Помощь студентам в учебе
АНАЛИЗ, ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СЖАТИЯ ТОМОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ
|
СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Изучение проблемы сжатия томографических данных и существующих
подходов ее решения 8
1.1 Общие сведения о томографии 8
1.2 Обзор методов сжатия данных без потерь 10
1.3 Определение цели и задач исследования 17
2 Разработка комплексного метода сжатия томографических данных 19
2.1 Вербальное моделирование комплексного метода 19
2.2 Проектирование процессов комплексного метода 29
3 Программная реализация комплексного метода сжатия томографических
данных 36
3.1 Формулировка требований к программному средству 36
3.2 Разработка компонентов программного средства 37
3.3 Порядок работы с программным средством 39
3.4 Сравнительный анализ результатов сжатия томографических данных .... 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Изучение проблемы сжатия томографических данных и существующих
подходов ее решения 8
1.1 Общие сведения о томографии 8
1.2 Обзор методов сжатия данных без потерь 10
1.3 Определение цели и задач исследования 17
2 Разработка комплексного метода сжатия томографических данных 19
2.1 Вербальное моделирование комплексного метода 19
2.2 Проектирование процессов комплексного метода 29
3 Программная реализация комплексного метода сжатия томографических
данных 36
3.1 Формулировка требований к программному средству 36
3.2 Разработка компонентов программного средства 37
3.3 Порядок работы с программным средством 39
3.4 Сравнительный анализ результатов сжатия томографических данных .... 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Одним из результатов информатизации общества является возникновение и повсеместное распространение такого понятия, как телемедицина [1].
Телемедицина - направление медицины, основанное на применении современных коммуникационных технологий для оказания удаленной медицинской помощи и проведения консультаций [2]. Соответственно, удаленное взаимодействие предполагает уменьшение объема передаваемых файлов, например, за счет сжатия информации.
Объектом исследования является процесс сжатия томографических данных.
В качестве предмета исследования выступает комплексный метод сжатия томографических данных.
Цель магистерской диссертации заключается в уменьшении объема томографических данных за счет разработки комплексного метода сжатия без потерь.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
- изучить проблемы сжатия томографических данных;
- исследовать существующие методы сжатия информации без потерь;
- разработать метод сжатия томографических данных с учетом особенностей обрабатываемой информации и описать его с помощью диаграмм бизнес-процессов;
- реализовать программное средство на основе разработанного метода сжатия томографических данных, протестировать его на наличие возможных ошибок и устранить их;
- описать порядок работы с программным средством в текстовой и иллюстративной форме;
- произвести анализ результатов разработки.
Научная новизна работы заключается в разработке нового метода, который позволяет уменьшить объем томографических данных в большей степени, чем существующие подходы.
В процессе развития телемедицины может возникнуть проблема, связанная с уменьшением скорости передачи информации из-за большого объема передаваемых данных [1]. Кроме того, серьезной проблемой является долгосрочное хранение результатов томографических исследований для оценки эффективности проводимых лечебных процедур и контроля состояния пациента в динамике [3]. Таким образом, необходимо уменьшать объем информации с технической точки зрения, но при этом сохранять «медицинскую» информацию, заключенную в томограммах, в чем заключается актуальность работы.
Структура магистерской диссертации включает введение, 3 раздела, заключение, список использованных источников и 1 приложение.
Первый раздел посвящен обобщению сведений о томографии и методах сжатия данных без потерь, определению цели и задач исследования.
Во втором разделе представлено вербальное моделирование комплексного метода сжатия томографических данных и проектирование его процессов в методологиях DFD, IDEF0, STD.
Третий раздел содержит функциональные и эксплуатационные требования к программному средству для сжатия томографических данных комплексным методом, описание реализации программного средства и порядка работы с ним, а также сравнительный анализ результатов сжатия.
В приложение вынесен исходный код.
Общий объем магистерской диссертации - 70 страниц. Магистерская диссертация содержит 39 рисунков, 3 формулы, 4 таблицы, 40 использованных источников.
Телемедицина - направление медицины, основанное на применении современных коммуникационных технологий для оказания удаленной медицинской помощи и проведения консультаций [2]. Соответственно, удаленное взаимодействие предполагает уменьшение объема передаваемых файлов, например, за счет сжатия информации.
Объектом исследования является процесс сжатия томографических данных.
В качестве предмета исследования выступает комплексный метод сжатия томографических данных.
Цель магистерской диссертации заключается в уменьшении объема томографических данных за счет разработки комплексного метода сжатия без потерь.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
- изучить проблемы сжатия томографических данных;
- исследовать существующие методы сжатия информации без потерь;
- разработать метод сжатия томографических данных с учетом особенностей обрабатываемой информации и описать его с помощью диаграмм бизнес-процессов;
- реализовать программное средство на основе разработанного метода сжатия томографических данных, протестировать его на наличие возможных ошибок и устранить их;
- описать порядок работы с программным средством в текстовой и иллюстративной форме;
- произвести анализ результатов разработки.
Научная новизна работы заключается в разработке нового метода, который позволяет уменьшить объем томографических данных в большей степени, чем существующие подходы.
В процессе развития телемедицины может возникнуть проблема, связанная с уменьшением скорости передачи информации из-за большого объема передаваемых данных [1]. Кроме того, серьезной проблемой является долгосрочное хранение результатов томографических исследований для оценки эффективности проводимых лечебных процедур и контроля состояния пациента в динамике [3]. Таким образом, необходимо уменьшать объем информации с технической точки зрения, но при этом сохранять «медицинскую» информацию, заключенную в томограммах, в чем заключается актуальность работы.
