Importance of Watermark Lossless Compression in Digital Medical Image Watermarking

Large size data requires more storage space, communication time, communication bandwidth and degrades host image quality when it is embedded into it as watermark. Lossless compression reduces data size better than lossless one but with permanent loss of important part of data. Data lossless compression reduces data size contrast to lossy one without any data loss. Medical image data is very sensitive and needs lossless compression otherwise it will result in erroneous input for the health recovery process. This paper focuses on Ultrasound medical image region of interest(ROI) lossless compression as watermark using different techniques; PNG, GIF, JPG, JPEG2000 and Lempel Ziv Welsh (LZW). LZW technique was found 86% better than other tabulated techniques. Compression ratio and more bytes reduction were the parameters considered for the selection of better compression technique. In this work LZW has been used successfully for watermark lossless compression to watermark medical images in teleradiology to ensure less payload encapsulation into images to preserve their perceptual and diagnostic qualities unchanged. On the other side in teleradiology the extracted lossless decompressed watermarks ensure the images authentication and their lossless recoveries in case of any tamper occurrences

Secure steganography, compression and diagnoses of electrocardiograms in wireless body sensor networks

Submission of this completed form results in your thesis/project being lodged online at the RMIT Research Repository. Further information about the RMIT Research Repository is available at http://researchbank.rmit.edu.au Please complete abstract and keywords below for cataloguing and indexing your thesis/project. Abstract (Minimum 200 words, maximum 500 words) The usage of e-health applications is increasing in the modern era. Remote cardiac patients monitoring application is an important example of these e-health applications. Diagnosing cardiac disease in time is of crucial importance to save many patients lives. More than 3.5 million Australians suffer from long-term cardiac diseases. Therefore, in an ideal situation, a continuous cardiac monitoring system should be provided for this large number of patients. However, health-care providers lack the technology required to achieve this objective. Cloud services can be utilized to fill the technology gap for health-care providers. However, three main problems prevent health-care providers from using cloud services. Privacy, performance and accuracy of diagnoses. In this thesis we are addressing these three problems. To provide strong privacy protection services, two steganography techniques are proposed. Both techniques could achieve promising results in terms of security and distortion measurement. The differences between original and resultant watermarked ECG signals were less then 1%. Accordingly, the resultant ECG signal can be still used for diagnoses purposes, and only authorized persons who have the required security information, can extract the hidden secret data in the ECG signal. Consequently, to solve the performance problem of storing huge amount of data concerning ECG into the cloud, two types of compression techniques are introduced: Fractal based lossy compression technique and Gaussian based lossless compression technique. This thesis proves that, fractal models can be efficiently used in ECG lossy compression. Moreover, the proposed fractal technique is a multi-processing ready technique that is suitable to be implemented inside a cloud to make use of its multi processing capability. A high compression ratio could be achieved with low distortion effects. The Gaussian lossless compression technique is proposed to provide a high compression ratio. Moreover, because the compressed files are stored in the cloud, its services should be able to provide automatic diagnosis capability. Therefore, cloud services should be able to diagnose compressed ECG files without undergoing a decompression stage to reduce additional processing overhead. Accordingly, the proposed Gaussian compression provides the ability to diagnose the resultant compressed file. Subsequently, to make use of this homomorphic feature of the proposed Gaussian compression algorithm, in this thesis we have introduced a new diagnoses technique that can be used to detect life-threatening cardiac diseases such as Ventricular Tachycardia and Ventricular Fibrillation. The proposed technique is applied directly to the compressed ECG files without going through the decompression stage. The proposed technique could achieve high accuracy results near to 100% for detecting Ventricular Arrhythmia and 96% for detecting Left Bundle Branch Block. Finally, we believe that in this thesis, the first steps towards encouraging health-care providers to use cloud services have been taken. However, this journey is still long

