Wymiana i składowanie danych multimedialnych

Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
KONSPEKT PRZEDMIOTU
PIERWSZEGO POZIOMU STUDIÓW STACJONARNYCH
Nazwa przedmiotu Wymiana i składowanie danych
multimedialnych
Skrót:
Semestry:
Punkty ECTS:
VI
Rodzaj przedmiotu:
Liczba godzin w semestrze:
Wykład
Semestr VI
30
Strumień/profil:
chemia w medycynie
kierunkowy w strumieniu IWM
Ćwiczenia
Laboratorium
15
elektronika w medycynie
Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Imię:
Jacek
E-mail: [email protected]
Projekt
Seminarium
fizyka w medycynie
Nazwisko:
Telefon:
WISD
4
Łącznie
45
informatyka w medycynie
X
Rumiński
0583472678
Lokal:
102 WETI
Cele przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z metodami reprezentacji danych multimedialnych oraz ich wymiany i
składowania. W sposób szczególny zostanie przedstawiony problem wymiany multimedialnych danych medycznych.
Ważnym celem szczegółowym jest ukazanie trendów w zakresie normalizacji wymiany danych multimedialnych (również w
medycynie) co stanowi podstawę współpracy systemów wytwarzanych przez różnych producentów. Zakłada się, że
przedstawiane treści kształcenia w zakresie tego przedmiotu powinny zachęcać do samodzielnego poszerzania wiedzy z
wykorzystaniem udostępnionych w ramach przedmiotu elementów edukacji na odległość jak i innych zasobów
elektronicznych.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
- interpretacji formatu zapisu multimedialnych danych medycznych (DICOM, HL7),
- projektowania struktur danych multimedialnych danych medycznych (DICOM, HL7),
- doboru metod kompresji danych multimedialnych,
- projektowania systemów wymiany danych multimedialnych z uwzględnieniem ograniczeń w medycynie,
- opisu treści danych multimedialnych,
- projektowania interfejsów z wyszukiwaniem danych multimedialnych na bazie ich treści (deskryptory),
- interpretacji norm i rekomendacji z zakresu składowania i wymiany danych multimedialnych,
- projektowania systemów archiwizacji danych,
- zabezpieczania systemów archiwizacji danych.
Karta zajęć - wykład
Lp.
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Multimedia i ich wymiana oraz składowanie – wprowadzenie
Standardy wymiany danych multimedialnych: DCT i JPEG
Standardy wymiany danych multimedialnych JPEG2000
przetwarzanie wstępne.
Standardy wymiany danych multimedialnych JPEG2000 - DWT
Standardy wymiany danych multimedialnych JPEG2000 – kodowanie
i progresja skali i jakości
Standardy wymiany danych multimedialnych HD Photo/JPEG XR
Standardy wymiany danych multimedialnych MPEG1 i 2
Liczba
godzin
1
1
1
X
X
X
X
X
X
X
umiejętności
D
E
1
1
1
1
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28
29.
30.
Standardy wymiany danych multimedialnych MPEG 4
Standardy wymiany danych multimedialnych MPEG 7 – deskryptory
dźwięku, obrazu i wideo
Standardy wymiany danych multimedialnych MPEG 7 – język opisu
deskryptorów i wymiana dokumentów
Standardy wymiany danych multimedialnych MPEG 7 –
wyszukiwanie danych na podstawie ich treści
Standardy W3C wymiany danych multimedialnych (m.in. XML)
Standardy wymiany danych medycznych: DICOM
Standardy wymiany danych medycznych: DICOM
Standardy wymiany danych medycznych: HL7
Standardy wymiany danych medycznych: EDIFACT, ebXML, inne.
Systemy PACS
Systemy informacyjne w medycynie (m.in. HIS, DIS, RIS)
Elektroniczna dokumentacja medyczna – formaty dokumentów i
normy europejskie
Elektroniczna dokumentacja medyczna – HL7 CDA
Elektroniczna dokumentacja medyczna – elektroniczne karty
pacjentów
Tworzenie serwerów usług składowania danych
Tworzenie serwerów usług pobierania i wyszukiwania danych
Organizacja i technologie archiwizacji danych.
