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PROCESSOS

Acesso livre Usando o software MATLAB com o

servidor Tomcat e

Plataforma Java para análise de imagem

remoto em

patologia

Tomasz Markiewicz

1,2 †

A partir do 10º Congresso Europeu sobre

telepatologia e 4º Congresso Internacional

de Microscopia Virtual

Vilnius, Lituânia. 1-3 julho 2010

resumo Antecedentes: O software Matlab é um de a

ferramenta de desenvolvimento mais

avançada para aplicação em engenharia

prática. Do nosso ponto de vista o mais

importante é a caixa de ferramentas de

processamento de imagem, oferecendo

muitos built-in

funções, incluindo a morfologia matemática,

ea implementação de uma muitas redes

neurais artificiais como AI. isto é

plataforma muito popular para a criação do

programa especializado para análise de

imagens, também em patologia. Baseado no

versão mais recente do Matlab Builder Java

caixa de ferramentas, é possível criar o

software, servindo como um sistema remoto

para

análise de imagem em patologia através de

uma comunicação internet. A plataforma de

internet pode ser realizado com base em

Java

Páginas Servlet com servidor Tomcat como

servlet container.

Métodos: Em implementação de software

apresentado propomos análise de imagem

remota realizada por algoritmos Matlab.

Esses algoritmos pode ser compilado para o

executável arquivo jar com a ajuda de

Matlab Builder Java caixa de ferramentas. O

Matlab

função deve ser declarada com o conjunto de

dados de entrada, estrutura de produção com

resultados numéricos e Matlab web

figura. Qualquer função preparados desta

maneira pode ser usado como uma função de

Java em Java Servlet Pages (JSP). o

interface gráfica de utilizador fornecendo os

dados de entrada e exibição dos resultados

(também em forma gráfica) deve ser

implementado em JSP. Além disso, o

armazenamento de dados na base de dados

pode ser executada de acordo com algoritmo

de escrita em

MATLAB com a ajuda de Matlab Toolbox

banco de dados diretamente com o

processamento de imagem. A página JSP

completa pode

ser executado por servidor Tomcat.

Resultados: A ferramenta proposta para

análise de imagem remoto foi testada na

análise computadorizada de imagens

médicas

Software (CAMI), desenvolvido pelo

autor. O usuário fornece imagem e

informações sobre o caso (diagnóstico,

coloração, imagem

parâmetro etc.). Quando a análise é

inicializada, os dados de entrada com

imagem são enviados para servlet no

Tomcat. Quando a análise é

feito, cliente obtém os resultados gráficos

como uma imagem com células

reconhecidas marcados e também o

quantitativo

saída. Além disso, os resultados são

guardados numa base de dados do

servidor. A plataforma de internet foi testado

em PC Intel Core2

Duo T9600 servidor RAM 4GB 2.8GHz

com 768x576 pixel tamanho, formato TIFF

1.28Mb imagens reffering de meningioma

tumor (x400, Ki-67 / MIB-1). O consumo de

tempo foi a seguinte: a análise por CAMI,

localmente em um servidor - 3.5

segundos, na análise remota - 26 segundos, a

partir do qual foram utilizados 22 segundos

para a transferência de dados através da

Internet

conexão. Imagem em formato jpg (102 Kb)

o tempo de consumo foi reduzido para 14

segundos.

Conclusões: Os resultados confirmaram que

projetou plataforma remota pode ser útil

para a imagem patologia

análise. O consumo de tempo é dependia

principalmente do tamanho de imagem e

velocidade das conexões de internet. o

execução apresentado pode ser usado para

muitos tipos de análise na coloração

diferente, tecido, morfometria

Correspondência: markiewt@iem.pw.edu.pl

† Contribuiu igualmente

1

Instituto de Teoria da Engenharia Elétrica,

Medição e Informação

System, Warsaw University of Technology,

ul. Koszykowa 75, 00-662 Varsóvia,

Polônia

Lista completa de informação sobre o autor

está disponível no final do artigo

Markiewicz diagnóstico de patologia

de 2011, 6 (Suppl 1): S18

http://www.diagnosticpathology.org/content/

6/S1/S18

© 2011 Markiewicz; licenciado BioMed

Central Ltd. Este é um artigo de acesso

aberto distribuído sob os termos da Creative

Commons

Licença

Attribution (http://creativecommons.org/lice

nses/by/2.0), que permite uso irrestrito,

distribuição e reprodução em

qualquer meio, desde que a obra original,

devidamente citada.

