(для работы с
программой)
Фергана.
Программа
предназначена для автоматизации обработки изображении фации биологических
жидкостей и анализ фации в качественной и количественной характеристики
рисунков для диагностики болезни.
Обеспечивает:
·
определение зоны кристаллографических фаций
·
определить и выделить формы и структуры кристаллов
·
распознавания линий и углов на изображении
·
распознавания края изображения
·
измерение площади кристаллов
·
измерения длины фигур
· формирование и накопление патологических
маркёров кристаллографических фаций
Разработчик: Абдуманонов А.А
Email: externet@inbox.ru tel: +9989 3 270 81 79
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Термины
AMI – Analyses of medical images.
ИБ – история болезни.
БД – база данных.
БЖ - кристаллы биожидкостей.
ПО - предметная область.
RGB - красный, зеленый, синий.
CD – лазерный CD диск.
IEV
-
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Введение
В программе
ASD© “EXTERNET AMI systems” нами разработаны такие методы обработки
изображений, как: геометрические (например, поворот, масштаб, урезание),
морфологические (дилатация, эрозия), преобразования цветных изображений
(негатив, гамма, сглаживание), изображений в градациях серого (преобразование
Лапласа, пороговое, нахождение границ), а также операции по работе с
измерениями (поиск контуров) и с фоном (выравнивание освещенности,
восстановление, удаление фона). Кроме того, программное обеспечение для обработки
изображений в EXTERNET AMI systems имеет такую функцию, как автоматический
поиск объектов на изображении. Интерфейс нашей программы показан на рис. 3.
В этой
' "Analyses of medical
images" Externet - AMI systпрограмме можно определить параметры
зоны кристаллографических фаций,
формы и структуры кристаллов,
распознавания линий и углов на изображении, распознавание края изображения,
площади кристаллов, измерения длины фигур и т.д.
Создана база
знаний маркеров биологических жидкостей различной формы и база данных
параметров и изображений кристаллографических фаций, по которым в дальнейшем
будет проводиться автоматическое распознавание исследуемых маркеров. База
данных позволяет также: производить быстрый просмотр всего содержимого базы
данных; осуществлять поиск информации по запросу; просматривать статистику по
конкретному пациенту и измерению изображения кристаллографических фаций.
В программе “
EXTERNET AMI systems” предусмотрено как ручное, так и автоматическое
выделение интересующих объектов (патологических маркеров БЖ, клеток, ядер и
т.п.). Программа позволяет:
-Предварительно обработать изображение биологического
препарата, полученного при микроскопии в автоматическом режиме для устранения
дефектов, полученных в результате оцифровки, наблюдаемых при микроскопическом
анализе картины;
- Разобрать автоматически морфологически растровый фрагмент
фаций жидкости из брюшной полости на структурные составляющие. Под структурными
составляющими понимаются радиальные зоны (центральная, периферийная и
переходная);
-Измерить количественные характеристики, описывающие
особенности
' "Analyses of medical
images" Externet - AMI systтекстуры выделенных зон фации. Выделение
количественного критерия
позволит фиксировать не ярко
выраженные отличия, характерные для фации в промежуточном состоянии;
-Возможность
обрабатывать массивы биологических образцов в автоматическом режиме;
-Предварительно
фильтровать исследуемые объекты заданием параметров «Размер» и «Округлость»;
-Автоматически разделять слипшиеся частицы с помощь
встроенной функции, если отдельные частицы различимы и касаются друг друга с
небольшим перекрытием площади;
-Разделять изображения на каналы на RGB (красный, зеленый и
синий) или по цветам, присутствующим на изображении (из цветовой гаммы
препарата);
-Автоматизировать
измерения: «Процент количества» и «Фазовый анализ»;
-Выделять и
измерять объекты однородного цвета на самом изображении или на 2-битовые
изображении объектов масок инструментом
«волшебная палочка»;
-
Имеется функция расширенного фокуса для объёмных объектов;
-
Осуществлять классификацию объектов и статистическую обработку
результатов измерений встроенными средствами обработки;
'
"Analyses of medical images" Externet - AMI syst- Осуществлять
передачу данных в MS Excel для дополнительной обработки;
-Работать с файлами, хранящимися на
компьютере и с буфером обмена; -Сохранять обработанные снимки в форматах JPEG,
BMP, TIFF.