Archiwizatory i macierze dyskowe.
Technologie sieciowe w budowaniu archiwów danych (m.in. NAS)
Hybrydowe systemy archiwizacji
Planowanie i wdrażanie procedur Disaster Recovery
Metody zabezpieczania składowanych danych
Systemy zasilania dla ciągłości pracy
1
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
X
X
1
1
X
X
X
X
X
2.
3.
4.
5.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Razem: 30
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
1
X
Karta zajęć - laboratorium
Zagadnienie
Lp.
1
1
X
X
Badanie warstwy prezentacji na przykładzie normy DICOM.
Wymiana danych w sieciach medycznych – DICOM/ HL7. Systemy
informacyjne PACS w medycynie – zagadnienia administracji.
Elektroniczna dokumentacja medyczna – składowanie dokumentów
(bazy danych XML) oraz obsługa elektronicznych kart pacjenta.
Dyskretna transformata kosinusowa – wprowadzenie, podstawowe
własności.
Metody kompresji danych multimedialnych (dźwięku i obrazu)
Wymiana danych w formacie JPEG2000.
Próg zaliczenia:
Semestr: VI
z wykładu
31/60
z ćwiczeń
Warunki zaliczenia przedmiotu
z laboratorium z projektu
20/40
Punkty
60
X
3
X
3
X
3
X
X
z seminarium
Opis form zaliczenia
Wykład (semestr VI)
Id
Termin
1
Sesja
egzaminacyjna
Zakres
Egzamin z przedmiotu
Razem: 60
Laboratorium (semestr VI)
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Liczba
godzin
umiejętności
D
E
3
3
Razem: 15
Z CAŁOŚCI
51/100
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Id
1
2
3
4
5
Termin
Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3
Ćwiczenie 4
Ćwiczenie 5
Punkty
8
8
8
8
8
Razem: 40
Zakres
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 1
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 2
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 3
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 4
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 5
Uwagi dotyczące kryteriów zaliczenia:
Przedmiot kończy się egzaminem, którego zaliczenie wymaga zebrania ponad 50% punktów. Wcześniej wymagane jest
zaliczenie laboratorium. Ocena końcowa wyliczana jest na podstawie łącznej sumy gromadzonych punktów (przy zaliczeniu
obu części).
Lp.
1.
Przedmiot
Technologie
informacyjne
2.
Metody i techniki
programowania
3.
Bazy danych
4.
Przetwarzanie
sygnałów
Przedmioty wyprzedzające wraz z wymaganiami wstępnymi
Zakres
1. Uruchamianie aplikacji
1.1. Uruchamianie aplikacji z linii poleceń (terminal)
1.2. Uruchamianie aplikacji z poziomu interfejsu graficznego systemu operacyjnego
2. Konfiguracja komputera
2.1. Instalowanie oprogramowania
2.2. Ustawianie zmiennych środowiska
1. Budowa programu w programowaniu strukturalnym
1.1. Zmienne, typy danych, funkcje
1.2. Instrukcje sterujące
1.3. Kompilacja i wykonywanie programów
1.4. Podstawowe struktury danych
1.5. Umiejętność przejścia od pomysły, przez algorytm do programu
2. Budowa programu w programowaniu obiektowym
2.1. Projektowanie i zapis klas
2.2. Tworzenie i wykorzystywanie obiektów
2.3. Elementy paradygmatu obiektowego (abstrakcja, hermetyzacja, dziedziczenie,
polimorfizm)
2.4. Wykorzystywanie bibliotek klas
1. Modele danych.
1.1. Model hierarchiczny, podstawy.
1.2. Model relacyjny, podstawy.
1.4. Model obiektowy, podstawy.
2. Projektowanie baz danych.
2.1. Diagramy związków encji.
2.2. Diagramy relacyjne.
2.3. Normalizacja bazy relacyjnej.
3. Model relacyjny.
3.1. Tabele, pola, typy danych, klucze, związki, algebra relacji.
3.2. SQL – DDL, DML.
1. Transformacja Fouriera
1.1. Jednowymiarowa, dyskretna transformacja Fouriera (definicja, złożoność, algorytm
szybkiej transformacji Fouriera)
1.2. Splot (definicja i związek z transformacją Fouriera)
1.3. Filtracja dolnoprzepustowa i górnoprzepustowa (definicja, podstawowe realizacji w
dziedzinie czasu i częstotliwości).
