Efficient interaction with large medical imaging databases

Everyday, a wide quantity of hospitals and medical centers around the world are producing large amounts of imaging content to support clinical decisions, medical research, and education. With the current trend towards Evidence-based medicine, there is an increasing need of strategies that allow pathologists to properly interact with the valuable information such imaging repositories host and extract relevant content for supporting decision making. Unfortunately, current systems are very limited at providing access to content and extracting information from it because of different semantic and computational challenges. This thesis presents a whole pipeline, comprising 3 building blocks, that aims to to improve the way pathologists and systems interact. The first building block consists in an adaptable strategy oriented to ease the access and visualization of histopathology imaging content. The second block explores the extraction of relevant information from such imaging content by exploiting low- and mid-level information obtained from from morphology and architecture of cell nuclei. The third block aims to integrate high-level information from the expert in the process of identifying relevant information in the imaging content. This final block not only attempts to deal with the semantic gap but also to present an alternative to manual annotation, a time consuming and prone-to-error task. Different experiments were carried out and demonstrated that the introduced pipeline not only allows pathologist to navigate and visualize images but also to extract diagnostic and prognostic information that potentially could support clinical decisions.Resumen: Diariamente, gran cantidad de hospitales y centros médicos de todo el mundo producen grandes cantidades de imágenes diagnósticas para respaldar decisiones clínicas y apoyar labores de investigación y educación. Con la tendencia actual hacia la medicina basada en evidencia, existe una creciente necesidad de estrategias que permitan a los médicos patólogos interactuar adecuadamente con la información que albergan dichos repositorios de imágenes y extraer contenido relevante que pueda ser empleado para respaldar la toma de decisiones. Desafortunadamente, los sistemas actuales son muy limitados en cuanto al acceso y extracción de contenido de las imágenes debido a diferentes desafíos semánticos y computacionales. Esta tesis presenta un marco de trabajo completo para patología, el cual se compone de 3 bloques y tiene como objetivo mejorar la forma en que interactúan los patólogos y los sistemas. El primer bloque de construcción consiste en una estrategia adaptable orientada a facilitar el acceso y la visualización del contenido de imágenes histopatológicas. El segundo bloque explora la extracción de información relevante de las imágenes mediante la explotación de información de características visuales y estructurales de la morfología y la arquitectura de los núcleos celulares. El tercer bloque apunta a integrar información de alto nivel del experto en el proceso de identificación de información relevante en las imágenes. Este bloque final no solo intenta lidiar con la brecha semántica, sino que también presenta una alternativa a la anotación manual, una tarea que demanda mucho tiempo y es propensa a errores. Se llevaron a cabo diferentes experimentos que demostraron que el marco de trabajo presentado no solo permite que el patólogo navegue y visualice imágenes, sino que también extraiga información de diagnóstico y pronóstico que potencialmente podría respaldar decisiones clínicas.Doctorad

Modelo de interacción para la navegación en imágenes panorámicas o de gran tamaño en Dispositivos Móviles de pantalla táctil

En algunas disciplinas es necesario acceder a información contenida en imágenes digitales, las cuales, por sus características de tamaño y resolución, resultan difíciles de almacenar, transferir o navegar en cualquier dispositivo de baja capacidad. Adicionalmente, el requerimiento de portabilidad y ubicuidad de las aplicaciones está presente en diversas actividades profesionales. Los dispositivos móviles ofrecen un gran potencial para desarrollar aquellas tareas que requieren apoyo tecnológico especializado. Sin embargo, las características propias del contenido, requieren estrategias para lograr, de manera eficaz y eficiente, recuperar y visualizar imágenes de alta resolución, dadas las limitaciones de los dispositivos móviles. Por otra parte, la mayoría de las interfaces de interacción disponibles para este tipo de dispositivos no son fáciles de usar debido a su configuración o a la necesidad de usar gestos complejos, que requieren las dos manos, una para sostener el móvil y la otra para interactuar con el contenido.Este artículo presenta el diseño y evaluación de una interfaz gráfica de usuario con tres modelos de interacción para un dispositivo móvil, en el que es posible navegar en imágenes de alta resolución JPEG2000 de una manera flexible y escalable, centrándose en áreas específicas de interés. Los modelos fueron diseñados para escenarios limitados en los que el usuario sólo tiene una mano para usar el dispositivo, y se evaluaron por medio de estándares de usabilidad y accesibilidad. Este desarrollo aprovecha las nuevas tecnologías y propone un modelo de interacción efectiva, eficiente y accesible para navegar por las imágenes, aprovechando las ventajas de las pantallas táctiles, ahorrando tiempo y facilitando las actividades que requieren el uso de imágenes en el trabajo de campo con la asistencia de la tecnología