Современный мир
информационных технологий трудно представить себе без использования баз данных.
Практически все системы в той или иной степени связаны с функциями
долговременного хранения и обработки информации.
База данных
(БД) – это машинное средство накопления и хранения, а также организации
больших массивов данных, на основе которых решаются все задачи некоторой
предметной области (ПО). Назначение базы данных -– отображать текущие данные о
предметной области. Поэтому БД должна иметь возможность накапливать, хранить и
обновлять данные, а также предоставлять различным категориям пользователей
быстрый доступ к требующимся данным.
Таким образом,
база данных будет содержать информацию из предметной области, которую необходимо
хранить и обрабатывать с помощью компьютера.
Формализация
данных и способы доступа к ним, обеспечиваются определенной СУБД, называемой
моделью данных. С ростом популярности СУБД появились множество различных
моделей данных. У каждой из них имеются достоинство и недостатки, которые дают
возможность развития новых моделей данных. Для формализация БД кристаллов
биожидкостей (БЖ) создана БД с следующими таблицами:
PassData- Паспортные данные пациента;
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
CaseRecords-Лист (осмотр) истории болезни
пациента;
Markers- Паспортные данные маркеров БЖ (библиотека
маркеров);
ZnanieMarker- Появление маркеров БЖе различных
патологиях;
ParamPicMarker- Описание найденного маркера в БЖ
пациента;
PicInfo – Информация о изображении кристаллов БЖ
пациентов;
LabAnaliz – Лабораторные анализы пациента;
ZnanieLab- Критерии лабораторных анализов в
патологических состояниях;
AnalizPic-
Сравнительный анализ полученных результатов лабораторных анализов и
компьютерной обработки кристаллов БЖ;
Result- Конечный результат;
Рис. 1 Даталогическая модель
данных БЖ.
Рис. 2. Структурная схема
информационных потоков автоматизированной системы
Таким образом,
разработанная нами компьютерная технология и программное обеспечение позволят
создать формализованную базу данных обследованных больных, их клинические и
лабораторные показатели, а также оцифрованных фаций их биожидкостей, и в
конечном итоге осуществить автоматизированное определение качественных и
количественных морфологических показателей фации биожидкостей.
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Содержание.
1.
Инсталляция программы
2.
Управление и
манипуляция рисунком БЖ.
3.
Применения разных
эффектов, морфологичиские и другие фильтры.
4.
Список пациентов
и их ИБ.
5.
Панель
инструментов
6.
Эффекты
7.
Анализ
8.
Help & About
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Инсталляция программы
Для инсталляции
программы запускаем файл с диска CD “setup.exe” и отвечаем на обычные вопросы
инсталляции.
После установки
в разделе «Все программы» создаётся раздел “Analyses of medical images”
и из раздела выбираем икону “Analyses med images”
(рис-1).
Для выбора
рисунков БЖ пациента делается двойной щелчок мышки в таблице 2-Пациенты
и в нижней таблице появится 4-ИБ пациента с
лабораторно-биохимическими анализами пациента. После выбора из таблицы 4-ИБ
пациента в разделе 5-Выбор рисунков БЖ пациента появятся
полученные рисунки БЖ пациентов. При выборе нужного рисунка с мышкой в разделе 5-Выбор
рисунков БЖ пациента в рабочей области программы (7рабочий област
рисунка БЖ) появится рисунок БЖ.
(Программа имеет
БД для анализа рисунков БЖ пациентов. В БД для получения динамики изменения и
их сравнения о ходе лечения болного. Но, в программе можно работать с рисунками
БЖ не в БД. Для этого в главном меню выбираем раздел Files/Open File..
(рис. 4). В режиме Open File.. полученные результаты и
измерительные данные рисунка БЖ не сохраняются.
)
'
"Analyses of medical images" Externet - AMI systРис. 4. Открит файл рисунка БЖ.
Управление
и манипуляция рисунком БЖ.