Metody dydaktyczne:
Wykład prowadzony będzie z wykorzystaniem projektora, za pomocą którego, nauczyciel zaprezentuje slajdy, ukazujące
treści przedmiotu. Ważniejsze problemy ilustrowane będą pokazami. Część wykładów (około 30%) zostanie zrealizowana z
wykorzystaniem metod i technik edukacji na odległość. Edukacja na odległość prowadzona będzie poprzez interaktywny
materiał dydaktyczny w połączeniu ze śledzeniem jego przyswajania przez studentów. Jednocześnie wykładowca będzie do
dyspozycji studentów w ramach forum tematycznego, jak również poprzez komunikator (chat). Wraz ze studentami
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
tworzyć będzie wirtualną grupę roboczą. Studenci po przejściu procesu interaktywnej edukacji (przedstawianie
interaktywnego materiału i testów) powinni wziąć udział w dyskusjach tematycznych prowadzonych w ramach forum jak i
komunikatora (przebieg dyskusji widoczny przez wszystkich członków grupy). Nauczyciel jest zobowiązany poświęcić i
udokumentować czas spędzony na prowadzeniu edukacji na odległość (w wymiarze co najmniej równym liczbie godzin
poświęconym na realizację danych treści wykładu w formie tradycyjnej).
Praktyczną ilustracją materiału przedstawianego w czasie wykładów są zajęcia laboratoryjne. Każdy student będzie miał do
dyspozycji komputer, na którym zainstaluje oprogramowanie wskazane przez prowadzącego laboratorium. Następnie
realizował będzie, zgodnie z ustalonymi terminami spotkań, kolejne ćwiczenia laboratoryjne. Do każdego ćwiczenia
laboratoryjnego udostępniona zostanie (na platformie edukacji na odległość) szczegółowa instrukcja z przykładami. Po
zapoznaniu się z instrukcją student wykona w sali laboratoryjnej kolejne zadania danego ćwiczenia (pod opieką i z pomocą
prowadzącego). Ocenie podlegać będzie przygotowanie studenta do zajęć i realizacja zadań wyznaczonych do
samodzielnego wykonania w czasie ćwiczenia. Zajęcia laboratoryjne rozpoczną się w drugim tygodniu wykładów.
Wykaz literatury podstawowej:
1. Skrypt z materiałami do przedmiotu „Wymiana i składowanie danych multimedialnych”
2. Materiały do przedmiotu opracowane w formie edukacji na odległość, dostęp: http://uno.biomed.gda.pl
3. NEMA, Norma DICOM, dostęp: http://medical.nema.org
4. HL7, norma i dokumenty HL7, dostęp: http://www.hl7.org
5. Metody i urządzenia do archiwizacji danych: http://www.storagestandard.pl/
6
K. R. Rao and P. Yip, Discrete Cosine Transform: Algorithms, Advantages, Applications (Academic Press, Boston,
1990).
7
N. Ahmed, T. Natarajan, and K. R. Rao, "Discrete Cosine Transform", IEEE Trans. Computers, 90-93, Jan 1974.
Wykaz literatury uzupełniającej:
1. Richardson, Iain E. G. , H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia,
John Wiley & Sons, Ltd., 2003
2. B. S. Manjunath (Editor), Philippe Salembier (Editor), Thomas Sikora (Editor), Introduction to MPEG-7:
Multimedia Content Description Interface, Wiley, 2002
3. David Taubman (Editor), Michael Marcellin (Editor), JPEG2000: Image Compression Fundamentals, Standards
and Practice, Springer, 2001.
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.