Scalable and perceptual audio compression

This thesis deals with scalable perceptual audio compression. Two scalable perceptual solutions as well as a scalable to lossless solution are proposed and investigated. One of the scalable perceptual solutions is built around sinusoidal modelling of the audio signal whilst the other is built on a transform coding paradigm. The scalable coders are shown to scale both in a waveform matching manner as well as a psychoacoustic manner. In order to measure the psychoacoustic scalability of the systems investigated in this thesis, the similarity between the original signal\u27s psychoacoustic parameters and that of the synthesized signal are compared. The psychoacoustic parameters used are loudness, sharpness, tonahty and roughness. This analysis technique is a novel method used in this thesis and it allows an insight into the perceptual distortion that has been introduced by any coder analyzed in this manner

Lossless and low-cost integer-based lifting wavelet transform

Discrete wavelet transform (DWT) is a powerful tool for analyzing real-time signals, including aperiodic, irregular, noisy, and transient data, because of its capability to explore signals in both the frequency- and time-domain in different resolutions. For this reason, they are used extensively in a wide number of applications in image and signal processing. Despite the wide usage, the implementation of the wavelet transform is usually lossy or computationally complex, and it requires expensive hardware. However, in many applications, such as medical diagnosis, reversible data-hiding, and critical satellite data, lossless implementation of the wavelet transform is desirable. It is also important to have more hardware-friendly implementations due to its recent inclusion in signal processing modules in system-on-chips (SoCs). To address the need, this research work provides a generalized implementation of a wavelet transform using an integer-based lifting method to produce lossless and low-cost architecture while maintaining the performance close to the original wavelets. In order to achieve a general implementation method for all orthogonal and biorthogonal wavelets, the Daubechies wavelet family has been utilized at first since it is one of the most widely used wavelets and based on a systematic method of construction of compact support orthogonal wavelets. Though the first two phases of this work are for Daubechies wavelets, they can be generalized in order to apply to other wavelets as well. Subsequently, some techniques used in the primary works have been adopted and the critical issues for achieving general lossless implementation have solved to propose a general lossless method. The research work presented here can be divided into several phases. In the first phase, low-cost architectures of the Daubechies-4 (D4) and Daubechies-6 (D6) wavelets have been derived by applying the integer-polynomial mapping. A lifting architecture has been used which reduces the cost by a half compared to the conventional convolution-based approach. The application of integer-polynomial mapping (IPM) of the polynomial filter coefficient with a floating-point value further decreases the complexity and reduces the loss in signal reconstruction. Also, the “resource sharing” between lifting steps results in a further reduction in implementation costs and near-lossless data reconstruction. In the second phase, a completely lossless or error-free architecture has been proposed for the Daubechies-8 (D8) wavelet. Several lifting variants have been derived for the same wavelet, the integer mapping has been applied, and the best variant is determined in terms of performance, using entropy and transform coding gain. Then a theory has been derived regarding the impact of scaling steps on the transform coding gain (GT). The approach results in the lowest cost lossless architecture of the D8 in the literature, to the best of our knowledge. The proposed approach may be applied to other orthogonal wavelets, including biorthogonal ones to achieve higher performance. In the final phase, a general algorithm has been proposed to implement the original filter coefficients expressed by a polyphase matrix into a more efficient lifting structure. This is done by using modified factorization, so that the factorized polyphase matrix does not include the lossy scaling step like the conventional lifting method. This general technique has been applied on some widely used orthogonal and biorthogonal wavelets and its advantages have been discussed. Since the discrete wavelet transform is used in a vast number of applications, the proposed algorithms can be utilized in those cases to achieve lossless, low-cost, and hardware-friendly architectures

Design of a secure architecture for the exchange of biomedical information in m-Health scenarios

