Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Программно-информационный комплекс для диагностики органичной системы по ее изображению

Диссертация: Программно-информационный комплекс для диагностики органичной системы по ее изображению
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На основе предложенной модели и алгоритмов диагностики состояния органичной системы по ее изображению реализован программно-информационный комплекс для диагностики состояния стопы. Реализована аппаратная часть комплекса, представляющая собой планшетный сканер, помещенный в укрепленный корпус, способный выдержать вес человека. Комплекс позволяет проводить массовые обследования состояния стопы… Читать ещё >

Программно-информационный комплекс для диагностики органичной системы по ее изображению (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЧНОЙ СИСТЕМЫ (НА ПРИМЕРЕ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СТОПЫ)
    • 1. 1. Основные этапы диагностики состояния органичной системы
    • 1. 2. Обзор методов диагностики состояния стопы
      • 1. 2. 1. Способы, основанные на регистрации давления
      • 1. 2. 2. Способы, основанные на измерении геометрических характеристик стопы
    • 1. 3. Постановка задачи исследования
  • ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ДИАГНОСТИКИ ОРГАНИЧНОЙ СИСТЕМЫ ПО
  • ЕЕ ИЗОБРАЖЕНИЮ
    • 2. 1. Описание модели
    • 2. 2. Использование модели для диагностики состояния стопы человека
      • 2. 2. 1. Выбор способа первичного описания стопы
      • 2. 2. 2. Определение состояния стопы по выбранному способу
  • ГЛАВА 3. ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СТОПЫ
    • 3. 1. Структура комплекса
    • 3. 2. Компонент хранения информации об обследуемом
    • 3. 3. Компонент получения информации о стопе
    • 3. 4. Компонент обработки и распознавания изображения стопы
      • 3. 4. 1. Повышение контрастности изображения
      • 3. 4. 2. Определение состояния стопы
      • 3. 4. 3. Определение площади прилегающей поверхности стопы
      • 3. 4. 4. Определение высоты свода стопы
    • 3. 5. Компонент формирования индивидуального отчета
      • 3. 5. 1. Правила для формирования выходного заключения по стопе
      • 3. 5. 2. Формирование выходных заключений
      • 3. 5. 3. Пример формирования выходного заключения
    • 3. 6. Компонент формирования группового отчета
  • ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
    • 4. 1. Условия и необходимые затраты для внедрения программноинформационного комплекса
    • 4. 2. Результаты экспериментальной проверки комплекса

Актуальность темы

В различных областях человеческой деятельности (технике, медицине, экономике и т. д.) актуальными задачами являются определение состояния системы, ее характеристик, работоспособности. Такой системой может быть органичная система, в частности, человеческий организм или его часть (медицинская диагностика), техническая система (техническая диагностика) и т. д. При этом характеристики системы, которые определяют ее состояние, можно получить различными способами. Однако часто при диагностике состояния органичных систем информацию о системе можно получить только в виде ее изображения. В этом случае по изображению необходимо получить характеристики системы и только затем анализировать их для определения состояния.

В настоящее время существует достаточно большое количество подходов к распознаванию изображений и выделению характеристик системы. Это системы оптического распознавания печатного и рукописного текста, системы анализа сцен. В последнее время активно разрабатываются программно-информационные средства для поддержки диагностики состояния системы по ее изображению. Большой вклад в определение состояния системы по ее изображению внесли О. И. Потатуркин (дистанционная диагностика природных и технических процессов), В. Г. Бадалян, (автоматизированная диагностика по УЗИ), Л. С. Орбачевский (диагностика по изображению конъюнктивы глаза), Г. Г. Потиханова (диагностика состояния стопы по ее отпечатку) и др.

Однако существующие подходы, модели и методы, используемые для определения состояния системы, заданной своим изображением, плохо применимы для диагностики органичной системы, например, стопы человека. Существующие диагностические комплексы не могут подстраиваться под специфику конкретной группы обследуемых, в результате чего страдает качество диагностики. Поэтому актуальной задачей является разработка моделей и методов и создание на их основе программно-информационного комплекса для диагностики состояния органичной системы, заданной своим изображением, который мог бы обучаться в процессе работы для более точной и эффективной диагностики.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка модели и алгоритмов и реализация их в виде программно-информационного комплекса для диагностики состояния органичной системы по ее изображению на примере определения состояния стопы человека.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих подходов к распознаванию образов и определению состояния системы, заданной своим изображением.

2. Разработать модель отображения системы во множество характеристик и сопоставления найденных характеристик с образами, определяющими состояние системы.

3. Разработать алгоритм уточнения образов состояния системы в процессе обучения.