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abordagens, etc. O problema significativo é

a implementação da página JSP sob a forma

de multithread, que pode

ser usado paralelamente por muitos

usuários. A plataforma apresentada para

análise de imagem na patologia pode ser

especialmente útil

para pequeno laboratório sem o seu próprio

sistema de análise de imagem.

Antecedentes A análise de imagem em patologia é um

muito amplo e di-

tópico focando os interesses ferentiated de

muitos pesquisadores

[1 -6]. As imagens microscópicas digitais

são em patologia

muito diferente, de acordo com o tipo de

tecido, a doença,

coloração usado, eo tipo de análise

necessários (por exemplo, quan-

sentante, morfométricas). Software

Matlab [7] é um um dos

a ferramenta mais desenvolvida para

aplicação em engenharia

praticar e pode ser útil neste tópico. Entre

muitos

diferentes aspectos técnicos, suporta

processamento de imagem,

dando muitas funções internas,

especialmente direcionado para

morfologia matemática e oferecendo

implementação

de muitas redes neurais artificiais, que

podem ser utilizados

em conjunto com o processamento de

reconhecimento morfológica

das células. Graças a esses recursos, Matlab

é uma popu-

plataforma lar para criação de programa

especializado para

análise de imagens, também na

patologia [8].

Nos últimos anos, a análise computadorizada

de Medicina

Imagens de software (CAMI), escrito em

Matlab, foi

desenhado e desenvolvido por nós no

Instituto Militar

de Medicina, Varsóvia, Polónia [9, 1 0]. Foi

utilizado em Sev-

projetos de pesquisa eral como uma

ferramenta para quantitativa automática

tiva e análise de imagem morfométricas. O

principal

direções de aplicação eram câncer de mama

(ER / PR

receptores), tumores do sistema nervoso

(neuroblas-

Toma, meningioma, oligodendroglioma -

coloração Ki-67)

gástrica e inflamatória (cromogranina,

serotonina e

Os anticorpos da somatostatina). Os

resultados positivos da CAMI

aplicação nos inclinado a idéia de construir a

plataforma internet

oferecendo o ambiente de trabalho remoto

para CAMI.

A última versão do Matlab oferece

ferramentas para automática

construindo os arquivos executáveis de

nossas funções projetadas

em código Matlab usando linguagem

Java. Com a ajuda de

Matlab Builder Java toolbox [7], é possível

construir

arquivos jar executáveis para uso pelo Java

Servlet Pages (JSP)

[11] no servidor www internet como um

servlet (exe- programa

cuted no servidor). No entanto exemplo de

aplicação (existente

na internet e apresentados no lado web do

Mathworks

[7]) restringir ao uso de Matlab para cálculo

numérico

apenas, ou às vezes com visualização

gráfica, comple-

madamente, omitindo-se o problema de

análise de imagens de apoio

manejado pelo usuário remoto. Apenas um

exemplo de software

(HDRExplorer [1 2]) com a análise da

imagem

sequência pode ser encontrado, mas este

sistema funciona somente com

os arquivos de dados armazenados no

servidor, não no usuário

estação remota. A análise de imagem na

patologia exige

carregar a imagem para executar a

análise. Nisso

papel a realização prática de processamento

de imagem em

patologia no uso de funções Matlab por JSP

e Tomcat

servidor [13] para é apresentado.

Implementação Neste estudo, o autor se propõe a construir o

controle remoto

plataforma para análise de imagem com base

na função Matlab,

JSP e Tomcat servidor. Estas ferramentas

com adicional

banco de dados fornecer todas as funções

necessárias para realizar o

tarefa. Os requisitos básicos dos programas

são tão

segue:

• Java Runtime Environment v. 6 ou superior

• Tomcat 6.0.20 ou superior

• Matlab 7.9 ou superior

• Matlab Toolboxes: MATLAB Compiler v

4.11,.

MATLAB Construtor JA v. 2.0.4, caixa de

ferramentas de banco de dados v. 3.6

e Processamento de Imagens Toolbox v.

6.4.or superior.

O principal esquema da plataforma contendo

Tomcat

servidor como um recipiente de servlet do

sistema, o próprio servlet

escrito em linguagem JSP, Matlab e base de

dados é pré-

tantes na fig. 1. O utilizador remoto com a

ajuda de

web browser se conecta com o servidor do

sistema via inter-

net. Qualquer explorador web, como o

Mozilla Firefox, Internet

Explorador etc, podem ser usados. O

servidor Tomcat é uma disposição

der de serviço de internet e funciona como

um contêiner de servlet.

