專利名稱：基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像網格處理系統，具體是一種基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統。用于網格計算技術領域和圖像領域。
背景技術：
現行圖像處理系統是在一臺計算機中顯示圖像，處理算法和存儲圖像。圖像處理系統設計開發是基于Windows平臺，C語言，采用C/S(客戶端/服務器)模式，各種算法處理和數據存儲都在一個層次中實現的。某臺計算機既要完成復雜算法處理功能，數據存儲功能，又要具有顯示功能。
經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利申請號98122713.9，發明名稱圖像處理系統，公開號CN 1255687A，該專利的圖像處理系統中，處理器和存儲器位于在一臺計算機中，用于處理圖像和存儲圖像。這臺計算機既要完成復雜算法處理功能，又具有數據存儲功能，各種算法處理和數據存儲都在一個層次中實現。同時，監視器只能顯示圖像，不具有人機交互功能。但是該圖像系統(1)不具有遠程接口單元，均是在局域網內的一臺機器上運行，無法跨越時間上和地域上的限制，滿足遠程操作，遠程研究的目的。(2)系統設所得圖像處理和數據存儲都位于一個系統層次，會使得該系統功能復雜，增加了功能維護和系統升級的難度。增加某個處理單元，必須對系統重構。(3)圖像處理速度比較慢，一副圖像需要花費幾分鐘或幾小時，對一副圖像進行多種算法處理時，不可以實現算法之間的互相調用，無法對圖像進行并行運行。(4)從系統的使用角度來看，沒有交互功能，且系統沒有監控單元，不能夠監控系統的運行狀況和用戶使用系統的情況，不能夠對用戶使用系統進行合理的收費。(5)圖像處理中，涉及的計算量和存儲量大，專門的圖像數字存儲系統、圖像服務器、圖像工作站等都是相當昂貴的，若每個研究機構都購置這些設備，會增加很大開銷和浪費。(6)從使用該圖像系統長遠角度看，無法將該系統移植到其它平臺，并且由于非面向對象和非模塊化設計，很難將系統應用到某特殊領域，醫學圖像領域，地理圖像領域。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統，使其完好的解決圖像獲取、顯示、處理、存貯、傳送和管理等問題。利用網絡上空閑的處理器、存儲器以及其它可用資源完成圖像算法處理和圖像的大容量存儲，提高圖像運行性能，減少圖像運算時間，減少專門購置設備的費用。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括圖像控制設備，圖像數據存儲服務器，圖像處理服務器，圖像顯示終端。圖像控制設備的輸出端連接到圖像數據存儲服務器，其掃描圖像后，將圖像傳輸至圖像數據存儲服務器。圖像數據存儲服務器與圖像處理服務器相連。圖像處理服務器連接到圖像顯示終端，將圖像傳送至圖像顯示終端上顯示，供用戶在單機，終端機，PDA上瀏覽和處理。
圖像處理服務器，包括圖像管理單元，任務調度單元，圖像處理單元，監控單元，計費單元。用戶的任務通過圖像管理單元傳送給任務調度單元。任務調度單元根據任務需求，執行作業提交、作業分解及作業分解信息，將任務分別提交給圖像處理單元、監控單元、計費單元。圖像處理單元對二維圖像、三維圖像進行單步執行、串行執行和并行執行。監控單元監控系統運行狀態。計費單元記錄用戶使用系統的信息，及費用信息。圖像處理單元、監控單元、計費單元處理完畢，結果返回給任務調度單元，任務調度單元將圖像傳送至圖像管理單元，圖像管理單元再傳輸圖像至圖像顯示終端。
圖像數據存儲服務器包括網格接口單元和存儲單元。其中，網格接口單元是圖像處理服務器和圖像數據存儲服務器，圖像數據存儲服務器和圖像控制設備之間的橋梁。網格接口單元的輸出端與存儲單元相連，圖像控制設備通過網格接口單元將圖像傳輸至存儲單元，存儲單元從數據庫中讀取、存放圖像數據。高存儲量磁盤機、磁庫作為圖像數據存儲服務器的存儲單元保存原始圖像，處理后的圖像，和歷史記錄圖像。