4. Реализовать предложенные модели и алгоритмы в виде программно-информационного комплекса для диагностики состояния стопы человека и проверить его работоспособность и эффективность при решении практических задач.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, теории моделирования, искусственного интеллекта, применялись положения теории объектно-ориентированного проектирования программных систем, теории проектирования реляционных баз данных и компьютерной лингвистики.

Научная новизна результатов, выносимых на защиту, заключается в следующем:

Предложена модель диагностики состояния органичной системы по ее изображению, позволяющая повысить точность и эффективность диагностики:

1. Предложено первичное описание системы в виде матрицы точек изображения.

2. Предложено множество характеристик системы и разработан алгоритм отображения для их получения.

3. Предложено описание возможных состояний системы в виде образов и разработан алгоритм отображения множества характеристик во множество состояний.

4. Для уточнения настроечных параметров образов разработан статистический алгоритм обучения.

5. На основании предложенной модели диагностики органичной системы и алгоритмов разработан способ определения состояния стопы, на который получен патент.

Практическая ценность работы.

1. На основе предложенной модели и алгоритмов диагностики состояния органичной системы по ее изображению реализован программно-информационный комплекс для диагностики состояния стопы. Реализована аппаратная часть комплекса, представляющая собой планшетный сканер, помещенный в укрепленный корпус, способный выдержать вес человека. Комплекс позволяет проводить массовые обследования состояния стопы человека в школах, поликлиниках, военкоматах, в спортивной медицине и отличается низкой стоимостью, малым временем обследования и высокой достоверностью результатов.

2. Проведено обучение (настройка параметров для распознавания образов) и экспериментальная проверка программно-информационного комплекса. Сформированы основные шаблоны для вывода результатов исследований стопы по различным параметрам, рекомендаций по проведению лечебных мероприятий, гигиенических правил для соблюдения режима рациональной нагрузки на стопу, проведения лечебной физкультуры и массажа.

3. Программно-информационный комплекс зарегистрирован в Отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Реализация результатов работы. Программно-информационный комплекс применялся для обследования состояния стопы студентов Волгоградского государственного медицинского университета (ВолГМУ) и Волгоградской государственной академии физической культуры (ВГАФК). Кроме того, были проведены массовые обследования состояния стопы школьников различных школ города. Всего было обследовано более 2000 человек. Также комплекс использовался в клинической практике в Областной клинической больнице № 1 в детском ортопедическом отделении.

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации докладывались на Международных научно-технических и научно-практических конференциях «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004), Всероссийском конкурсе на лучшие научные работы по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам в сфере приоритетных направлений науки и техники (Москва, 2004), УИ-й, УШ-й и 1Х-й Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2002;2004). Работа была представлена на выездной сессии Президиума РАМН (Волгоград, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, содержащего 97 наименований, и 4 приложений. Работа содержит 117 страниц машинописного текста, 35 рисунков, 9 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Разработаны модель и алгоритмы, на основе которых реализован программно-информационный комплекс для диагностики состояния органичной системы на примере определения состояния стопы человека:

1. Предложено первичное описание системы Г в виде матрицы точек изображения.

2. Предложен набор характеристик X и разработан алгоритм их получения с помощью отображения Т7.

3. Разработано описание возможных состояний системы О и алгоритм отображения 5 множества характеристик в множество состояний.

4. Для получения настроечных параметров образов предложен статистический алгоритм обучения.

5. Предложенная модель и алгоритмы реализованы в виде программно-информационного комплекса для диагностики состояния стопы человека, который показал работоспособность и эффективность в опытной эксплуатации.

6. Комплекс зарегистрирован в Отраслевом фонде алгоритмов и программ.