Arquitectura orientada a servicios para la distribución y presentación eficiente de imágenes de alta definición en dispositivos móviles

La utilización de dispositivos y servicios móviles ha aumentado significativamente en los últimos años gracias a las múltiples posibilidades que ofrecen. Actualmente, los dispositivos móviles se están utilizando para diferentes propósitos como la organización de datos, y acceso a información y contenido multimedia. Sin embargo, la visualización e interacción con contenido multimedia representan tareas complejas de realizar debido al tamaño de los datos y las limitaciones de tales dispositivos en términos de ancho de banda, espacio de almacenamiento, memoria, capacidad de procesamiento y tamaño de la pantalla. Por tanto, es necesario adaptar el contenido para permitir al usuario acceder e interactuar con _este de manera apropiada. Por otra parte, el escenario actual presenta una gran heterogeneidad a nivel de plataformas y sistemas operativos, por lo cual, es necesario definir mecanismos que permitan a las aplicaciones intercambiar datos con diferentes sistemas y soportar diferentes canales de acceso. En este trabajo se propone una arquitectura orientada a servicios para la visualización y distribución de imágenes remotas de alta definición en dispositivos móviles de manera flexible, eficaz, eficiente e interoperable, utilizando el estándar JPEG2000. Gracias a la granularidad de JPEG2000, a partir de un conjunto de peticiones de un usuario, es posible realizar una decodificación progresiva del contenido solicitado. Los resultados experimentales demuestran que la arquitectura presentada es eficaz para la transmisión y la visualización de grandes volúmenes de datos, a la vez que es eficiente en la utilización de recursos, presentando un buen rendimiento para los procesos de transmisión y decodificación, permitiendo una interacción simple y dinámica entre el usuario y el contenido./ Abstract. In recent years, the use of mobile devices and services has largely increased because of the multiple possibilities they over. Currently, mobile devices are being used for several purposes such as data organization, and information and multimedia access. However, data visualization and interaction with multimedia content are challenging tasks because of the content size and the limitations of such devices in terms of bandwidth, storage capacity, memory, CPU power and display size. Therefore, it is necessary to adapt the content in order to allow the user properly access and interact with that. Moreover, the current scenario is very heterogeneous at the level of platforms and operating systems, so it is necessary to define mechanisms that allow applications to exchange data with different systems and to support different access channels. In this work, it is proposed a service oriented architecture for streaming and visualization of remote high defnition images on mobile devices in a flexible, effective, effcient and interoperable way, by using the JPEG2000 standard. By taking advantage of the JPEG2000 granularity, this model achieves to split data processing into different layers; in this way, from a set of requests from a client, it is possible to perform a progressive decoding of the requested content. Experimental results show that the introduced architecture is efective for transmission and visualization of large data volumes, while presents good performance, both for transmission and decoding processes, allowing a simple and dynamic interaction between user and images.Maestrí

Modelo de interacción para la navegación en imágenes panorámicas o de gran tamaño en Dispositivos Móviles de pantalla táctil

En algunas disciplinas es necesario acceder a información contenida en imágenes digitales, las cuales, por sus características de tamaño y resolución, resultan difíciles de almacenar, transferir o navegar en cualquier dispositivo de baja capacidad. Adicionalmente, el requerimiento de portabilidad y ubicuidad de las aplicaciones está presente en diversas actividades profesionales. Los dispositivos móviles ofrecen un gran potencial para desarrollar aquellas tareas que requieren apoyo tecnológico especializado. Sin embargo, las características propias del contenido, requieren estrategias para lograr, de manera eficaz y eficiente, recuperar y visualizar imágenes de alta resolución, dadas las limitaciones de los dispositivos móviles. Por otra parte, la mayoría de las interfaces de interacción disponibles para este tipo de dispositivos no son fáciles de usar debido a su configuración o a la necesidad de usar gestos complejos, que requieren las dos manos, una para sostener el móvil y la otra para interactuar con el contenido. Este artículo presenta el diseño y evaluación de una interfaz gráfica de usuario con tres modelos de interacción para un dispositivo móvil, en el que es posible navegar en imágenes de alta resolución JPEG2000 de una manera flexible y escalable, centrándose en áreas específicas de interés. Los modelos fueron diseñados para escenarios limitados en los que el usuario sólo tiene una mano para usar el dispositivo, y se evaluaron por medio de estándares de usabilidad y accesibilidad. Este desarrollo aprovecha las nuevas tecnologías y propone un modelo de interacción efectiva, eficiente y accesible para navegar por las imágenes, aprovechando las ventajas de las pantallas táctiles, ahorrando tiempo y facilitando las actividades que requieren el uso de imágenes en el trabajo de campo con la asistencia de la tecnología