本發明系統工作時，圖像控制設備掃描圖像或攝取圖像，通過圖像數據存儲服務器的網格接口單元將圖像存入存儲單元。利用各種圖像顯示終端，通過系統的虛擬Portal，進入管理單元，選擇處理算法，任務請求提交給任務調度單元，任務調度單元根據需求交給圖像處理單元，監控單元，計費單元處理。任務執行完畢，以Applet形式顯示在圖像顯示終端，同時圖像存入至圖像數據存儲服務器的存儲單元。
本發明既能夠實現圖像處理功能，又具有用戶界面直觀，功能全面，強大的靈活性，維護開銷小特點。可以查詢圖像，處理圖像，瀏覽圖像，對系統使用情況進行電子統一收費和管理，避免了一些人為因素的干擾。不僅可在本地進行圖像處理，還可遠程使用和管理系統，在局域網，廣域網中均能準確、穩定地處理和傳輸圖像。用戶操作簡單，通過IE和身份簽證后即可進入系統，瀏覽、處理圖像，查看帳戶費用信息。每幅圖像的算法處理需要花費大量計算資源和運算時間，利用分布式環境中的各種超級計算機(如遠端的IBM690、IBM1350)和空閑可用資源實現大規模和復雜計算及海量數據存儲，最短時間內完成圖像的處理。與現行技術系統相比，節省了每個研究中心購置圖像數字存儲系統、圖像服務器、圖像工作站的費用。同時，本發明以網絡服務為核心，采用分布式架構和網絡服務資源框架規范，圖像顯示終端、圖像處理服務器、圖像數據存儲服務器可以位于一臺計算機中，也可以是分布在跨地域的多臺設備中。系統適應性與靈活性增強，系統的維護開銷減少。每個單元內部以服務形式存在，服務之間通過預定義接口通訊，數據傳輸采用基于XML機制的SOAP消息。本發明系統還具有遠程管理功能，每個用戶無需安裝該系統，只需服務器安裝，用戶登錄到服務器即可。避免了用戶安裝系統出現一些問題的麻煩。
本發明的特點和效果1)圖像處理時間短，分布式環境中的各種超級計算機(如遠端的IBM690、IBM1350)和空閑可用資源作為處理服務器縮短了每幅圖像處理時間。2)實時處理，圖像控制設備采集掃描和采集圖像，可在0.5s完成圖像存儲，同時根據用戶要求，在0.02s～5s內完成圖像處理，同時無需本地存儲圖像。3)使用及管理方便，通過圖像管理單元跨平臺和地域使用系統，遠程管理系統，遠程處理圖像，遠程監控系統運行，在本地顯示圖像。4)安全性高，處理服務器提供可靠的安全認證，加密通信，提供單點登陸，遠地身份鑒證，數據傳輸加密。5)處理服務器中的處理程序和管理程序采用Java語言，分層結構模式，系統具有跨平臺性，良好的移植性。6)系統靈活性好，維護開銷小，可以連接各種圖像控制器，各種終端設備，基于Web服務和網絡服務資源框架規范，每個單元具有完整功能，可提取出來單獨使用。某個單元崩潰時，整個系統仍可運行，具有很強的健壯性。7)適用面廣，作為圖像處理平臺，實現醫學圖像，生物圖像，地理圖像，遙感圖像領域的圖像處理。目前基于該系統，已構建了醫學圖像網格處理系統，具有重要的研究價值和推廣應用前景。
圖1為本發明系統結構框圖；圖2為本發明處理服務器的結構框圖；圖3為本發明工作流程圖；圖4為本發明系統功能示意圖；圖5為本發明系統程序層次結構圖。
具體實施例方式
本發明系統以微機為設備平臺，具有完善的二維圖像和三維圖像處理分析功能，具有安全網絡傳輸與存儲功能，監控運行性能，統一電子收費平臺，可接收和發送影像控制設備和掃描設備如CT、MR、CR等圖像數據。
如圖1所示，本發明包括圖像控制設備1，圖像數據存儲服務器2，圖像處理服務器3，圖像顯示終端4。圖像控制設備1的輸出端連接到圖像數據存儲服務器2，其掃描圖像后，將圖像傳輸至圖像數據存儲服務器2，圖像數據存儲服務器2與圖像處理服務器3相連，圖像處理服務器3連接到圖像顯示終端4，將圖像傳送至圖像顯示終端4上顯示，供用戶在PC機，終端機，PDA上瀏覽和處理。