7. На разработанный способ диагностики состояния стопы человека получен патент № 2 253 363 от 10 июня 2005 г.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Borland С++ Builder Электронный ресурс. // http://www.borland.com/us/products/cbuilder/index.html
  2. Dosadi Document scanning and image acquisition tools for developers Электронный ресурс. // http://www.dosadi.com/
  3. Extensible Markup Language (XML) Электронный ресурс. // http://xml.coverpages.org/xml.html
  4. Matthew Dr., Kaiman E. Podiatric Medicine, Sports Medicine & Foot Orthopedic Электронный ресурс. // http://feetfirst.com
  5. Micromak service Motion Analysis Software Электронный ресурс. // http://www.mikromak.com/en/home.htm
  6. Soft-полигон (программное обеспечение для медицины). Электронный ресурс. // http://sibmed.ru/soft/lst.php
  7. Stereoscopic scanning: 3D in industry and multimedia. Электронный ресурс. // http://www.stereoscopicscanning.de
  8. Verhaar J. A. N. Ношение обуви и распространенность плоскостопия. Текст. / Verhaar J. А. N. // Русский медицинский журнал. 1996. — том 3. — № 5.
  9. Warner J. Fiat-Footed but Not Disabled. Электронный ресурс. // http://mv.webmd.com/content/article/3606.1237
  10. Ю.Алексеевская И. А. Диагностические игры в медицинских задачах. Вопросы кибернетики Текст. / Алексеевская И. А., Недоступ А. В. // Задачи медицинской диагностики и прогнозирования с точки зрения врача.- 1988.-№ 112.-С. 128−139.
  11. Аппаратная диагностика патологии стоп на плантоскопе. Электронный ресурс. // http://www.stopa.info/plantoscope/
  12. С. Извлечение знаний из медицинских баз данных Электронный ресурс. / Арсеньев Сергей // http ://neural. narod.ru/Arsen.htm
  13. Т. Объектно-ориентированное программирование в действии Текст. / Пер. с англ.- СПб: Питер, 1997 464 с.
  14. Н.Бенькович Е. С. и др. Практическое моделирование динамических систем Текст. / Е. С. Бенькович, Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.- 464 с.
  15. Большая медицинская энциклопедия Электронный ресурс. // http://bme.med-lib.ru
  16. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ Текст.: 2-е изд.: Пер. с англ.- М.: «Издательство Бином», СПб: «Невский диалект», 1998.—560 с.
  17. В. Н. Методы извлечения и обобщения информации в больших базах данных Текст. / Федотов А. А., Фомина М. В. // Известия академии наук. Теория и системы управления.- 1999-№ 5 С. 45−49.
  18. А. Все о выборе сканера: устройство сканера. // Электронный ресурс. // http://www.scaner.ru/scanning/ccdscanners.htm
  19. Т. А. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем Текст. /Гаврилова Т. А., Червинская К. Р.— М.: Радио и связь, 1992.
  20. Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем Текст. / Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб: Питер, 2000 — 384 с.
  21. К. Структурный системный анализ: средства и методы. Текст. / Гейн К., Сарсонт Т.- В 2-х частях. Ч1 / Пер. с англ.- под ред. А. В. Козлинского.-М.: Эйтекс, 1993 188 с.
  22. Гиг Дж. Прикладная общая теория систем Текст.- В 2-х книгах- М.: Мир, 1981.
  23. И. В. Приобретение знаний экспертными системами Текст.// Материалы международной научно-технической конференции и молодежной научной конференции «Интеллектуальные САПР».— Таганрог: ТРТУ, 2000.— № 2 (16). — С. 66−69.
  24. А. М. Искусственный интеллект. Базы знаний и экспертные системы Текст. / А. М. Дворянкин, А. В. Кизим, И. Г. Жукова, М. Б. Сипливая: Учеб. пособие.: Волгоград, гос. техн. ун-т, 2003.— 140 с.
  25. А. М. и др. Искусственный интеллект. Моделирование рассуждений и формальные системы: Учеб. пособие Текст. / А. М. Дворянкин, М. Б. Сипливая, И. Г. Жукова — Волгоград: Волгоград, гос. техн. ун-т, 2003.— 140 с.
  26. А. М. Методические указания к практическим занятиям по искусственному интеллекту. Текст. / Дворянкин А. М., Заболеева-Зотова А. В. // Часть I.— Волгоград: Волгоград, гос. техн. ун-т, 1997.— 16 с.
  27. А. М. Методические указания к практическим занятиям по искусственному интеллекту. Текст. / Дворянкин А. М., Заболеева-Зотова А. В. // Часть И.— Волгоград: Волгоград, гос. техн. ун-т, 1997.— 16 с.