После появления
или открытия рисунков БЖ в рабочей области можно манипулировать или управлят,
изменит масштаб рисунка, приминит разные еффекти, морфологичиские и другие
фильтры, сделать измерение (длину, угол, прошадь и т.д.).
Измерения
и масштабирование рисунка БЖ.
Для измерения рисунка БЖ в программе создан раздел Measurement
(рис.5.).
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Рис. 5. Измериения и масштабирование.
Measureit (Ctrl+M) - изменения
рисунка БЖ в мм, результат измерения
виден в конечной точке курсора
мышки в виде hinta , после отпускания левой кнопки мышки hinta
станут невидимыми.
Ruler (Ctrl+R)
- изменение рисунка БЖ в мм, результат в виде рулетки, результат измерения показан
в точке а.б. после измерения одной области
можно ещё создать измерения . После
создания измерения с помощью Ruler можно изменить положение а,б.,
для этого надо из Popup
(зайти меню проявляется при нажати правой кнопки
мышки) (рис.6.)
Рис. 6. Popup (меню появляющиеся при
нажатии правой кнопки мышки) меню.
надо выбрать раздел Select/Object, выбрать
нужную точку из Ruler и ставим в нужное
положение. При выборе из 5-Выбор рисунков БЖ пациента другого
рисунка БЖ измерение автоматически исчезает.
Area (Ctrl+A) - изменения площади
выделенного из рисунка БЖ
'
"Analyses of medical images" Externet - AMI syst
. Для этого надо выделит область из рисунка БЖ.
Выделения можно создать в разделе Select (Lasso,
Rectangle, Circle, Poligon, Color/(Inclusie,Exclusive,Global)).
Результат измерения виден в конечной точке курсора мышки в виде hinta , при
изменении выделения результат измерения в hinta не изменятся. Отменить
выделения выполняются с помощью раздела Deselect (Ctrl+D).
Angle (Ctrl+U) - изменения углов из рисунка БЖ
в Со . Результат измерения вида в виде углов от точки
а.б.. После измерения одной области можно ещё изменит как в Ruler.
Zoom Out (Ctrl++) – для увеличения
масштаба рисунка БЖ.
Zoom In (Ctrl+-) - для уменьшения
масштаб рисунка БЖ.
Применения разных эффектов, морфологичиские и другие фильтры
Применения эффектов на рисунках БЖ даёт возможность визуального анализа
рисунков для получения нужных результатов и выводов (рис. 7.).
Рис. 7. Окно просмотра эффектов и
фильтров.
Для анализа
снимка кристаллографических фаций БЖ часто требуется предварительно его
отредактировать или применить разные фильтры исходя от задачи. В основном для
этого настраивают яркость и контраст фотографии, используют операцию
гамма-коррекции, а также алгоритмы обработки полутоновых изображений и многое другое (рис. 8.).
Возможности
применения данного метода обработки изображений нами предусмотрены в
программе EXTERNET AMI systems. К тому же, с помощью преобразований для работы
с фоном, предлагаемых этой системой, с изображений кристаллографических фаций
БЖ можно удалять артефакты, а фильтр автоматического поиска объектов позволяет
найти и выделить интересующие области на изображении. Помимо перечисленного в
программе EXTERNET AMI systems реализовано такое преобразование, как
«Псевдоцвет» идеально подходящий для работы с медицинскими снимками. Применяя
его, можно «раскрасить» изображение, присвоив пикселям те или иные цвета в
результате квантования их по уровням яркости. Таким образом, становятся различимы
области близкие по значению яркости.
Рис.8. Фильтры для настройки яркости,
контраста и др. рисунков БЖ.
Список пациентов и их ИБ.
В программе моно работат с БД MS Access для хранения и
обработки данных пациентов (структура и работа таблицы БД показано в разделе
Введение). Для добавления пациентов и их ИБ в БД в таблице 2-Пациенты нажимаем
правую кнопку мышка и в меню выбираем раздел Add Patients, для
просмотра данных о пациенте выбираем раздел Open patients info
(рис. 9.).
' "Analyses of medical images" Externet - AMI syst
Рис. 9. Просмотр данных пациента.
