（生物医学工程专业论文）基于web的医学图像数据库系统设计.pdf

基于w e b 的医学图像数据库系统设计 硕士研究生：江舢 指导教师：陈武凡教授 摘要 近年来，医学成像技术取得了非常巨大的进步，医学图像越来越趋向数字 化和多样化。主要技术包括诊断超声、x 射线计算机断层摄影( 、核磁共振 成像( m r i ) 、数字血管减影( d s a ) 、正电子发射断层摄影( p e t ) 、单光子发射体 层成像( s p e c t ) 等等。伴随着计算机技术日新月异的发展，这些成像技术所产生 的医学信息将经过数字化处理而转换为数字信息。用这种新的存储模式来替代 传统的胶片保存模式，不仅可以节约大量的时间和成本，同时也便于文档的保 存和管理。 数据库技术的广泛应用，使得这些医学图像信息变得易于存储和归档。建 立一个基于w e b 的数据库系统，不仅可以提供大量的数据以供医学研究的需要， 而且在教学上也有着很大的用处。这种新型的数据库系统可以提供远程的管理 和使用的功能，这样医学研究人员无论身处何处都可以利用计算机互联网进行 远程访问获取所需的数据。 传统的两层c s ( 客户服务器) 模式的数据库技术仅仅只适用于局域网，而 且对于客户端需要很大的维护量，成本也较高。本系统所采用的浏览器服务器 数据库三层模式的数据库技术，将原来的服务器端分为应用服务器和数据库服 务器两个部分，使得每台客户端都不需要安装专门的应用程序和工具。这样就 减轻了对客户端的维护量，而且用户无须在指定的客户端上使用数据库系统， 任何地方都可以通过计算机网络访问，免去了需要安装专门程序的限制。 本系统从医学研究需要出发，采用s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库系统的服务 器后台程序，能够得到当前广泛使用的m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 系列的服 务器的良好兼容，也支持大容量的数据库，实现了对医学图像数据进行存储和 集中管理；与用a s p 技术开发的前端用户w e b 页面相结合，为数据库系统建立一 j t h e d e s i g no fm e d i c a li m a g ed a t a b a s e s y s t e mb a s e do nw e b n a m e ：j i a n gs h a n s u p e r v i s o r ：p r o c h e nw u f a n a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h et r e m e n d o u sp r o g r e s so fm e d i c a li m a g i n gt e c h n i q u e ， m e d i c a li m a g ei s b e c o m i n gd i g i t i z a t i o na n dd i v e r s i f i c a t i o n t h e s et e c h n o l o g i e s m a i n l yi n c l u d eu l t r a s o u n di m a g i n g , x - r a yc o m p u t e r i z e dt o m o g r a p h y ( co ，m a g n e t i c r e s o n a n c ei m a g i n g ( m r i ) ，d i g i t a ls u b t r a c t i o na n g i o g r a p h y ( d s a ) ，p o s i t r o ne m i s s i o n t o m o g r a p h y ( p e t ) ，a n ds i n g l ep h o t o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y ( s p e c t ) ，e t c f o l l o w i n g t h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n i q u e ，t h i sm e d i c a li n f o r m a t i o nw h a tt h e i m a g i n gt e c h n o l o g i e sp r o d u c e di st r a n s f o r m e dt od i g i t a li n f o r m a t i o n t h i sn e w s t o r a g em o d er e p l a c et r a d i t i o n a lf i l mm o d e ，a n di tc a ns a v eal