  28. А. М., Разработка и применение ЭС принятия проектных решений Текст. / Дворянкин А. М., Бутенко Л. Н.: Метод, указ. к выполнению курсовой работы.— Волгоград: ВолгПИ, 1993 — 22 с.
  29. Дейл Роджерсон. Основы СОМ Текст. / Пер. с англ. 2-е изд., испр. и доп.- М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция» 2000 — 400 с.
  30. П. Введение в экспертные системы. Текст.: Пер. с. англ.: Уч. пос М.: Издательский дом «Вильяме», 2001- 624с.
  31. Р. Н., Рыбчинская Л. П. Телосложение спортсмена: методическое пособие Текст. Смоленск, Смоленский государственный институт физической культуры, 1977.
  32. О. Плоскостопие один раз и на всю жизнь. Текст. // АиФ Здоровье. — 2001. -№ 4.
  33. К. К., Александрович В. JI. Плоскостопие. Текст. // Новости лучевой диагностики. 1998. — № 2. — с. 12−13.34.3аболеева-Эотова А. В. Введение в системологию Текст.: Учеб. пособ. / ВолгГТУ.— Волгоград: РПК «Политехник», 1999.— 108 с.
  34. В. М., Лифляндский В. Г., Маринкин В. И. Прикладная медицинская статистика Текст.: учебное пособие. — Санкт-Петербург, ФОЛИАНТ, 2003. 200 с.
  35. М. Ф. Анатомия человека Текст. / 3-е изд., дополн. М.: Физкультура и спорт, 1969. — 274 с.
  36. Искусственный интеллект: В 3 кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы: Справочник Текст. / Под ред. Э. В. Попова.- М: Радио и связь, 1990- 464 с.
  37. Искусственный интеллект: В 3 кн. Кн. 2. Модели и методы: Справочник Текст. / Под ред. Д. А. Поспелова М: Радио и связь, 1990.- 304 с.
  38. Искусственный интеллект: В 3 кн. Кн. 3. Программные и аппаратные средства: Справочник Текст. / Под ред. В. Н. Захарова, В. Ф. Хорошевского.-М: Радио и связь, 1990−464с.
  39. С. И. Автоматизированный комплекс для диагностики плоскостопия Текст. / Калужский С. И., Гавриков К. В., Плешаков И. А. и др. // Информационные технологии в образовании, технике и медицине:
  40. Материалы международной конференции. В 3-х т. Т. З / ВолгГТУ. -Волгоград, ВолгГТУ, 2004. с. 204−207.
  41. С.И. Способ оценки морфофункционального состояния стопы Текст. / Гавриков К. В., Перепелкин А. И., Калужский С. И., и др.
  42. Медико-биологические и психолого-педагогические аспекты адаптации и социализации человека: Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции. — Волгоград, Волгоградское научное издательство, 2004. с. 132−133.
  43. В.А., Сергиенко К. Н., Валиков Д. П. Компьютерная диагностика опорно-рессорной функции стопы человека Электронный ресурс. // http://lib.sportedu.ru/books/xxpi/2002nl/pl l-16.htm
  44. . А. Искусственный интеллект и медицина: возможности и перспективы систем, основанных на знаниях Текст. // Новости искусственного интеллекта 2001.- № 4 — С. 44−51.
  45. . А. Искусственный интеллект и медицина: особенности прикладных консультативных систем Текст.// Новости искусственного интеллекта 2002 — № 4 — С. 24−28.
  46. В. Г. Медицинская антропология Текст. / Ковешников В. Г., Никитюк Б. А. — К.: Здоровье, 1992 г. — 200 с.
  47. Компьютерная подометрическая система «Pad Pro». Электронный ресурс. // http://www.stopa.ru/diagnostic.htm
  48. Т., Кузнецова Н. Этиология плоскостопия Электронный ресурс. // http://www.stopa.info/articles/05/
  49. Лечебная физкультура и массаж при плоскостопии / Гавриков К. В., Плешаков И. А., Калужский С. И. и др. Текст. Волгоград, 2004. — 20 с.
  50. Лорьер Ж-Л. Системы искусственного интеллекта: Пер. с франц. Текст.— М.: Мир, 1991.— 586с.
  51. Е. В. Интеллектуальные информационные системы Текст.: Учебное пособие для студентов специальности 351 400 «Прикладная информатика (по отраслям)». Краснодар: КубГАУ. 2004. — 633 с
  52. Люгер, Джордж, Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем Текст., 4-е изд.: Пер. с англ.— М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. — 864 с.
  53. Г. А. Спортивная медицина: Учебник Текст. М.: Советский спорт, 2002.-480 с.
  54. В. О. Ортопедическая диагностика (руководство-справочник). Текст. Мн., Наука и техника, 1978. 512 с.
  55. Э. Г. Методы исследования в спортивной антропологии Текст. М. Физкультура и спорт, 1982.
  56. Медицинская система ДиаСлед. Опорно-двигательный аппарат, протезирование, диагностика стоп Электронный ресурс. // http://www.diasled.com/