После, на экране появится окно The list of patients and
their case record (рис. 10.). При выборе раздела Open patients info появится
окно с данными выбранного пациента, а при выборе раздела Add Patients
пустое поле для заполнения данных о пациенте.
В окно после
заполнения нужных полей можно выполнить следующие действия.
Save – сохранение данных о пациенте
в БД.
Refresh
– обновление данных о пациенте сохранённых в БД
Delete – Удаление данных о пациенте
в БД.
Close – закрыть окно.
Рис. 11. Окно просмотра и добавление
данных о пациенте.
В таблице 4-Выбор ИБ показаны
лабораторно-биохимические данные
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
пациента(ов) по ИБ. 1
столбец-название лабораторного анализа, остальные полученные данные при
лабораторных анализах за период лечения (рис. 12.
).
Рис. 12. Таблица ИБ лабораторными
данными выбранного пациента.
При выборе двойным щелчком правой кнопки мышки лабораторного
анализа из таблицы 4-Выбор ИБ появятся соответствующие рисунки БЖ
в разделе 5-Выбор рисунков БЖ пациента (рис. 13.).
Рис. 13. Выбор рисунков БЖ пациента.
Из 5-Выбор рисунков
БЖ пациента выбранный рисунок БЖ станет активен в рабочей области для
дальнешего просмотра, анализа и др.
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
дествии.
Панель инструментов
В
главном меню в разделе Tools расположены панели инструментов
Layers Panel, Effects Panel,
Histogram Panel, Image info panel (рис. 14.).
Рис. 14. Раздела Tools.
При выборе нужного раздела из Tools
в правой части рабочей области программы появится выбранная панель. Не нужные
панели инструментов можно закрыть с помощью кнопки расположенные в верхнем правом
углу
выбранной панели.
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Layers
Panel (рис. 15.) – при помощи панели Layers
можно добавить на рисунке БЖ, другие фрагменты рисунков для сравнения или
визуального анализа рисунков БЖ.
Add – добавить фрагмент.
Ins – выделение фрагмента.
Del – удаление фрагмента.
Merge – соединить выделенные
фрагменты.
Up – поднят верх из списка
фрагментов.
Down – спустить вниз из списка
фрагментов.
Rotate – поворачивать выделенного
фрагмент.
Load Layer – загрузить ранее созданные
фрагмент.
Save Layer- сохранить в файл
(*.lyr) выделенные фрагменты.
' "Analyses of medical images" Externet - AMI syst
Рис. 15. Layers Panel.
Layer Comments -
название и комментарий о фрагменте, в разделе Name – название
выбранного фрагмента, Coment – описание или заметки выбранного
фрагмента. Для сохранения заметок надо нажать кнопку Save.
IEV Coments - название и комментарий об объекте
IEV, в разделе Name – название выбранного объекта IEV, Coment
– описание или заметки выбранного объекта IEV. Для сохранения заметок объекта
IEV надо нажат кнопки Save IEV, показать объекты IEV кнопкой Show
IE .
Effects
Panel (рис. 16.) – при помощи панели Effects можно
применить эффектов Contrast, Brightness, Black/White range, Channels
Offset, Transparent, Operation визуального анализа рисунков БЖ.
Contrast – изменения и контрастность
рисунка БЖ.
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Brightness – изменения яркости
рисунка БЖ.
Black/White range – черно-белые
оттенки рисунка.
Channels Offset – канал цветов
рисунка БЖ в формате RGB.
Transparent – прочность рисунка БЖ.
Operation
– операции над рисунком БЖ, в разделе даны стандартные операции для
визуального анализа БЖ как Normal, Add (Additive), Sub
(Difference), Div, Mul, OR,
AND, XOR, MAX (Lighten), MIN (Darken), Average,
Screen, Negation, Exclusion,
Overlay, HardLight, SoftLight, XFader, ColorEdge,
ColorBurn, InverseColorDodge,
InverseColorBurn, SoftDodge, SoftBurn, Reflect,
Glow, Freeze, Eat,
Subtractive, Interpolation, Stamp, Red, Green, Blue, Hue, Saturation, Color, Luminosity.