o to ft i m ea n dc o s t w i t ht h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o no fd a t a b a s et e c h n i q u e ，m e d i c a li m a g ei n f o r m a t i o n b e c o m e se a s i e rt ob es t o r a g ea n da r c h i v i n g i tc a l lp r o v i d ev a s td a t af o rm e d i c a l r e s e a r c ht ob u i l daw e b b a s e dd a t a b a s es y s t e m ，b u ta l s oh a v eg r e a tu s e f u l n e s sf o r t e a c h i n g m e d i c a lr e s e a r c h e r sc a no b t a i nt h ei n f o r m a t i o nt h e y r e q u i r e df r o mt h e d a t a b a s es y s t e mv i ai n t e r n e t ，a n dh a v ear e m o t em a n a g e m e n t n et r a d i t i o n a lc l i e n t s e r v e rm o d eo fd a t a b a s et e c h n i q u ei so n l ya p p l i c a b l ei na l 气n ，a n dc l i e n t sr e q u i r ea d d e dm a i n t e n a n c ea n dh i g h e rc o s t t l h i ss y s t e ma d o p t s t h r e e - l a y e rd a t a b a s et e c h n i q u em o d ea sb r o w s e r s e r v e r d a t a b a s e w ed i v i d et h e o r i g i n a ls e r v e ri n t oa p p l i c a t i o ns e w e ra n dd a t a b a s es e r v e r i nt h i sw a y , w en e e dn o tt o i n s t a l las p e c i a la p p l i c a t i o na n dt o o l si ne a c hc l i e n t a n dw i l ld e c r e a s ea m o u n to f m a i n t e n a n c eo nt h ec l i e n t u s e r sd o n th a v et o u s ed e s i g n a t e dc l i e n tt oa c c e s s d a t a b a s es y s t e mo ni n t e r n e t f r o mt h en e e do fm e d i c a lr e s e a r c h ，w es e l e c ts q ls e w e r2 0 0 0a sab a c k g r o u n d a p p l i c a t i o no fd a t a b a s es y s t e m ，b e c a u s ei tc a nb ec o m p a t i b l ew e l lw i t ht h es e r i e so f m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0s e r v e r s q ls e w e r2 0 0 0n o to n l ys u p p o r t sl a r g e c a p a c i t y d a t a b a s e ，b u ta l s om a k eac e n t r a l i z e dm a n a g e m e n tt om e d i c a li m a g ed a t a t h ew e b p a g ew h i c hd e s i g nw i t ha s pt e c h n i q u ea c t s a st h ei n t e r f a c eb e t w e e nu s e ra n d c o m p u t e r , a n dp r o v i d er e m o t eu s e r st om a n yf u