A página web visto pelo usuário remoto é

gerado

pelo aplicativo servlet escrito em linguagem

JSP. este

servlet percebe resposta e envia os dados a

partir da web

navegador, a conexão com Matlab

Biblioteca Runtime [7]

para a execução de funções de análise de

imagem. A armazenagem de qualquer

dados na base de dados é controlado por

funções Matlab.

Esta base de dados pode estar situado no

sistema ou no servidor

um outro computador, conectado com, por

exemplo servidor via LAN.

Os resultados numéricos e gráficos de

análise de imagem

são retornados de funções Matlab para a

aplicação

servlet e transmitida via internet para o

navegador web. Todos

ferramentas de plataforma de análise de

imagem pode ser executado no sis-

TEM servidor e qualquer operação

executada nos dados

pode ser realizada neste computador. A

alternativa abordagem com base de dados

colocados no outro computador

conectada com, por exemplo servidor via

LAN também podem ser aplicadas.

O sistema remoto proposta requer o conjunto

de espe-

ferramentas e métodos para trabalho

eficiente na prática fic

aplicação. A principal tarefa a resolver é o

da realização

o upload de imagem e retornar os resultados

por controle remoto

utilizador, funcionando como um dos

diversos utilizadores do sistema. o

mecanismos adequados para a realização

desses recursos

da plataforma remota são implementadas por

JSP servlet.

O primeiro passo feito pelo usuário envie a

imagem

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para a análise. O formulário de

dados multipart / form-data é

um dos mais comumente usado para enviar

arquivos via

De HTTP. Esta forma oferece possibilidade

de upload de imagens

arquivo para o cargo frame remoto. O

código pode ser simples

como escrito

<form name = "PlatformName" action =

"System.jsp"

method = "post" ENCTYPE = "multipart /

form-data">.

O segundo passo é enviar o pedido do

cliente para o

servidor. Esta ação requer a implementação

de aquisição

o arquivo de imagem e transmiti-lo via

internet para JSP

servlet. A interpretação dos dados podem ser

realizados

por função Matlab. Para fazer essa

transmissão a

ficheiro de imagem deve ser lido a partir da

solicitação de várias partes via byte

transmitir e usado como um parâmetro para

a função Matlab.

O código de exemplo de arquivo de leitura

via fluxo é como o fole

tmpfile = multipartRequest.getFile

("upload");

FileInputStream fis = new FileInputStream

(multipar-

tRequest.getFile ("upload"));

databytes byte [] = new byte [fis.available

()];

int byteRead = 0;

int wsk = 1;

while (wsk> -1) {

byteRead = fis.read (databytes);

wsk = byteRead;

}.

A função Matlab pode ser executado pelo

comando

Object [] resultado =

componentObject.function_name (

1, // sempre um - uma estrutura de matriz

databytes,

outros parâmetros; ...).

retornando os resultados da execução desta

função em

um objeto de resultado. O function_name é

um nome de Matlab

função e componentObject é o objeto criado

por

servlet, que contém funções Matlab como

métodos de objeto.

O objeto de resultado pode conter quaisquer

dados numéricos, tais

como nome de arquivo, tamanho e outros, e

também Matlab web-figura.

Esta figura web é um tipo virtual de Fi-

Matlab clássico

ure obtido no uso estacionário de aplicação e

pode

ser colocado no código HTML. Esta figura-

web está equipada

com zoom, rodar e mover botões, como

mostrado na Fig. 2.

Na solução apresentada a análise de imagem

é remoto

realizada por diferentes algoritmos

Matlab. Estes algo-

ritmos deve ser compilado para o

executável arquivo jar com

a ajuda de Matlab Compiler e Matlab

Construtor JA

caixa de ferramentas. A função Matlab deve

ser declarada com set

de dados de entrada e de saída que contém a

estrutura

resultados numéricos e Matlab web-

figura. Qualquer função

preparado desta maneira pode ser usado

como uma função de Java

em Java Servlet Pages (JSP). A interface

gráfica do usuário

fornecendo os dados de entrada e exibição

dos resultados (também

em forma gráfica) deve ser implementado

em JSP.

Figura 1 O principal esquema do sistema de

análise de imagem remoto.

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O servlet JSP percebe o processo de fazer o

upload do

dados de entrada (dados de imagem e

descrição), transformando-

os dados de HTML para função Matlab (s) e

de volta para

html e fornecer quaisquer comandos

iniciados pelo usuário.

As funções Matlab deve ser compilado em

arquivo jar e

também adicionado ao sistema Tomcat

servlet.

