论文总字数：28968字

摘 要

病理学作为临床医学和医学教学上的很重要的一个部分，非常有必要在数字化方面有所提升。目前的数字化病理切片在原始的病理切片操作上已经有了很大的进步，但是在实际设备管理与操作方面还是有一些能够改进的地方。在这个项目中，通过移动端扫描显微镜上放大的病理切片图片，上传到数据库之后，利用该病理切片查看器直接访问。由于医学上对数字图片影响的标准化的限制，普通的查看器是无法满足医疗界的需求的。我们采用图片金字塔的方案来解决这一问题。通过随机访问不同层级的金字塔图片来达到超大图片访问自由缩放的效果。

本文研究了目前的一个能够消除不同供应商不同数据格式的影响的OpenSlide技术，在这之上进行了病理查看器的设计与实现。主要的研究工作为以下几个部分：（1）对现存的网页病理图片查看方案与已存技术进行了研究与学习。（2）对需要实现的功能策略进行设计与分析。进行简单地UI设计。（3）本文深入研究学习了OpenSeadragon整体框架与API，设计理念与实现方法。（4）了解学习了OpenSlide的研究历史与实现途径，整体的研究思路等等。（5）在理论学习的基础上，选择了一个病理图片查看方案结合OpenSeadragon设计实现网页版可缩放超大病理图片查看器，同时添加了部分附加功能。（6）对查看器的详细实现与使用功能进行了详实的分析。

关键词：病理切片图、OpenSlide、OpenSeadragon、超大病理图片查看器、添加标记

Title: Design and development of a Viewer of digital pathology

Major: Software Engineering

Name: Yuqian Liao

Supervisor: Weiwei Wu

Abstract

As a crucial part of clinical medicine and medical teaching, there is no doubt it should be more digital. Currently, digital pathology technology has been developed compared to the original ones, but there are still lots of shortcomings about it. We always want it to be more convenient. In this project, we scan the slide through mobile end system. After uploading to the database, users can view the slide at any time they want through the web digital pathology viewer. As there is a standardized restrict of image data in medical domain, it's not satisfied if we use the normal image viewer. To solve the problem, we choose the image-pyramid in the project. we succeed by randomly access the different level of image pyramid.

After studying the OpenSlide, a technology that can eliminate the influence of different data format of different vendor, we proceed the design and development of digital pathology viewer. There are six major part of the paper: (1), study the current technology and program of web-based digital pathology viewer; (2), design and analyze the function that needs to be brought about;(3), deeply study the OpenSeadragon and its API, the design concept and implement method;(4), learning the studying history and background of OpenSlide, research strategy of it;(5), Based on the Theoretical study, develop a web-based digital pathology choosing a feasible image-accessing solution combining with the OpenSeadragon;(6), analyze the implementation and functions of the web-based digital pathology viewer in detail.

Key Word: digital pathology、OpenSlide、OpenSeadragon、digital pathology viewer、annotation

目 录

摘 要 2

Abstract 3

第一章 绪论 5

1.1选题背景 5

1.2 选题意义 5

1.3 国内外发展现状 6

1.4 论文的主要工作 7

1.5 论文的章节安排 8

第二章 关键技术分析与研究 9

2.1.1 OpenSlide初步引入与介绍 9

2.1.2 OpenSlide 研究目的与技术挑战 9

2.1.3 OpenSlide设计与实现 12

2.1.3.1 OpenSlide 相关数字切片图格式 15

2.2 OpenSeadragon介绍与引入 17

2.4 本章小结 17

第三章 需求分析与概要设计 18

3.1 系统需求分析 18

3.1.1 系统功能性需求 18

3.1.2 系统非功能性需求 19

3.2 本章小结 19

第四章 随机访问式超大病理图片查看器设计与实现 20

4.1 总体设计分析 20

4.2 主体模块的设计与实现 21

4.2.1 Viewer模块的设计与实现 21

4.2.1 TileSource模块的设计与实现 31

4.3 区域选择模块的设计与实现 34

4.3.1 设计思想 34

4.3.2 区域选择模块的实现 35

4.4 添加标记功能的设计与实现 36

4.4.1 添加标记功能的具体设计 36

4.4.2 添加标记功能的具体实现 36

4.6 本章小结 39

致谢 40

参考文献 41

第一章 绪论

1.1选题背景

首先介绍一下病理切片。作为病理标本的一种，病理切片是将有部分病变的组织或脏器经过各种处理之后在显微镜下观察，通过观察病理变化做出病理诊断，为临床诊断和治疗提供帮助。解剖病理学目前正面临着一个巨大的转变。从20世纪晚期开始，直到21世纪，数字切片技术经过了一段时间的演化。从最初的尝试着手动地数字化整个载玻片标本，到后来数字化更加精细的玻片标本形式和机械自动化地扫描装置。在在线存储方面，基于互联网的档案数据的保存和提取也克服了解剖病理学的传统的工作流程的低效率问题。比如说，他们消除了载玻片标本物理上的运输过程和档案存储器的必要性。同时，基于互联网的数字切片能够有很多方面的应用，从诊断和质量监管到医药研究。除此之外，在计算机版本和机器学习方面有很大的进步，使得自动化和机械自动化分析、比较数字切片成为了现实。

尽管数字切片技术目前被广泛地视为是病理学的载玻片和显微镜的替代物，但是在数据存储、传输、图片处理、交互性等方面，当今的数字切片技术仍然面临着不可忽视的挑战。因为在现在的情况下，并没有为了这些图片提供的现存的普遍的数据类型，不同的供应商拥有自己的一套数据类型、分析工具、查看器和软件库等等。这为病理学家造成了使用障碍，同时也降低了互用性。

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