El paradigma de m-Salud (salud móvil) aboga por la integración masiva de las más avanzadas tecnologías de comunicación, red móvil y sensores en aplicaciones y sistemas de salud, para fomentar el despliegue de un nuevo modelo de atención clínica centrada en el usuario/paciente. Este modelo tiene por objetivos el empoderamiento de los usuarios en la gestión de su propia salud (p.ej. aumentando sus conocimientos, promocionando estilos de vida saludable y previniendo enfermedades), la prestación de una mejor tele-asistencia sanitaria en el hogar para ancianos y pacientes crónicos y una notable disminución del gasto de los Sistemas de Salud gracias a la reducción del número y la duración de las hospitalizaciones. No obstante, estas ventajas, atribuidas a las aplicaciones de m-Salud, suelen venir acompañadas del requisito de un alto grado de disponibilidad de la información biomédica de sus usuarios para garantizar una alta calidad de servicio, p.ej. fusionar varias señales de un usuario para obtener un diagnóstico más preciso. La consecuencia negativa de cumplir esta demanda es el aumento directo de las superficies potencialmente vulnerables a ataques, lo que sitúa a la seguridad (y a la privacidad) del modelo de m-Salud como factor crítico para su éxito. Como requisito no funcional de las aplicaciones de m-Salud, la seguridad ha recibido menos atención que otros requisitos técnicos que eran más urgentes en etapas de desarrollo previas, tales como la robustez, la eficiencia, la interoperabilidad o la usabilidad. Otro factor importante que ha contribuido a retrasar la implementación de políticas de seguridad sólidas es que garantizar un determinado nivel de seguridad implica unos costes que pueden ser muy relevantes en varias dimensiones, en especial en la económica (p.ej. sobrecostes por la inclusión de hardware extra para la autenticación de usuarios), en el rendimiento (p.ej. reducción de la eficiencia y de la interoperabilidad debido a la integración de elementos de seguridad) y en la usabilidad (p.ej. configuración más complicada de dispositivos y aplicaciones de salud debido a las nuevas opciones de seguridad). Por tanto, las soluciones de seguridad que persigan satisfacer a todos los actores del contexto de m-Salud (usuarios, pacientes, personal médico, personal técnico, legisladores, fabricantes de dispositivos y equipos, etc.) deben ser robustas y al mismo tiempo minimizar sus costes asociados. Esta Tesis detalla una propuesta de seguridad, compuesta por cuatro grandes bloques interconectados, para dotar de seguridad a las arquitecturas de m-Salud con unos costes reducidos. El primer bloque define un esquema global que proporciona unos niveles de seguridad e interoperabilidad acordes con las características de las distintas aplicaciones de m-Salud. Este esquema está compuesto por tres capas diferenciadas, diseñadas a la medidas de los dominios de m-Salud y de sus restricciones, incluyendo medidas de seguridad adecuadas para la defensa contra las amenazas asociadas a sus aplicaciones de m-Salud. El segundo bloque establece la extensión de seguridad de aquellos protocolos estándar que permiten la adquisición, el intercambio y/o la administración de información biomédica -- por tanto, usados por muchas aplicaciones de m-Salud -- pero no reúnen los niveles de seguridad detallados en el esquema previo. Estas extensiones se concretan para los estándares biomédicos ISO/IEEE 11073 PHD y SCP-ECG. El tercer bloque propone nuevas formas de fortalecer la seguridad de los tests biomédicos, que constituyen el elemento esencial de muchas aplicaciones de m-Salud de carácter clínico, mediante codificaciones novedosas. Finalmente el cuarto bloque, que se sitúa en paralelo a los anteriores, selecciona herramientas genéricas de seguridad (elementos de autenticación y criptográficos) cuya integración en los otros bloques resulta idónea, y desarrolla nuevas herramientas de seguridad, basadas en señal -- embedding y keytagging --, para reforzar la protección de los test biomédicos.The paradigm of m-Health (mobile health) advocates for the massive integration of advanced mobile communications, network and sensor technologies in healthcare applications and systems to foster the deployment of a new, user/patient-centered healthcare model enabling the empowerment of users in the management of their health (e.g. by increasing their health literacy, promoting healthy lifestyles and the prevention of diseases), a better home-based healthcare delivery for elderly and chronic patients and important savings for healthcare systems due to the reduction of hospitalizations in number and duration. It is a fact that many m-Health applications demand high availability of biomedical information from their users (for further accurate analysis, e.g. by fusion of various signals) to guarantee high quality of service, which on the other hand entails increasing the potential surfaces for attacks. Therefore, it is not surprising that security (and privacy) is commonly included among the most important barriers for the success of m-Health. As a non-functional requirement for m-Health applications, security has received less attention than other technical issues that were more pressing at earlier development stages, such as reliability, eficiency, interoperability or usability. Another fact that has contributed to delaying the enforcement of robust security policies is that guaranteeing a certain security level implies costs that can be very relevant and that span along diferent dimensions. These include budgeting (e.g. the