  57. Медицинские информационные системы. Экспертные системы и базы знаний Электронный ресурс. // http://intra.rfbr.ru/pub/vestnik/V4 99/1 14. htm
  58. К. Как построить свою экспертную систему Текст.: Пер. с англ.-М.: Энергоатомиздат, 1991.-286 с.
  59. О.Л., Шугалова А. Б. Новое в рентгенодиагностике поперечного плоскостопия Текст. // Журнал «Вестник травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова», 1996. № 2. — С. 48−51.
  60. В. В. Курс лекций по травматологии и ортопедии. Электронный ресурс. //http://www.bsmu.anrb.ru/publ/lec/index.asp?publ=tl5
  61. Н. Принципы искусственного интеллекта Текст.— М.: Радио и Связь, 1985.
  62. Г. С. Приобретение знаний интеллектуальными системами Текст. .— М.: Наука, 1997.68,Осовский С. Нейронные сети для обработки информации Текст.- Пер. с польского И. Д. Рудинского. — М.: Финансы и статистика, 2002.
  63. А. А. Легкие шаги, или как жить с плоскостопием Текст. — СПб.: Издательство «ДИЛЯ», 2003. — 96 с.
  64. В. Мануальная терапия своими руками Текст. // ФИС.- 2000.-№ 3. с. 16−17.
  65. Пат. 2 253 363 Российская Федерация, МПК7 А 61 В. Способ диагностики состояния отделов стопы Текст. / Заявители Гавриков К. В., Плешаков И. А., Калужский С. И., Перепелкин А. И., Андреев Н.В.- опубл. 10.06.05.
  66. А.Ю., Брусенцев В. А. Методы и алгоритмы компьютерной графики в примерах на Visual С++ Текст. СПб.: БХВ — Петербург, 2003. — 560 с.
  67. Э.В. Статические и динамические экспертные системы: Учеб. пособие Текст. / Э. В. Попов, И. Б. Фоминых, Е. Б. Кисель, М. Д. Шапот. — М.: Финансы и статистика, 1996.—320с.
  68. Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ Текст.— М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987−288с.- (Пробл. искусственного интеллекта).
  69. Программа детской ортопедической помощи «Антилопа-ОРТО» Электронный ресурс. // http://www.antilopa.ru
  70. У. Цифровая обработка изображений Текст. В двух книгах. М.: Мир, 1982.
  71. Распознавание образов на ЭВМ Электронный ресурс. // http://ns.ssga.ru/eruditesinfo/ccdandcmos/oes/html/index.html
  72. В. И., Комина Е. Р. Автоматизированные системы в здравоохранении Текст.: Учебн. пособ. — Волгоград: BMA, 1994.— 55с.
  73. И.В. Курс общей физики Текст. Т.2. Изд. третье, испр. -М.:Наука, 1988.
  74. В. Н. Основы системного анализа Текст.: Учеб. пособие.— СПб.: «Изд. дом «Бизнес-пресса», 2000.— 326 с.
  75. К., Фохт Д. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ Текст.— М.: Финансы и статистика, 1990.
  76. Теоретические основы САПР Текст.: учебник для вузов / В. П. Корячко, В. М. Курейчик, И. П. Норенков. М.: Энергоатомиздат, 1897. — 400 с.
  77. А. Объемное сканирование. Электронный ресурс. // http://propc.dz.ru/sep99/3dscan.htm
  78. В. И. Экспертные системы Текст.— М.: МАИ, 1992.
  79. Д. Руководство по экспертным системам Текст.: Пер. с англ.—М.: Мир, 1989.—388 с.
  80. В.И., Коломиец A.A., Глоденко А. И. Клинико-рентгенологическая оценка деформации стопы и нижней конечности приврожденной косолапости Текст.// Ортопедия, травматология и протезирование. 1989. — № 8. — с. 35 — 39.
  81. Г. Восстановление изображений по проекциям. Основы реконструктивной томографии Текст. М.: Мир, 1983. -352 с.
  82. А. Вопросы сканерные. Электронный ресурс. // http://www.computerinform.ru/inform 12 98/scaner.htm
  83. А. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Полигональные модели Текст. М.: Диалог-МИФИ, 2000. — 464 с.
  84. В.А. Метод исследования биомеханических свойств мягких тканей опорной поверхности стопы Текст. // Ортопедия, травматология и протезирование. 1986. — № 12. — с. 32 — 35.
  85. Экспертная система медицинской диагностики «Консилиум» Электронный ресурс. // http://www.eksi.kz/consilium/esmd.htm.
  86. Экспертные системы. Принципы работы и примеры Текст.: Пер. с. англ./ А. Брукинг, П. Джонс, Ф. Кокс и др.- Под ред. Р. Форсайта.— М.: Радио и связь, 1987.— 224с.
  87. Дж., Кумбс М. Экспертные системы: концепции и примеры Текст.— М.: Пер. с англ.—М.: Финансы и статистика, 1987.— 191 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!