Структура магистерской диссертации включает введение, 3 раздела, заключение, список использованных источников и 1 приложение.
Первый раздел посвящен обобщению сведений о томографии и методах сжатия данных без потерь, определению цели и задач исследования.
Во втором разделе представлено вербальное моделирование комплексного метода сжатия томографических данных и проектирование его процессов в методологиях DFD, IDEF0, STD.
Третий раздел содержит функциональные и эксплуатационные требования к программному средству для сжатия томографических данных комплексным методом, описание реализации программного средства и порядка работы с ним, а также сравнительный анализ результатов сжатия.
В приложение вынесен исходный код.
Общий объем магистерской диссертации - 70 страниц. Магистерская диссертация содержит 39 рисунков, 3 формулы, 4 таблицы, 40 использованных источников.
В процессе работы над магистерской диссертацией изучена проблема хранения томографических данных, проведен анализ существующих методов сжатия данных без потерь и предложен собственный комплексный метод сжатия томографических данных.
В магистерской диссертации использованы следующие методы исследования:
- системный анализ проблемы сжатия томографических данных;
- моделирование процессов комплексного метода сжатия;
- сравнение результатов сжатия томографических данных комплексным методом и другими существующими подходами.
В итоге разработан комплексный метод сжатия без потерь томографических данных на основании модифицированного RLE-алгоритма, дельта-кодирования и адаптивного метода Хаффмана, благодаря чему достигнута цель исследования по уменьшению объема томографических данных.
Для достижения поставленной цели выполнены следующие задачи:
- изучены проблемы сжатия томографических данных;
- исследованы существующие методы сжатия информации без потерь;
- разработан метод сжатия томографических данных с учетом особенностей обрабатываемой информации;
- разработанный метод описан с помощью диаграмм бизнес-процессов;
- реализовано программное средство на основе разработанного метода сжатия томографических данных;
- описан порядок работы с программным средством в текстовой и иллюстративной форме;
- произведен анализ результатов разработки.
Применение комплексного метода обеспечивает сокращение времени и стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях за счет более компактного размещения информации на диске ввиду устранения межэлементной и межкадровой избыточности томографических данных, адаптации под полутоновое изображение и специфический размер томограмм.
Сжатие томографических данных комплексным методом обеспечивает уменьшение объема занимаемой памяти в 6,30 раз, что значительно превосходит результаты сжатия аналогичных данных существующими архиваторами. Так, файлы архивации в форматах *.ZIP, *.RAR, *.7Z больше файла в формате *.KMSTD (результат программной реализации комплексного метода) на 41,43%, 31,48%, 10,55% соответственно, а значит комплексный метод сжатия томографических данных более эффективен.
Использование программной реализации комплексного метода сжатия томографических данных возможно как в медицинских учреждениях (для хранения томограмм пациентов в оптимизированном виде), так и на персональных компьютерах пациентов (для передачи томографических данных по каналам связи в рамках онлайн-консультаций).
В качестве перспектив развития программного средства для сжатия томографических данных комплексным методом можно указать такие нереализованные возможности, как обработка непосредственно томограмм в формате DICOM, выполнение программы по действиям из контекстного меню при нажатии правой кнопки мыши.
В магистерской диссертации использованы следующие методы исследования:
- системный анализ проблемы сжатия томографических данных;
- моделирование процессов комплексного метода сжатия;
- сравнение результатов сжатия томографических данных комплексным методом и другими существующими подходами.
В итоге разработан комплексный метод сжатия без потерь томографических данных на основании модифицированного RLE-алгоритма, дельта-кодирования и адаптивного метода Хаффмана, благодаря чему достигнута цель исследования по уменьшению объема томографических данных.
Для достижения поставленной цели выполнены следующие задачи:
- изучены проблемы сжатия томографических данных;
- исследованы существующие методы сжатия информации без потерь;
- разработан метод сжатия томографических данных с учетом особенностей обрабатываемой информации;
- разработанный метод описан с помощью диаграмм бизнес-процессов;
- реализовано программное средство на основе разработанного метода сжатия томографических данных;
- описан порядок работы с программным средством в текстовой и иллюстративной форме;
- произведен анализ результатов разработки.
Применение комплексного метода обеспечивает сокращение времени и стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях за счет более компактного размещения информации на диске ввиду устранения межэлементной и межкадровой избыточности томографических данных, адаптации под полутоновое изображение и специфический размер томограмм.
Сжатие томографических данных комплексным методом обеспечивает уменьшение объема занимаемой памяти в 6,30 раз, что значительно превосходит результаты сжатия аналогичных данных существующими архиваторами. Так, файлы архивации в форматах *.ZIP, *.RAR, *.7Z больше файла в формате *.KMSTD (результат программной реализации комплексного метода) на 41,43%, 31,48%, 10,55% соответственно, а значит комплексный метод сжатия томографических данных более эффективен.
Использование программной реализации комплексного метода сжатия томографических данных возможно как в медицинских учреждениях (для хранения томограмм пациентов в оптимизированном виде), так и на персональных компьютерах пациентов (для передачи томографических данных по каналам связи в рамках онлайн-консультаций).
В качестве перспектив развития программного средства для сжатия томографических данных комплексным методом можно указать такие нереализованные возможности, как обработка непосредственно томограмм в формате DICOM, выполнение программы по действиям из контекстного меню при нажатии правой кнопки мыши.