demand of extra hardware for user authentication), performance (e.g. lower eficiency and interoperability due to the addition of security elements) and usability (e.g. cumbersome configuration of devices and applications due to security options). Therefore, security solutions that aim to satisfy all the stakeholders in the m-Health context (users/patients, medical staff, technical staff, systems and devices manufacturers, regulators, etc.) shall be robust and, at the same time, minimize their associated costs. This Thesis details a proposal, composed of four interrelated blocks, to integrate appropriate levels of security in m-Health architectures in a cost-efcient manner. The first block designes a global scheme that provides different security and interoperability levels accordingto how critical are the m-Health applications to be implemented. This consists ofthree layers tailored to the m-Health domains and their constraints, whose security countermeasures defend against the threats of their associated m-Health applications. Next, the second block addresses the security extension of those standard protocols that enable the acquisition, exchange and/or management of biomedical information | thus, used by many m-Health applications | but do not meet the security levels described in the former scheme. These extensions are materialized for the biomedical standards ISO/IEEE 11073 PHD and SCP-ECG. Then, the third block proposes new ways of enhancing the security of biomedical standards, which are the centerpiece of many clinical m-Health applications, by means of novel codings. Finally the fourth block, with is parallel to the others, selects generic security methods (for user authentication and cryptographic protection) whose integration in the other blocks results optimal, and also develops novel signal-based methods (embedding and keytagging) for strengthening the security of biomedical tests. The layer-based extensions of the standards ISO/IEEE 11073 PHD and SCP-ECG can be considered as robust, cost-eficient and respectful with their original features and contents. The former adds no attributes to its data information model, four new frames to the service model |and extends four with new sub-frames|, and only one new sub-state to the communication model. Furthermore, a lightweight architecture consisting of a personal health device mounting a 9 MHz processor and an aggregator mounting a 1 GHz processor is enough to transmit a 3-lead electrocardiogram in real-time implementing the top security layer. The extra requirements associated to this extension are an initial configuration of the health device and the aggregator, tokens for identification/authentication of users if these devices are to be shared and the implementation of certain IHE profiles in the aggregator to enable the integration of measurements in healthcare systems. As regards to the extension of SCP-ECG, it only adds a new section with selected security elements and syntax in order to protect the rest of file contents and provide proper role-based access control. The overhead introduced in the protected SCP-ECG is typically 2{13 % of the regular file size, and the extra delays to protect a newly generated SCP-ECG file and to access it for interpretation are respectively a 2{10 % and a 5 % of the regular delays. As regards to the signal-based security techniques developed, the embedding method is the basis for the proposal of a generic coding for tests composed of biomedical signals, periodic measurements and contextual information. This has been adjusted and evaluated with electrocardiogram and electroencephalogram-based tests, proving the objective clinical quality of the coded tests, the capacity of the coding-access system to operate in real-time (overall delays of 2 s for electrocardiograms and 3.3 s for electroencephalograms) and its high usability. Despite of the embedding of security and metadata to enable m-Health services, the compression ratios obtained by this coding range from ' 3 in real-time transmission to ' 5 in offline operation. Complementarily, keytagging permits associating information to images (and other signals) by means of keys in a secure and non-distorting fashion, which has been availed to implement security measures such as image authentication, integrity control and location of tampered areas, private captioning with role-based access control, traceability and copyright protection. The tests conducted indicate a remarkable robustness-capacity tradeoff that permits implementing all this measures simultaneously, and the compatibility of keytagging with JPEG2000 compression, maintaining this tradeoff while setting the overall keytagging delay in only ' 120 ms for any image size | evidencing the scalability of this technique. As a general conclusion, it has been demonstrated and illustrated with examples that there are various, complementary and structured manners to contribute in the implementation of suitable security levels for m-Health architectures with a moderate cost in budget, performance, interoperability and usability. The m-Health landscape is evolving permanently along all their dimensions, and this Thesis aims to do so with its security. Furthermore, the lessons learned herein may offer further guidance for the elaboration of more comprehensive and updated security schemes, for the extension of other biomedical standards featuring low emphasis on security or privacy, and for the improvement of the state of the art regarding signal-based protection methods and applications