' "Analyses of medical images" Externet - AMI syst
Рис. 16. Effects
Panel.
Histogram
Panel (рис. 17.) – при помощи панели Histogram показана
гистограмма рисунка БЖ в формате RGB.
Гистограмма в
двигающемся окне в начале линии инициализирована. Гистограмма обновленная после
того, как каждое перемещение, вычитающее оставленный столбец, оценивает от
предыдущего окно, добавляя правые значения столбца. Медиана обновлена,
подсчитывая или вниз число пикселей меньше или больше чем старая медиана.
Для цветных
изображений полутоновая интенсивность пикселя вычислена как взвешенная линейная
комбинация RGB и посчитанный в
гистограмме. Пиксель самый близкий
(норма L1) красят к среднему числу всех пикселей в двигающемся окне, кроме
центральной, точка используется вместо медианы (I.Scollar, following Huang, Yang, Tang, unpublished report
submitted under Defense Advanced Research Projects Agency contract no. MDA
903-77-G-1, "A fast two dimensional median filtering algorithm"
T.S.Huang, G.J.Yang, G.Y.Tang, School of Electrical Engineering,
Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, USA.).
Рис. 17. Histogram Panel.
Image
info panel (рис. 18.) – при помощи панели Image
info рисунка БЖ
заполняются измерения, как диаметры фазы рисунка БЖ,
соотношения
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
диаметров D1, D2, D3. С
помощью кнопки Save BD данные сохраняется БД для дальнейшего анализа диаметров
фазы рисунков БЖ.
Diameters
- D1, D2, D3 диаметры фазы БЖ.
Comparison Diameters
– соотношение диаметров фазы БЖ, расчёт происходит автоматически, после
заполнения D1, D2, D3.
Markers info – в
разделе даны маркёры найденной в литературах морфологические анализа БЖ. Для
каждого маркера дан свойственные параметры, которые дают возможность для
количественного и качественного анализа. После выбора нужного рисунка БЖ
пациента или отдельного открытия файла рисунки БЖ. Можно ставить заметки о
найденных маркерах и их параметры. При сохранении БД информации о найденных
маркерах, можно составить сравнительные анализы маркеров рисунков БЖ пациента.
' "Analyses of medical images" Externet - AMI syst
Рис. 17. Image info panel.
После выбора
нужного маркера в таблице указан параметр и можно заполнить нужными данными.
Если в выбранном маркере будет нужны дополнительные параметры, тогда в конец
таблицы можно добавить новую строку (кнопкой ↓),ввести название параметра и его
величину. С помощью
кнопки
можно
получить информацию о выбранном маркере
(Properties/Markers).
Эффекты
В главном меню в разделе Effects..
открывается окно просмотров стандартных эффектов (рис. 18.).
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
Рис. 18. раздел Effects..
В окне даны
разделы применений стандартных эффектов и настройка параметрами эффекта. При
применении эффектов в левом окне просмотров расположен оригинальный рисунок БЖ,
а в правом результат использовании эффекта. Для сохранения и применения
выбранного эффекта нажимается
кнопка Результат в источник
.
Фильтры морфинга. Под морфологическими фильтрами в данном
случае понимаются следующие алгоритмы: Расширение (Erosion) Сжатие (Dilation).
Нахождение расширенного контура (Eroded Contour).
Нахождение сжатого контура (Dilated Contour).
Морфологические
фильтры
Все
морфологические фильтры основаны на двух операциях -- dilation и erosion. Они
определяются следующим образом. Пусть у нас есть два произвольных набора точек
в дискретном двумерном пространстве:
и . На
этих наборах определим функции и -- будем называть их объектами и . Теперь
определим операцию dilation
(расширение):
Операция erosion (разъедание) выглядит так:
'
"Analyses of medical images" Externet - AMI systВ приведенных
выражениях принято называть изображением, а --
структурным элементом. В
реализованных в программе ФемтоСкан Онлайн морфологических операциях роль
изображения играет поверхность (будем обозначать ее ), а роль структурного элемента -- чаще
всего объект , приведенный
ниже.