n c t i o n s 懿b r o w s e ，q u e r y d o w n l o a d ， w e bd a t ar e l e a s ea n dr e m o t em a n a g e m e n t n o w a d a y sc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n i q u ei sb e c o m i n gv e r ym a t u r e ，m o r ea n d m o r ep e o p l ea r ec o n d i t i o n e do no b t a i n i n gi n f o r m a t i o nf r o mi n t e r n e t s o i ti s c o n v e n i e n tt om a k el o n g r a n g es t o r a g ea n ds h a r i n gr e s o u r c e s a f t e r t e s t i n gt h i s s y s t e mi sc o n t e n t m e n tt ot h ec u r r e n td e m a n d k e y w o r d s ：m e d i c a li m a g ed a t a b a s e ；t h r e e - l a y e rm o d e ；s q ls e r v e r2 0 0 0 ；a s p t e c h n i q u e n 目录 摘要 一i a b s t r a c t i 第一章引言1 1 1 医学图像数据库简介1 1 2 本文的结构2 1 3 本文主要研究工作及创新点一2 第二章数据库系统的发展以及系统结构。4 2 1 数据库技术的产生一4 2 2 数据库技术的发展。5 2 3 数据库阶段的数据管理特点7 2 4 数据库系统的组成与结构一9 2 4 1 数据库系统的组成一9 2 4 2 数据库系统的全局结构1 0 2 4 3 数据库系统的结构分类1 2 第三章医学图像数据库系统设计方案1 4 3 1 系统的开发环境1 4 3 2 系统设计的语言和技术1 4 3 2 1 h t m l 语言1 4 3 2 2 j a v a s c r i p t 脚本语言。1 5 3 2 3a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 技术1 6 3 3 数据库系统1 9 3 3 1 w e b 数据库技术简介：1 9 3 3 2 s q l s e r v e r 数据库技术一1 9 3 。4 数据库访问技术2 2 第四章基于w e b 的医学图像数据库系统的实现2 4 4 1 系统结构设计2 4 4 2 系统流程设计2 5 4 3 系统的w e b 页面功能设计2 7 4 4 医学图像数据库中对d i c o m 数据的信息解析2 8 4 4 1 d i c o m 图像文件概述2 8 4 4 2 d i c o m 文件的相关信息提取2 9 4 5 系统的数据结构表3 2 4 6 系统安全3 5 4 7 系统的功能实现界面3 6 第五章总结和展望4 2 5 1 本文研究t 作的总结4 2 5 2 后续上作的展望4 2 参考文献4 3 攻读硕士学位期间发表或完成论文情况4 5 致谢4 6 硕士学位论文 曼曼曼舅! 曼曼! 曼皇皇曼曼曼曼曼蔓曼曼曼! i i i 曼曼舅曼曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼鼍曼曼曼曼舅量寡曼鼍曼鼍寰曼寰曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼 第一章引言弟一早 jl 函 自从x 射线问世以来，医学的诊断方式发生了翻天覆地的变化。随着可视 化技术的不断发展，现代医学已越来越离不开医学图像的信息处理。医学图像 数据在临床诊断、教学科研等方面正发挥着极其重要的作用。目前医学图像主 要包括b 超扫描图像、彩色多普勒超声图像、磁共振( m r i ) 图像、c t 图像、 p e t 图像、s p e c t 图像、数字x 光机( d x ) 图像、各种电子内窥镜图像，显微 镜下的病理切片图像等等。同时更清晰、更有诊断价值的高质量医学图像正在 不断研究和发展中1 1 , 2 1 。 同样，各种病例的医学图像数据的积累不仅可以极大地提高医学临床诊断 水平，而且能为医学培训、医学研究与教学以及影像医学的研究与发展提供坚 实基础。多数医学图像数据库以支持教育、科研工作为宗旨，为用户提供原始 图像数据和图像浏览工具。医学图像数据库的数据资源本身具有信息量大、数 据的非结构化( 如视频、图像) 、时间敏感性、不同媒体之间的复杂关系、交互 性等特点，这使医学图像数据库的开发难度比较大。 