ECG compression for Holter monitoring

Cardiologists can gain useful insight into a patient's condition when they are able to correlate the patent's symptoms and activities. For this purpose, a Holter Monitor is often used - a portable electrocardiogram (ECG) recorder worn by the patient for a period of 24-72 hours. Preferably, the monitor is not cumbersome to the patient and thus it should be designed to be as small and light as possible; however, the storage requirements for such a long signal are very large and can significantly increase the recorder's size and cost, and so signal compression is often employed. At the same time, the decompressed signal must contain enough detail for the cardiologist to be able to identify irregularities. "Lossy" compressors may obscure such details, where a "lossless" compressor preserves the signal exactly as captured.The purpose of this thesis is to develop a platform upon which a Holter Monitor can be built, including a hardware-assisted lossless compression method in order to avoid the signal quality penalties of a lossy algorithm. The objective of this thesis is to develop and implement a low-complexity lossless ECG encoding algorithm capable of at least a 2:1 compression ratio in an embedded system for use in a Holter Monitor. Different lossless compression techniques were evaluated in terms of coding efficiency as well as suitability for ECG waveform application, random access within the signal and complexity of the decoding operation. For the reduction of the physical circuit size, a System On a Programmable Chip (SOPC) design was utilized. A coder based on a library of linear predictors and Rice coding was chosen and found to give a compression ratio of at least 2:1 and as high as 3:1 on real-world signals tested while having a low decoder complexity and fast random access to arbitrary parts of the signal. In the hardware-assisted implementation, the speed of encoding was a factor of between four and five faster than a software encoder running on the same CPU while allowing the CPU to perform other tasks during the encoding process