O servlet JSP pode iniciar as funções

Matlab.

Estas funções são interpretados

por componentes Matlab

Tempo de execução (MCR) Biblioteca que

deve ser instalado no

servidor do sistema. A segunda forma (mais

recomendado)

é instalar o programa completo Matlab no

servidor. De fato

quaisquer funções Matlab compiladas em

arquivo jar são executados

pela biblioteca Matlab. A função Matlab

projetado (s)

pode realizar processamento de imagem

usando qualquer imagem transformação

cantar caixa de ferramentas [7] ferramentas

e conexão com a base de dados

para o armazenamento da imagem (s) com a

ajuda da base de dados

caixa de ferramentas [7]. A base de dados

pode ser usado para o armazenamento do

Descrição de dados e os resultados, e

também para criar o

único nome / número para o número arquivo

de imagem / case. isto

é possível também utilizar quaisquer outras

ferramentas Matlab úteis,

tais como redes neurais como classificadores

ou estatística

analisadores [7]. Na solução apresentada

Matlab pode oferecer

muitas ferramentas sem necessidade de

implementar na outra

idioma para uso remoto.

O problema muito importante na

programação de um

plataforma remota para análise de imagem é

informatizada paralelo

ing. Os dados fornecidos pelo usuário devem

ser visíveis

apenas pelo proprietário e não por outros

usuários. A prática

solução deste requisito pode ser realizado

por Inicializando

ing as sessões. Quaisquer dados e imagem

enviados pelo

utilizador, bem como os resultados da

análise de imagem deve ser

armazenados somente em uma sessão

específica iniciado somente para este

do utilizador. A configuração e recebendo

dos atributos selecionados

pode ser realizado por exemplo o código

session.setAttribute ("AttribureName",

"NovoValor")

session.getAttribute ("AttribureName").

Da mesma maneira que usamos Matlab web-

figura. Para HTML

geração de código no servlet JSP pode usar o

comando

<wf: web-figura name = "myFigure" scope

= "sessão"

root = "WebFigures"> </ wf: web-figure>

onde parâmetro escopo controla o processo

de obtenção de

o web-figura a partir da sessão do usuário. O

esquema do

Figura 2 O exemplo da figura teia Matlab.

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computação paralela na plataforma remoto é

pré-

tantes na fig. 3.

O último problema é o de proporcionar a

sincronização de

a ligação para a base de dados, quando é

necessário. este

caso aparece quando a sessão do usuário de

adicionar o novo

caso para o banco de dados, solicitando o

número exclusivo para

isto. Em qualquer momento, apenas um

canal de conexão pode ser

aberto e ainda será fechado qualquer

operação deve ser

thread-safe usando o comando sincronizado.

Resultados A ferramenta proposta para análise de

imagem remoto foi

testado usando a análise computadorizada de

Medicina

Imagens de software (CAMI), desenvolvido

pelo autor. o

usuário fornece imagem e caso a informação

(diagnóstico,

coloração, parâmetros da imagem, etc.) e

quando a análise é

inicializado, os dados de entrada e de

imagem são enviados para servlet

no Tomcat. Existem dois casos de ligação

com

servlet. O primeiro é fornecido para upload

de imagem e

visto em Matlab web-figura. A segunda é

para

upload da imagem (se não foi fazer upload

anteriormente), bem

como executar a análise de imagem. Quando

a análise é feita,

cliente obtém os resultados sob a forma de

anotada

imagem com células reconhecidas marcados

e quantitativa

medidas. Além disso, os resultados são

armazenados no servidor

banco de dados.

Um dos a questão prática é como armazenar

imagens

na base de dados. Na realização CAMI o

arquivo de imagem é

salvo no diretório fixo no servidor. Quando a

imagem

é carregado apenas para vê-lo, a função ge-

Matlab

erados 10 dígitos número aleatório usado

como um nome de arquivo e

retorna para a sessão do usuário. Quando a

análise é executado, o

função de processamento de imagem recebe

este nome de imagem como bem

como dados de descrição caso. O programa

executa imagem

análise e quando foi feito com sucesso o

caso será

ser adicionado à base de dados. A função

inicia a

conexão com a base de dados, acrescenta

este novo caso

em conjunto com os resultados da análise e

obtém o novo

etiqueta original para a imagem

processada. Subsequentemente,

a conexão for perdida, 10 dígitos nome do

arquivo de imagem

é alterado para o novo nome exclusivo e,

finalmente, na Web

Resultados A Figura numéricos e são

devolvidos ao ade-

sessão do usuário caso disso. Depois de

terminar a análise, o

servlet gera um código HTML com os

resultados. Este código é

transmitidos para o navegador do usuário da

web e os resultados da

análise de imagem são mostradas.