1 1 医学图像数据库简介 随着大量的医学图像数据的产生，如何方便而有效的利用这些数据，提高 信息处理效率，成为目前人们关注的话题。为解决上述问题，科学工作者把先 进的数据库技术、交互技术、网络技术等结合起来，将各种医学图像数据，在 屏幕上显示，用户进行交互操作，并通过网络使信息在全球内共享。由于各种 医学图像数据的积累不仅可以极大地提高医学临床诊断水平，而且能为医学培 训、医学研究与教学以及影像医学的研究与发展提供坚实基础。故而医学图像 数据库在大量医学图像的产生后也随之逐步发展起来。 医学图像数据库本质上是一个多媒体数据库【3 1 ，但从形式上看，又是一个 基于w e b 的数据库。医学图像数据库包含多种多媒体数据类型【4 】，其图像内容 上属于医学范畴。医学图像数据库的功能包括对多媒体数据的组织、存储、查 询、展示和将数据发布到w e b 上两个方面。 医学图像数据的存储与远程访问无论是对于一个有着多个分散子项目的重 第四章详细介绍了基于w e b 的数据库系统的设计和开发过程。 第五章对全文的研究工作进行了总结，并对进一步的研究做出展望。 1 3 本文主要研究工作及创新点 对于越来越多的医学图像数据，为了便于整理和归档，以及各研究单位、 小组的远程管理和共享，采用b r o w s e r s e r v e r d a t a b a s e ( 浏览器服务器数据库) 三层构架，采用以s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库服务的后台支持，以a s p ( a c t i v e 硕士学位论文 s e r v e rp a g e ) 技术来开发设计、基于w e b 的模式的数据库系统。这有别于普通 的b s 或者c s 模式，不仅容易维护和管理，而且对于远程用户来说，可以在 任何地方进行操作而不用安装任何专门软件，只要有一台能上网的电脑就能使 用，这样就更便于非专业用户的操作和使用。在整个数据库的数据结构上对图 像数据有针对性的进行分类标识，这样可以大大缩短用户查找搜索目标数据的 时间；而且合理的数据结构也有利于减少数据的冗余，更加有效的利用现有磁 盘的存储空间。 第二章数据库系统的发展以及系统结构 第二章数据库系统的发展以及系统结构 本文的研究工作是基于数据库技术的，为了更好的阐述和理解本文所做的 工作，本章详细介绍了数据库系统的主要结构和基本特征。 2 1 数据库技术的产生 在2 0 世纪6 0 年代中期，数据管理技术处于文件系统和倒排文件系统阶段， 满足不了计算机应用的需求。1 9 6 3 年美国h o n e y w e l l 公司的数据存储系统i d s ( i n t e g r a t e dd a t as t o r e ) 投入使用，推动了数据库技术的产生，此时，磁盘技术 业取得了重要进展，大容量和快速存取的磁盘陆续进入市场，成本也不高，这 就为数据库技术的产生提供了良好的物质条件，许多厂商和组织也都投入新的 数据管理技术的研究和开发。 数据管理技术进入数据库阶段的标志是2 0 世纪6 0 年代末的三件大事：i m s 系统、d b t g 报告和e e c o d d 的文章。 1 i m s 系统( 1 9 6 8 ) i b m 公司研制的i m s ( i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) 系统是一个典 型的层次数据库系统1 9 6 8 年研制成功了i m s 1 在i b m 3 6 0 3 7 0 机上投入使 用，1 9 6 9 年9 月投入市场，后又于1 9 7 4 年推出i m s v s ( v i r t u a ls y s t e m ) 版本， 在操作系统o s v s 支持下运行。i m s 原先是i b m 公司为了满足阿波罗计划 的数据库要求而与北美洛氏( r o c k w e l l ) 公司一起开发的，虽然这是一个庞 大的、花费资源的和有点不灵巧的系统，但是它氏数据库系统系统中第一个 商用产品，2 0 世纪7 0 年代在商业、金融系统得到广泛的应用。 2 d b t g 报告( 1 9 6 9 年) c o d a s y l 是美国数据系统语言协会( c o n f e r e n c eo nd a t as y s t e m l a n g u a g e s ) 的缩写，该组织是由用户和厂商自发组织的团体，成立于1 9 5 9 年。c o d a s y l 组织在1 9 6 7 年成立一个d b t c ( d a t ab a s et a s kg r o u p ) 小 组，专门研究数据库语言。1 9 6 9 年d b t g 小组提出一份报告，即著名的 “d b t g 报告。这份报告对数据库和数据操作的环境建立了标准的规范。 