Wearable Wireless Devices

No abstract available

Compression algorithms for biomedical signals and nanopore sequencing data

The massive generation of biological digital information creates various computing challenges such as its storage and transmission. For example, biomedical signals, such as electroencephalograms (EEG), are recorded by multiple sensors over long periods of time, resulting in large volumes of data. Another example is genome DNA sequencing data, where the amount of data generated globally is seeing explosive growth, leading to increasing needs for processing, storage, and transmission resources. In this thesis we investigate the use of data compression techniques for this problem, in two different scenarios where computational efficiency is crucial. First we study the compression of multi-channel biomedical signals. We present a new lossless data compressor for multi-channel signals, GSC, which achieves compression performance similar to the state of the art, while being more computationally efficient than other available alternatives. The compressor uses two novel integer-based implementations of the predictive coding and expert advice schemes for multi-channel signals. We also develop a version of GSC optimized for EEG data. This version manages to significantly lower compression times while attaining similar compression performance for that specic type of signal. In a second scenario we study the compression of DNA sequencing data produced by nanopore sequencing technologies. We present two novel lossless compression algorithms specifically tailored to nanopore FASTQ files. ENANO is a reference-free compressor, which mainly focuses on the compression of quality scores. It achieves state of the art compression performance, while being fast and with low memory consumption when compared to other popular FASTQ compression tools. On the other hand, RENANO is a reference-based compressor, which improves on ENANO, by providing a more efficient base call sequence compression component. For RENANO two algorithms are introduced, corresponding to the following scenarios: a reference genome is available without cost to both the compressor and the decompressor; and the reference genome is available only on the compressor side, and a compacted version of the reference is included in the compressed le. Both algorithms of RENANO significantly improve the compression performance of ENANO, with similar compression times, and higher memory requirements.La generación masiva de información digital biológica da lugar a múltiples desafíos informáticos, como su almacenamiento y transmisión. Por ejemplo, las señales biomédicas, como los electroencefalogramas (EEG), son generadas por múltiples sensores registrando medidas en simultaneo durante largos períodos de tiempo, generando grandes volúmenes de datos. Otro ejemplo son los datos de secuenciación de ADN, en donde la cantidad de datos a nivel mundial esta creciendo de forma explosiva, lo que da lugar a una gran necesidad de recursos de procesamiento, almacenamiento y transmisión. En esta tesis investigamos como aplicar técnicas de compresión de datos para atacar este problema, en dos escenarios diferentes donde la eficiencia computacional juega un rol importante. Primero estudiamos la compresión de señales biomédicas multicanal. Comenzamos presentando un nuevo compresor de datos sin perdida para señales multicanal, GSC, que logra obtener niveles de compresión en el estado del arte y que al mismo tiempo es mas eficiente computacionalmente que otras alternativas disponibles. El compresor utiliza dos nuevas implementaciones de los esquemas de codificación predictiva y de asesoramiento de expertos para señales multicanal, basadas en aritmética de enteros. También presentamos una versión de GSC optimizada para datos de EEG. Esta versión logra reducir significativamente los tiempos de compresión, sin deteriorar significativamente los niveles de compresión para datos de EEG. En un segundo escenario estudiamos la compresión de datos de secuenciación de ADN generados por tecnologías de secuenciación por nanoporos. En este sentido, presentamos dos nuevos algoritmos de compresión sin perdida, específicamente diseñados para archivos FASTQ generados por tecnología de nanoporos. ENANO es un compresor libre de referencia, enfocado principalmente en la compresión de los valores de calidad de las bases. ENANO alcanza niveles de compresión en el estado del arte, siendo a la vez mas eficiente computacionalmente que otras herramientas populares de compresión de archivos FASTQ. Por otro lado, RENANO es un compresor basado en la utilización de una referencia, que mejora el rendimiento de ENANO, a partir de un nuevo esquema de compresión de las secuencias de bases. Presentamos dos variantes de RENANO, correspondientes a los siguientes escenarios: (i) se tiene a disposición un genoma de referencia, tanto del lado del compresor como del descompresor, y (ii) se tiene un genoma de referencia disponible solo del lado del compresor, y se incluye una versión compacta de la referencia en el archivo comprimido. Ambas variantes de RENANO mejoran significativamente los niveles compresión de ENANO, alcanzando tiempos de compresión similares y un mayor consumo de memoria

Wearable Wireless Devices

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Design and evaluation of echocardiograms codification and transmission for Teleradiology systems