Здесь значение 3 соответствует координатам .
Стандартные
морфологические фильтры, имеющиеся в программе ФемтоСкан Онлайн, и их описания,
приведены в таблице.
Таблица: Стандартные морфологические
фильтры, реализованные в программе ФемтоСкан Онлайн
' "Analyses of medical im
Кроме обычных
морфологических фильтров, в программе есть фильтры, специально придуманные для
сканирующей зондовой микроскопии.
Подробно о работе этих фильтров
написано в статьях J.S.Villarrubia, Surface Science 321 (1994) 287-300 и
J.S.Villarrubia, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 102 (1997) 425.
При запуске
команды Non-distorting tip производится расчет максимально тупой формы иглы,
которая при сканировании не вносила
' "Analyses of medical
images" Externet - AMI systискажений в полученное изображение (или
выбранную часть изображения).
Другими словами Вы считаете, что
данное изображение -- точная копия поверхности и ищете такую иглу, которая
могла обеспечить такое удачное сканирование.
Фильтр Blind tip
estimation тоже вычисляет максимально тупую форму иглы, с помощью которой могло
быть получено изображение (или часть изображения). Но теперь отсутствует
требование неискаженности поверхности. В данном случае на форму иглы действует
ограничение другого рода. Понятно, что если производится сканирование иглой с
некоторым радиусом кривизны, то на изображении не появятся выпуклые объекты с
большей кривизной. Таким образом выпуклости на поверхности ограничивают форму
иглы.
При запуске
фильтра Blind tip estimation появляется окошко с индикатором прогресса. В ходе
работы фильтра производятся итерации, и ожидается, что результат следующей
итерации будет отличаться от предыдущей. Если в результате очередной итерации
никаких изменений в форме иглы не произошло, работа фильтра завершается. Вы
можете завершить работу фильтра и не дожидаясь пока он сделает это сам -- для
этого нажмите Cansel в окошке запущенного фильтра. При этом результатом работы
фильтра будет результат итераций, которую он выполнял при нажатии кнопки
Cansel.
По команде
Continue blind tip estimation... появляется окно со списком всех открытых в
программе изображений поверхностей. Выберите то окно, где уже находится оценка
формы иглы и нажмите Select. Алгоритм данного
фильтра тот же, что и у фильтра Blind tip
estimation, с той только разницей что
' "Analyses of medical images"
Externet - AMI syst
нулевой итерацией будет не плоскость, а выбранная
оценка.
По команде Erode
tip... появляется окно, в котором нужно из всех открытых в программе
изображений выбрать оценку формы иглы. Работа фильтра заключается в выполнении
операции erosion над данным изображением с выбранной иглой в качестве
структурного элемента.
Анализ
В главном меню
раздел Analiz (рис. 19.) можно произвести анализ секторов и
экспортировать анализы соотношение диаметров фазы БЖ.
Рис.
19. Analiz.
Разделе состоит из Analysis of diameters
и Analysis sectors.
Analysis
of diameters – при выборе раздела программы экспортируйте данные о
диаметрах и их соотношениях из БД в формате файла *.xls.
Analysis sectors – в разделе анализ секторов рисунка БЖ можно
разбить 4, 8 и 16 секторов для анализа соотношении секторов. При выборе раздела
на экране появится окно для работы с секторами (рис. 20.).
Рис. 20. Окно Analysis sectors.
Для разбития секторов рисунка БЖ надо выбрать количество
секторов (4,8,16) и нажать кнопку Crop Sectors. В разделе Sectors
появятся рисунки секторов выбранного рисунка БЖ.
После выбора
нужных секторов БЖ можно дальше произвести анализ гистограммой или применение
эффектов с помощью Effects operation.
Управление и измерения
качественных и количественных характеристик секторов БЖ осуществляются в
разделах Управление и манипуляция рисунком БЖ.
Help & About
В разделе Help можно
получить помощь по использованию программы. Для получения раздела помощь должна
быть с помощью установлена Adobe Reader.
С помощью About можно
получить информацию о программе и ее версиях.
' "Analyses of medical images" Externet - AMI syst
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.