Raport tehnic 2008

Obiectivele proiectului

Obiectivul principal al acestui proiect este realizarea unui sistem software de interogare a bazelor de date multimedia ce contin imagini medicale, care sa permita in mod optim cautarea bazata pe continut. Prezentul proiect urmareste implementarea unor algoritmi utilizati in cautarea vizuala pe baza de continut in bazele de date multimedia, avand in vedere cele mai importante caracteristici ale imaginilor, anume culoarea si textura color. Se va avea in vedere ca baza de date cu imagini medicale va putea fi accesata de mai multi utilizatori, prin tehnicile Internet, astfel incat informatia vizuala sa poata fi accesibila intr-o retea de calculatoare.
Obiectivele generice propuse spre rezolvare, legate de situatia actuala a domeniului si a tematicii proiectului, identificate de membrii echipei de cercetare sunt:
1) In proiect se va realiza prelucrarea automata a imaginilor din baza de date, in vederea extragerii informatiilor care descriu caracteristicile de culoare si de textura color. Se va face o comparatie asupra metodelor de extragere a regiunilor color din imagine.
2) Se vor implementa algoritmi de detectare a contururilor ce urmaresc gasirea zonelor unde diferentele de culoare (nivel de gri in cazul imaginilor gray-scale) depasesc un anumit prag.
3) Uneori din cauza calitatii nu foarte bune a imaginii, in urma detectarii contururilor pot aparea pixeli care nu ar trebui sa existe acolo (zgomot), sau contururile sa nu fie perfect inchise. Pentru a remedia aceste probleme se va implementa un modul ce va utiliza algoritmi de inchidere a contururilor.
4) Se vor implementa module software pentru algoritmii de extragere a caracteristicilor de textura color, de extragere a vectorilor carcteristici care descriu culoarea imaginilor si de detectare a regiunilor color din imagine.5) In legatura cu studierea interogarii combinate dupa caracteristici de culoare si spatiale exista mai multe aspecte ale acestei probleme care vor fi luate in considerare si anume: - interogare dupa o singura regiune cu localizare spatiala absoluta; - interogare dupa o singura regiune cu localizare spatiala relativa;
- interogare multi-regiune cu localizare spatiala absoluta;
- interogare multi-regiune cu localizare spatiala relativa.
6) Se vor implementa module software pentru algoritmii de cautare bazata pe continut la nivelul intregii imagini, pentru cautarea dupa una sau mai multe regiuni existente in baza de date, sau selectate de utilizator.
7) In vederea realizarii acestui proiect, asupra cautarii vizuale pe baza de continut, dupa caracteristica culoare se va implementa un sistem software care contine mai multe module destinate realizarii unor functiuni specifice interogarii pe baza de continut a bazelor de date multimedia, cu imagini medicale. Acest sistem software, care va fi proiectat si realizat, va utiliza limbajul C pentru implementarea algoritmilor si mediul de programare Visual Basic pentru realizarea interfetei cu utilizatorul, precum si o baza de date MS SQL Server ce va ajuta la gasirea celei mai bune metode de realizare a obiectivelor mentionate mai sus.
8) Va fi implementat un al doilea sistem software care va lucra on-line si care va utiliza algoritmii testati anterior ca find cei mai performanti din puntul de vedere al vitezei si al calitatii procesului de interogare complexa. In acest al doilea sistem ne propunem sa realizam interogarea vizuala bazata pe continut, atat prin furnizarea unei imagini, sau regiuni ca interogare, cat si prin furnizarea unei imagini interogare care sa poata fi schitata de utilizator. Sistemul prevede si efectuarea de interogari in doua etape (filtrare si rafinare), si permite utilizatorului cautarea de imagini similare pe zone mai mici, dar intr-o maniera detaliata si optimizata.
9) Se va realiza verificarea si testarea sistemelor software pentru realizarea obiectivelor mai sus mentionate, precum si optimizarea modului de aplicare a metodologiei propuse din punctul de vedere al obtinerii principalelor caracteristici software.In acest sens, putem identifica urmatoarele obiective masurabile:
- Cadrul de lucru optim pentru dezvoltarea planului de management al proiectului;
- Stabilirea indicatiilor terapeutice pentru bolile ale caror imagini obtinute din investigarea clinica sunt stocate in baza de date;
- Noi metodologii de analiza a datelor, clasificare si cautare automata;
- Metodologii pentru prelucrarea semnalului imagistic;
- Sinteza cercetarilor actuale privind tehnologiile de testare si verificare;
- Elaborarea de metodologii de testare a rezultatelor obtinute in urma interogarii bazei de date multimedia;
- Optimizarea modului de aplicare a metodologiei propuse din punct de vedere a principalelor caracteristici software;
- Proiectarea si implementarea sistemului informatic.