Las enfermedades cardiovasculares son la mayor causa de muerte en el mundo. Aunque la mayoría de muertes por cardiopatías se puede evitar, si las medidas preventivas no son las adecuadas el paciente puede fallecer. Es por esto, que el seguimiento y diagnóstico de pacientes con cardiopatías es muy importante. Numerosos son las pruebas médicas para el diagnostico y seguimiento de enfermedades cardiovasculares, siendo los ecocardiogramas una de las técnicas más ampliamente utilizada. Un ecocardiograma consiste en la adquisición de imágenes del corazón mediante ultrasonidos. Presenta varias ventajas con respecto otras pruebas de imagen: no es invasiva, no produce radiación ionizante y es barata. Por otra parte, los sistemas de telemedicina han crecido rápidamente ya que ofrecen beneficios de acceso a los servicios médicos, una reducción del coste y una mejora de la calidad de los servicios. La telemedicina proporciona servicios médicos a distancia. Estos servicios son de especial ayuda en casos de emergencia médica y para áreas aisladas donde los hospitales y centros de salud están alejados. Los sistemas de tele-cardiología pueden ser clasificados de acuerdo al tipo de pruebas. En esta Tesis nos hemos centrado en los sistemas de tele-ecocardiografia, ya que los ecocardiogramas son ampliamente usados y presentan el mayor reto al ser la prueba médica con mayor flujo de datos. Los mayores retos en los sistemas de tele-ecocardiografia son la compresión y la transmisión garantizando que el mismo diagnóstico es posible tanto en el ecocardiograma original como en el reproducido tras la compresión y transmisión. Los ecocardiogramas deben ser comprimidos tanto para su almacenamiento como para su transmisión ya que estos presentan un enorme flujo de datos que desbordaría el espacio de almacenamiento y no se podría transmitir eficientemente por las redes actuales. Sin embargo, la compresión produce pérdidas que pueden llevar a un diagnostico erróneo de los ecocardiogramas comprimidos. En el caso de que las pruebas ecocardiograficas quieran ser guardadas, una compresión clínica puede ser aplicada previa al almacenamiento. Esta compresión clínica consiste en guardar las partes del ecocardiograma que son importantes para el diagnóstico, es decir, ciertas imágenes y pequeños vídeos del corazón en movimiento que contienen de 1 a 3 ciclos cardiacos. Esta compresión clínica no puede ser aplicada en el caso de transmisión en tiempo real, ya que es el cardiólogo especialista quien debe realizar la compresión clínica y éste se encuentra en recepción, visualizando el echocardiograma transmitido. En cuanto a la transmisión, las redes sin cables presentan un mayor reto que las redes cableadas. Las redes sin cables tienen un ancho de banda limitado, son propensas a errores y son variantes en tiempo lo que puede resultar problemático cuando el ecocardiograma quiere ser transmitido en tiempo real. Además, las redes sin cables han experimentado un gran desarrollo gracias a que permiten un mejor acceso y movilidad, por lo que pueden ofrecer un mayor servicio que las redes cableadas. Dos tipos de sistemas se pueden distinguir acorde a los retos que presenta cada uno de ellos: los sistemas de almacenamiento y reenvió y los sistemas de tiempo real. Los sistemas de almacenamiento y reenvió consisten en la adquisición, almacenamiento y el posterior envió del ecocardiograma sin requerimientos temporales. Una compresión clínica puede ser llevada a cabo previa al almacenamiento. Además de la compresión clínica, una compresión con pérdidas es recomendada para reducir el espacio de almacenamiento y el tiempo de envío, pero sin perder l ainformación diagnóstica de la prueba. En cuanto a la transmisión, al no haber requerimientos temporales, la transmisión no presenta ninguna dificultad. Cualquier protocolo de transmisión fiable puede ser usado para no perder calidad en la imagen debido a la transmisión. Por lo tanto, para estos sistemas sólo nos hemos centrado en la codificación de los ecocardiogramas. Los sistemas de tiempo real consisten en la transmisión del ecocardiograma al mismo tiempo que éste es adquirido. Dado que el envío de video clínico es una de las aplicaciones con mayor demanda de ancho de banda, la compresión para la transmisión es requerida, pero manteniendo la calidad diagnóstica de la imagen. La transmisión en canales sin cables puede ser afectada por errores que distorsionan la calidad del ecocardiograma reconstruido en recepción. Por lo tanto, métodos de control de errores son requeridos para minimizar los errores de transmisión y el retardo introducido. Sin embargo, aunque el ecocardiograma sea visualizado con errores debido a la transmisión, esto no implica que el diagnóstico no sea posible. Dados los retos previamente descritos, las siguientes soluciones para la evaluación clínica, compresión y transmisión han sido propuestas: - Para garantizar que el ecocardiograma es visualizado sin perder información diagnóstica 2 tests han sido diseñados. El primer test define recomendaciones para la compresión de los