A plataforma de internet foi testado em PC

Intel Core2

Duo T9600 servidor RAM 4GB 2.8GHz

com 768x576

tamanho do pixel, 1.28Mb imagens em

formato TIFF com meningioma

tumor (x400, Ki-67 / MIB-1). O tempo de

consumo

foi como segue: para análise por CAMI

localmente no servidor -

3,5 segundos, para análise remota - 26

segundos, o que

Figura 3 O esquema da computação paralela

na plataforma remota.

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abrange 22 segundos para transferência de

dados via internet ligação

ção. Imagem do formato jpg para (768x576

tamanho do pixel, 102 Kb)

o tempo de consumo foi reduzido para 14

segundos. o

sistema pode analisar qualquer formato de

imagem reconhecidos pelo

Função Matlab imread. A velocidade de

conexão do usuário foi

2 Mb / s para download e 0,5 Mb / s para

upload.

Discussão A análise de imagem patológico é um um

dos possíveis

direção específica de processamento de

imagens médicas. O con-

imagens siderada representar a diversidade

praticamente infinito

em relação aos tipos de um tecido ou do

mesmo modo tipos de inoxi- dável

ing. Estas diferenças são a razão de

desenvolver muitas

métodos e abordagens para a imagem

computadorizada

análise.

Atualmente, podemos encontrar muitos

algoritmos e linguagens

utilizado para análise das imagens. Um dos

mais

ferramentas avançadas de análise de imagem

é com Matlab

Caixa de ferramentas de processamento de

imagem. Este programa oferece muitos

realizando operações funções muito úteis,

formando o

ferramentas matemáticas avançadas. Para os

cientistas envolvidos na

pesquisa de processamento de imagem é

uma linguagem muito popular

permitindo a implementação e

desenvolvimento de muitos

avançado abordagens para a análise de

imagens. No entanto, o

processamento de imagem remoto baseado

em funções Matlab via

Internet está ainda em fase inicial de

desenvolvimento. Um exem-

ple de análise de imagem por Matlab com o

web browser pode ser

encontrada no papel [12]. Infelizmente, este

exemplo

funciona apenas com os arquivos de imagem

armazenados no servidor, não com

as imagens fornecidas pelo usuário do

computador remoto.

Esta solução não proporciona ferramentas

para o armazenamento de dados em dados

base e computação paralela.

Neste trabalho a abordagem baseada em

servidor Tomcat,

JSP servlet e ligação à base de dados

directamente a partir de

a função Matlab é proposto. A realiza-

prático

ção desta abordagem exige encontrar muitas

chaves e

resolução de alguns problemas para a prática

e oferecendo

ferramenta útil. A realização apresentada

permite o upload

o arquivo de imagem do computador remoto

para Servlet e

Plataforma Matlab, a ligação para a base de

dados para dados

armazenamento e mecanismo de

computação paralela. Oferecer

a plataforma para muitos usuários em

conjunto, a sessão, como um

contentor de dados do utilizador, foi

aplicado.

A outra característica significativa da

solução proposta

é que os processos de análise de imagem e

os dados armazenados

não são visíveis para usuários remotos. Isto

proporciona alta secur-

dade do sistema proposto e torna o sistema

de escalabilidade

capaz. A base de dados pode ser escondido

no local LAN

rede e um único processo de análise de

imagem pode ser

também mudou-se para os outros

computadores / núcleos.

Conclusões Os resultados confirmaram que projetou

plataforma remota

formulário pode ser útil na análise de

imagem patologia. o

plataforma é fácil de ser implementado com

a ajuda de

Programas de Matlab e gratuitos, tais como

Java e Tomcat.

A base de dados pode também ser construída

usando qualquer outro populares

software por exemplo, Oracle, MS Access,

SQL, etc e é executado em

o protocolo de ODBC em MS Windows.

O consumo de tempo depende

principalmente da imagem

tamanho e velocidade das conexões de

internet. O apresentadas

aplicação pode ser usado para muitos tipos

de análise

(coloração diferente, tecido, abordagens

morfometria

etc). A questão importante é a

implementação da

JSP página na forma de múltiplas sessões,

que pode ser usado par-

ALLEL por muitos usuários. A plataforma

apresentada por imagem

análise em patologia pode ser especialmente

útil para ratório

tory não ter nenhum sistema de análise de

imagem.