圖像數據存儲服務器2包括網格接口單元10和存儲單元11，其中，網格接口單元10是圖像處理服務器3和圖像數據存儲服務器2、圖像數據存儲服務器2和圖像控制設備1之間的橋梁，網格接口單元10的輸出端與存儲單元11相連，圖像控制設備1通過網格接口單元10將圖像傳輸至存儲單元11，存儲單元11從數據庫中讀取、存放圖像數據，高存儲量磁盤機、磁庫作為圖像數據存儲服務器2的存儲單元保存原始圖像，處理后的圖像，和歷史記錄圖像。
如圖2所示，圖像處理服務器3包括圖像管理單元5，任務調度單元6，圖像處理單元7，監控單元8，計費單元9。圖像管理單元5為系統的虛擬Portal，用戶的任務通過圖像管理單元5傳送給任務調度單元6。任務調度單元6執行作業提交、作業分解及作業分解信息，將任務分別提交給圖像處理單元7、監控單元8、計費單元9，圖像處理單元7對二維圖像、三維圖像進行單步執行、串行執行和并行執行，監控單元8監控系統運行狀態，計費單元9記錄用戶使用系統的信息，及費用信息，圖像處理單元7、監控單元8、計費單元9處理完畢，結果返回給任務調度單元6，任務調度單元6將圖像傳送至圖像管理單元5，圖像管理單元5再傳輸圖像至圖像顯示終端4。
如圖3所示，用戶在顯示終端4通過圖像管理單元5的Portal進入系統。圖像管理單元5可以為用戶分配權限，設定角色。用戶具有權限后，進入系統，瀏覽圖像，創建圖像，刪除圖像，處理圖像。圖像管理單元5將顯示終端4的用戶請求提交給任務調度單元6，任務調度單元6對任務進行分解，在服務注冊中心查找所需服務，服務注冊中心返回基于服務描述語言的服務描述符，直接與任務調度單元6的調用服務建立連接。圖像處理單元7中的服務在服務注冊中心注冊，根據圖像管理單元5的任務描述信息處理圖像，處理后的圖像存入圖像數據存儲服務器4的存儲單元11。同時，由Java命名目錄接口JNDI調用消息發送器發送消息，通知任務調度單元6任務已完成，并顯示在圖像顯示終端4。若圖像顯示終端4的請求為對用戶使用系統情況進行計費，圖像管理單元5將請求提交給任務調度單元6，任務調度單元6將任務交給計費單元9處理，處理結果存入圖像數據存儲服務器2的存儲單元11，同時返回給任務調度單元6，并顯示在圖像顯示終端4。若圖像顯示終端4的用戶請求為監控系統運行狀況，圖像管理單元5將請求提交給任務調度單元6，任務調度單元6將任務交給監控單元8處理，處理結果存入圖像數據存儲服務器2的存儲單元11，同時返回給任務調度單元6，并顯示在圖像顯示終端4。
圖像顯示終端4、圖像處理服務器3、圖像數據存儲服務器2可以位于一臺計算機中，也可以是分布在跨地域的多臺設備中。
如圖4所示，在圖像顯示終端4，通過IE瀏覽器可以瀏覽圖像，處理圖像，監控性能，查詢計費信息，數據管理。圖像瀏覽包括查詢圖像、創建圖像和刪除圖像。圖像處理分為二維圖像處理和三維圖像處理。二維圖像處理包括圖像水平邊緣抽取，圖像拉普拉斯邊緣抽取，圖像浮雕處理，圖像銳化處理，高斯平滑處理。三維圖像處理包括圖像分割，圖像位置變換(平移、鏡像、旋轉)，三維重建和可視化，圖像截取和圖像標注。監控包括監控系統性能和任務執行狀態。計費記錄用戶使用系統的費用信息。數據管理負責圖像的輸入、輸出，以及圖像數據的轉換。各個單元內部以服務形式存在，之間通過預定義的接口通訊。
如圖5所示，本發明系統的圖像處理程序和圖像管理程序采用多層多級模式結構，由5個層次組成，瀏覽層，表示層，調度層，業務層，數據層。瀏覽層采用Web頁面形式顯示圖像、查詢圖像、創建圖像、刪除圖像、處理圖像等操作。表示層的圖像管理，負責分配用戶權限、劃分角色、維護用戶信息。圖像管理還負責與表示層和調度層的通訊。調度層將用戶任務分解為各子任務，查找注冊中心，將任務提交給業務層，并獲得業務層處理的數據。業務層由不同處理服務組成，二維圖像處理，三維圖像處理，服務監控，服務計費。數據模塊管理數據資源，對掃描設備的圖像進行數據轉換，從數據存儲設備中存取圖像，以及消息服務和Mail服務。每個層次的功能都在服務容器中實現。