ecocardiogramas. Consiste en dos fases para un ahorro en el tiempo de realización, pero sin perder por ello exactitud en el proceso de evaluación. Gracias a este test el ecocardiograma puede ser comprimido al máximo sin perder calidad diagnóstica y utilizando así más eficientemente los recursos. El segundo test define recomendaciones para la visualización del ecocardiograma. Este test define rangos de tiempo en los que el ecocardiograma puede ser visualizado con inferior calidad a la establecida en el primer test. Gracias a este test se puede saber si el ecocardiograma es visualizado sin pérdida de calidad diagnóstica cuando se introducen errores en la visualización, sin la necesidad de realizar una evaluación para cada video transmitido o diferentes condiciones de canal. Además, esta metodología puede ser aplicada para la evaluación de otras técnicas de diagnóstico por imagen. - Para la compresión de ecocardiogramas dos métodos de compresión han sido diseñados, uno para el almacenamiento y otro para la transmisión. Diferentes propuestas son diseñadas, ya que los ecocardiogramas para los dos propósitos tienen características diferentes. Para ambos propósitos un método de compresión en la que las facilidades que incorporan los dispositivos de segmentar la imagen y en la que las características de visualización de los ecocardiogramas han sido tenidas en cuenta ha sido diseñado. Para la compresión del ecocardiograma con el propósito de almacenarlo un formato de almacenamiento fácilmente integrable con DICOM basado en regiones y en el que el tipo de datos y la importancia clínica de cada región es tenido en cuenta ha sido diseñado. DICOM es el formato para el almacenamiento y transmisión de imágenes más ampliamente utilizado actualmente. El formato de compresión propuesto supone un ahorra de hasta el 75 % del espacio de almacenamiento con respecto a la compresión con JPEG 2000, actualmente soportado por DICOM, sin perder calidad diagnostica de la imagen. Los ratios de compresión para el formato propuesto dependen de la distribución de la imagen, pero para una base de datos de 105 ecocardiogramas correspondientes a 4 ecógrafos los ratios obtenidos están comprendidos entre 19 y 41. Para la compresión del ecocardiograma con el propósito de la transmisión en tiempo real un método de compresión basado en regiones en el que el tipo de dato y el modo de visualización han sido tenidos en cuenta se ha diseñado. Dos modos de visualización son distinguidos para la compresión de la región con mayor importancia clínica (ultrasonido), los modos de barrido y los modos 2-D. La evaluación clínica diseñada para las recomendaciones de compresión fue llevada a cabo por 3 cardiologos, 9 ecocardiogramas correspondientes a diferentes pacientes y 3 diferentes ecógrafos. Los ratios de transmisión recomendados fueron de 200 kbps para los modos 2-D y de 40 kbps para los modos de barrido. Si se comparan estos resultados con previas soluciones en la literatura un ahorro mínimo de entre 5 % y el 78 % es obtenido dependiendo del modo. - Para la transmisión en tiempo real de ecocardiogramas un protocolo extremo a extremo basada en el método de compresión por regiones ha sido diseñado. Este protocolo llamado ETP de las siglas en inglés Echocardiogram Transmssion Protocol está diseñado para la compresión y transmisión de las regiones por separado, pudiendo así ofrecer diferentes ratios de compresión y protección de errores para las diferentes regiones de acuerdo a su importancia diagnostica. Por lo tanto, con ETP el ratio de transmisión mínimo recomendado para el método de compresión propuesto puede ser utilizado, usando así eficientemente el ancho de banda y siendo menos sensible a los errores introducidos por la red. ETP puede ser usado en cualquier red, sin embargo, en el caso de que la red introduzca errores se ha diseñado un método de corrección de errores llamado SECM, de las siglas en inglés State Error Control Method. SECM se adapta a las condiciones de canal usando más protección cuando las condiciones empeoran y usando así el ancho de banda eficientemente. Además, la evaluación clínica diseñada para las recomendaciones de visualización ha sido llevada a cabo con la base de datos de la evaluación previa. De esta forma se puede saber si el ecocardiograma es visualizado sin pérdida diagnostica aunque se produzcan errores de transmisión. En esta tesis, por lo tanto, se ha ofrecido una solución para la transmisión en tiempo real y el almacenamiento de ecocardiogramas preservando la información diagnóstica y usando eficientemente los recursos (disco de almacenamiento y ratio de transmisión). Especial soporte se da para la transmisión en redes sin cables, dando soluciones a las limitaciones que estas introducen. Además, las soluciones propuestas han sido probadas y comparadas con otras técnicas con una red de acceso móvil WiMAX, demostrando que el ancho de banda es eficientemente utilizado y que el ecocardiograma es correctamente visualizado de acuerdo con las recomendaciones de visualización dadas por la evaluación clínica