Relevanta proiectului

Prezentul proiect abordeaza un domeniu complex, de actualitate, necesitand cercetari fundamentale si aplicative din domeniul Tehnologiei informatiei si de comunicatii, raspunzand scopului de a obtine produse și servicii inovative pentru rezolvarea unor probleme complexe și crearea mecanismelor de implementare, pentru asigurarea conditiilor ca evolutia Romaniei sa fie spre societatea informationala si economia cunoasterii. Proiectul va constitui un instrument astfel conceput incat să ofere sprijin in procesul de integrare al diagnosticelor existente la un pacient dat, cat si in stabilirea diagnosticului unui nou pacient. Din acest motiv propunerea constituie un punct de plecare pentru dezvoltarea asistenței informatice a actului medical (Sisteme informatice pentru sanatate). Noile performante din domeniul IT precum si aparitia dispozitivelor complexe de achizitie de imagini au dus la aparitia unei modalitati de asistare computerizată a practicilor din medicina. Astfel, cu ajutorul sistemului software propus se doreste imbunatatirea procesului de diagnosticare locala si regionala precum si indepartarea erorilor de diagnosticale la nivelul medicului de familie, in principal. Studiul interogarii bazelor de date multimedia, care contin imagini medicale, ofera un cadru de lucru multidisciplinar referitor la domeniile conexe ale ingineriei calculatoarelor si tehnologiei informatiei, cum sunt sistemele de operare, bazele de date, retelele distribuite de calculatoare si nu in ultimul rand cel al ingineriei software cu accent pe programarea distribuita. Acest proiect este deosebit de util atat pentru cadrele didactice, cercetatori si doctoranzi, cat si pentru studentii din anii terminali, sau de la master, astfel incat prin efortul de cercetare propriu sa se poata realiza elementele necesare unor platforme pentru testarea noilor concepte si mecanisme specifice sistemelor distribuite heterogene.
Astfel, interdisciplinaritatea pe care o presupune abordarea temei, directiile ulterioare de cercetare pe care le deschide prezentul proiect permit imbogatirea cadrului curent al cercetarii stiintifice in domeniul sistemelor multimedia si al retelelor distribuite de calculatore cu o abordare inovativa, neexplorata pana in prezent de comunitatea stiintifica romaneasca. Baza de date cu imagini medicale obtinuta in urma finalizarii proiectului poate fi utilizata si in procesul didactic la facultatile de medicina din tara.
Rezultatul acestor cercetari va fi pe de o parte, imbunatatirea calitatii actului medical pe baza prelucrarii bazelor de date cu imagini medicale obtinute in procesul de investigatie si diagnoza a bolnavilor, iar pe de alta parte obtinerea de noi metode si algoritmi de prelucrare pentru imbunatatirea imaginilor si de lucru cu bazele de date multimedia care contin imagini. De asemenea, se va asigura mai buna folosire a cadrelor medicale de inalta specializare, pentru diagnosticarea pe scara larga a starii de sanatate a populatiei din toate zonele, inclusiv in cele care nu au arondat un astfel de specialist in organizarea clasica.
De exemplu, la sate, acolo unde nu exista specialisti, medicul de familie poate accesa baza de date si poate obtine o diagnosticare a unei boli. In acest fel bolnavul va primi un tratament medical corect, sau va fi trimis direct spre sectia de tratament adecvata. Rezultatul final se va traduce la nivel social in cresterea performantei actului medical cu efect direct asupra starii de sanatate a populatie. In acest fel proiectul raspunde obiectivului general al programului 4 - stimularea parteneriatelor in domeniile prioritare, concretizate in tehnologii, produse si servicii inovative pentru rezolvarea unor probleme complexe si crearea mecanismelor de implementare (cresterea capacitatii sectorului de CDI pentru Tehnologia Informatiei si Comunicatii in vederea sustinerii societatii si economiei bazate pe cunoastere).