JPEG2000-standardin hyödyntäminen virtuaalimikroskopiassa
TUOMINEN, VILPPU (2008)
TUOMINEN, VILPPU
2008
Tietojenkäsittelyoppi - Computer Science
Informaatiotieteiden tiedekunta - Faculty of Information Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2008-04-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/urn:nbn:fi:uta-1-17935
https://urn.fi/urn:nbn:fi:uta-1-17935
Tiivistelmä
Virtuaalimikroskopian (eli mikroskooppinäytteiden käsittelyn digitaalisessa muodossa) hyödyntäminen kliinisessä lääketieteessä sekä mikroskopian opetuksessa on ollut lähivuosien aikana nopeassa kasvussa. Tästä huolimatta alalle ei ole vielä muodostunut maailmanlaajuisesti hyväksyttyä ja yhtenäistä kuvaformaattia. Lupaava ehdokas tähän on JPEG2000-standardi, joka sisältää monia virtuaalimikroskopian kannalta suotuisia ominaisuuksia. Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee JPEG2000-standardin hyödyntämistä virtuaalimikroskopiassa.
Mikroskooppinäytteiden osittaiskuvantamiseen liittyy seuraava merkittävä ongelmakohta: syntyvien kuva-alkioiden yhdistäminen montaasikuvaksi siten, että alkioiden sauma-alueille ei muodostu näkyviä epäjatkuvuuksia. Tämä ongelma oli ratkaistava ennen mikroskooppinäytteiden rutiininomaista digitointia ja muuntamista JPEG2000-muotoisiksi virtuaalimikroskopiakuviksi (virtuaalinäytelaseiksi). Ongelman ratkaisua varten kehitettiin montaasinrakennusohjelmisto (LargeMontage), jonka yhdistämiseksi osaksi automaattista kuvantamisprosessia kehitettiin yleiskäyttöinen apuohjelmisto (DirObserver). Tämän jälkeen määriteltiin virtuaalimikroskopian kannalta optimaalinen JPEG2000-koodivirran parametrisointi, joka oli edellytys standardin tehokkaaseen hyödyntämiseen. Määrittelyn jälkeen luotiin virtuaalinäyte-lasien JPEG2000-pakkausohjelmisto (JVScomp), -katseluohjelmisto (JVSview) ja -kuvapalvelinohjelmisto (JVSserv). Ohjelmistojen käyttämä metatieto kuvattiin formaalisti XML-skeemalla (JVSschema). Lopuksi mitattiin JPEG2000-standardin pakkausnopeutta, jonka todettiin olevan riittävän nopea osaksi automaattista näytelasien kuvantamisjärjestelmää. Lisäksi standardissa määritellyn JPIP-tiedonsiirtoprotokollan osoitettiin soveltuvan laajamittaiseen kuvapalvelinkäyttöön.
Tutkielmassa käsitellyistä aiheista on julkaistu yksi tieteellinen artikkeli (Liite 1) ja yksi kokousabstrakti (Liite 2). Lisäksi kaikki tutkielmassa kuvatut ohjelmistot on julkaistu vapaaseen levitykseen tutkimuksen yhteyteen perustetulla web-sivustolla (http://jvsmicroscope.uta.fi/). Sivusto sisältää myös yleisölle avoimen JPIP-kuvapalvelimen, jonka sisältämiä virtuaalinäytelasikokoelmia on mahdollisuus katsella käyttäen JVSview-ohjelmistoa.
Avainsanat ja -sanonnat: virtuaalimikroskopia, digitaalinen patologia, telepatologia, virtuaalinäytelasi, JPEG2000, JPIP.
Mikroskooppinäytteiden osittaiskuvantamiseen liittyy seuraava merkittävä ongelmakohta: syntyvien kuva-alkioiden yhdistäminen montaasikuvaksi siten, että alkioiden sauma-alueille ei muodostu näkyviä epäjatkuvuuksia. Tämä ongelma oli ratkaistava ennen mikroskooppinäytteiden rutiininomaista digitointia ja muuntamista JPEG2000-muotoisiksi virtuaalimikroskopiakuviksi (virtuaalinäytelaseiksi). Ongelman ratkaisua varten kehitettiin montaasinrakennusohjelmisto (LargeMontage), jonka yhdistämiseksi osaksi automaattista kuvantamisprosessia kehitettiin yleiskäyttöinen apuohjelmisto (DirObserver). Tämän jälkeen määriteltiin virtuaalimikroskopian kannalta optimaalinen JPEG2000-koodivirran parametrisointi, joka oli edellytys standardin tehokkaaseen hyödyntämiseen. Määrittelyn jälkeen luotiin virtuaalinäyte-lasien JPEG2000-pakkausohjelmisto (JVScomp), -katseluohjelmisto (JVSview) ja -kuvapalvelinohjelmisto (JVSserv). Ohjelmistojen käyttämä metatieto kuvattiin formaalisti XML-skeemalla (JVSschema). Lopuksi mitattiin JPEG2000-standardin pakkausnopeutta, jonka todettiin olevan riittävän nopea osaksi automaattista näytelasien kuvantamisjärjestelmää. Lisäksi standardissa määritellyn JPIP-tiedonsiirtoprotokollan osoitettiin soveltuvan laajamittaiseen kuvapalvelinkäyttöön.
Tutkielmassa käsitellyistä aiheista on julkaistu yksi tieteellinen artikkeli (Liite 1) ja yksi kokousabstrakti (Liite 2). Lisäksi kaikki tutkielmassa kuvatut ohjelmistot on julkaistu vapaaseen levitykseen tutkimuksen yhteyteen perustetulla web-sivustolla (http://jvsmicroscope.uta.fi/). Sivusto sisältää myös yleisölle avoimen JPIP-kuvapalvelimen, jonka sisältämiä virtuaalinäytelasikokoelmia on mahdollisuus katsella käyttäen JVSview-ohjelmistoa.
Avainsanat ja -sanonnat: virtuaalimikroskopia, digitaalinen patologia, telepatologia, virtuaalinäytelasi, JPEG2000, JPIP.