображений // ТИИЭР. – Т. 69. – № 5. – 1981. – С. 65 – 77.Гуров А.А. Вопросы оценки контрастности сюжетных изображений //
Труды ГОИ им. С.И. Вавилова / А.А. Гуров, Н.Н. Порфирьева – т. 44, вып. 178.–
Л. – 1979. – C. 31 – 34.
11. Гуров А.А. Обработка изображений на ЭВМ методами линейной
фильтрации // Труды ГОИ им. С.И. Вавилова / А.А. Гуров, Н.Н. Порфирьева –
Л, 1982. – Вып. 185. – С. 33–50.
12. Ипатова1Э.1Р.1Методологии1и1технологии1системного
проектирования информационных систем. Учебник: моногр. / Э.Р. Ипатова. -
М.: Флинта, 2016. - 300 c.
13. Калинкина Д. Проблема подавления шума на изображениях и видео и
различные подходы к ее решению — Компьютерная графика и мультимедиа:
журнал / Д. Калинкина, Д. Ватолин — № 3(2) — 2005
14. Лабинская Д.Е., Исследование методов предобработки изображений
рентгенограмм / Д.Е. Лабинская, Т.В. Мартыненко — Донецк, ДонНТУ – 2012,
с. 506–511.
15. Литван1Р.И.,. Оптимальное градационное преобразование
изображений. // Техника кино и телевидения / Р.И. Литван, Ю.И. Аверьянов,
Ф.С. Быковская – 1979. – №2. – С. 38 – 41... 27