權利要求
1.一種基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統，包括圖像數據存儲服務器(2)，圖像處理服務器(3)，其特征在于，還包括圖像控制設備(1)、圖像顯示終端(4)，圖像控制設備(1)的輸出端連接到圖像數據存儲服務器(2)，其掃描圖像后，將圖像傳輸至圖像數據存儲服務器(2)，圖像數據存儲服務器(2)與圖像處理服務器(3)相連，圖像處理服務器(3)連接到圖像顯示終端(4)，將圖像傳送至圖像顯示終端(4)上顯示，供用戶在PC機，終端機，PDA上瀏覽和處理。
2.根據權利要求1所述的基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統，其特征是，圖像數據存儲服務器(2)包括網格接口單元(10)和存儲單元(11)，其中，網格接口單元(10)是圖像處理服務器(3)和圖像數據存儲服務器(2)、圖像數據存儲服務器(2)和圖像控制設備(1)之間的橋梁，網格接口單元(10)的輸出端與存儲單元(11)相連，圖像控制設備(1)通過網格接口單元(10)將圖像傳輸至存儲單元(11)，存儲單元(11)從數據庫中讀取、存放圖像數據，高存儲量磁盤機、磁庫作為圖像數據存儲服務器(2)的存儲單元保存原始圖像、處理后的圖像和歷史記錄圖像。
3.根據權利要求1所述的基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統，其特征是，圖像處理服務器(3)包括圖像管理單元(5)，任務調度單元(6)，圖像處理單元(7)，監控單元(8)，計費單元(9)，圖像管理單元(5)為系統的虛擬Portal，用戶的任務通過圖像管理單元(5)傳送給任務調度單元(6)，任務調度單元(6)執行作業提交、作業分解及作業分解信息，將任務分別提交給圖像處理單元(7)、監控單元(8)、計費單元(9)，圖像處理單元(7)對二維圖像、三維圖像進行單步執行、串行執行和并行執行，監控單元(8)監控系統運行狀態，計費單元(9)記錄用戶使用系統的信息，及費用信息，圖像處理單元(7)、監控單元(8)、計費單元(9)處理完畢，結果返回給任務調度單元(6)，任務調度單元(6)將圖像傳送至圖像管理單元(5)，圖像管理單元(5)再傳輸圖像至圖像顯示終端(4)。
4.根據權利要求1所述的基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統，其特征是，圖像顯示終端(4)、圖像處理服務器(3)、圖像數據存儲服務器(2)位于一臺計算機中，或者分布在跨地域的多臺設備中。
全文摘要
一種基于網絡服務資源框架的圖像網格處理系統，用于網格計算技術領域和圖像領域。本發明包括圖像控制設備，圖像數據存儲服務器，圖像處理服務器，圖像顯示終端。圖像控制設備的輸出端連接到圖像數據存儲服務器，其掃描圖像后，將圖像傳輸至圖像數據存儲服務器。圖像數據存儲服務器與圖像處理服務器相連。圖像處理服務器連接到圖像顯示終端，將圖像傳送至圖像顯示終端上顯示，供用戶在單機，終端機，PDA上瀏覽和處理。本發明能完好的解決圖像獲取、顯示、處理、存貯、傳送和管理等問題，利用網絡上空閑的處理器、存儲器以及其它可用資源完成圖像算法處理和圖像的大容量存儲，提高圖像運行性能，減少圖像運算時間，減少專門購置設備的費用。
文檔編號G06K9/20GK1604530SQ20041006757
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月28日 優先權日2004年10月28日
發明者毛宏燕, 黃林鵬, 李明祿, 劉飛 申請人:上海交通大學