从此之后，根据d b t g 报告实现的系统一般称为d b t g 系统，它是一种网 硕士学位论文 1 1 ；_i ； 一i 皇皇曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼曼蔓曼曼皇曼鼍曼曼曼! 曼曼皇曼曼曼曼皇曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼状数据库系统，现有的网状系统不是采用d b g t 方案的，该系统在2 0 世纪 7 0 年代至8 0 年代得到广泛的卓有成效的应用。 3 e e c o d d 的文章( 1 9 7 0 年) 第一次提出关系模型的文章是e e c o d d 于1 9 7 0 年在美国计算机学会通 信杂志( c a c m ) 发表的“a r e l a t i o nm o d e lo f l a r g es h a r ed a t ab a n k s 一文。 关系数据库的许多概念都是这篇文章思想的继承和发展。这篇文章奠定了关 系数据库的理论基础，使得关系数据库一开始就建立在集合论和谓词演算的 基础上。由于关系模型极其简单，它完全能为任何数据库系统提供同意的结 构，交给用户用来设计数据库的逻辑结构只有一种二维表，用户不必涉 及到链接、树、图、索引等方面的复杂事情。随着计算机硬件性能的改善和 系统性能的提高，现已取代层次、网状产品，成为主流产品。 2 2 数据库技术的发展 2 0 世纪7 0 年代起，层次、网状、关系等三大数据库系统奠定了数据库技术 的概念、原理和方法。从8 0 年代起数据库技术不断与其他计算机分支结合，向 高一级的数据库技术发展。高级数据库技术有以下一些分支。 ( 1 ) 分布式数据库技术 分布式数据库系统中，数据库的数据物理上分布在各个场地，但是逻辑 上仍然是一个整体。每个场地既可以执行局部应用( 访问本地数据库) ，也 可以执行全局应用( 访问异地数据库) 。各地的计算机由数据通信网络相连 接，本地计算机单独不能胜任的处理任务可以通过通信网络去的其他数据库 和计算机的支持。 分布式数据库系统兼顾了集中管理和分布处理两个方面，因而有良好的 性能。具体结构见图2 1 第二章数据库系统的发展以及系统结构 全局终端 局部终端 图2 1 分布式数据库系统 f i g 2 1d i s t r i b u t e dd a t a b a s es y s t e m 数据库 局部终端 ( 2 ) 面向对象数据库技术 在数据处理领域，关系数据库的使用已经相当普遍和出色，但是现实世 界存在着许多具有更复杂数据结构的应用领域，例如多媒体数据、多维表格 数据、c a d 数据等应用问题，需要更高级的数据库技术来表达，以便于管 理、构造与维护大容量的持久数据，并使得它们能与大型复杂的程序紧密结 合。而面向多项数据库正是适应这种形势发展起来的，它是面向对象的程序 设计技术与数据库技术结合的产物。 面向对象数据库模型能完整的描述现实世界的数据结构，能表达数据间 嵌套、递归的联系；它具有面向对象的技术的封装性( 把数据与操作定义在 一起) 和继承性( 继承数据结构和操作) 的特点，提高软件的可重用性。 ( 3 ) 各种新型的数据库技术 数据库技术是计算机软件领域的一个重要分支，经过多年的发展，已经 形成相当规模的理论体系和使用技术。因为受到相关学科和应用领域( 如网 络、多媒体等) 的影响，数据库技术的研究并没有停滞，仍然在不断发展中， 并且出现许多新的分支。如：演绎数据库，主动数据库，基于逻辑的数据库， 时态数据库，模糊数据库，模糊演绎数据库，并行数据库，多媒体数据库， 内存数据库，内存数据库，联邦数据库，工作流数据库，工程数据库，地理 数据库等。 硕士学位论文 ! n m i ! 曼皇苎曼 2 3 数据库阶段的数据管理特点 数据库系统克服了文件系统的缺陷，提供了对数据更高级、更有效的管理。 概括起来数据库阶段的数据管理具有以下特点： ( 1 ) 采用数据模型标识复杂的数据结构。数据模型不仅描述数据本身的特 征，还要描述数据之间的联系，这种联系通过存取路径实现。数据不再面向特 定的某个或多个应用，而是面向整个系统。数据冗余明显减少，实现数据共享。 ( 2 ) 有较高的数据独立性。数据的逻辑结构与物理结构之间的差别可以很 大。用户以简单的逻辑结构操作数据而无须考虑数据的物理结构。数据库的结 构分成用户的局部逻辑结构、数据库的整体逻辑结构和物理结构三级( 见图2 2 ) 。 用户( 应用程序或者终端用户) 的数据和外存中的数据之间转换由数据库管理 系统实现。 用户的局部逻辑结构数据库整体逻辑结构数据库的物理结构 逻辑数据独立性 物理数据独立性 图2 2 数据库的结构 f i g 2 2f r a m eo fd a t a b a s e 数据独立性是指应用程序与数据库的数据结构之问相互独立。在物理结构 改变时，尽量不影响整体逻辑结构、用户的逻辑结构以及应用程序。在整体逻 辑结构改变时尽量不影响用户的逻辑结构和应用程序。 ( 3 ) 数据库系统为用户提供了方便的用户接口。用户可以使用查询语言或终 第二章数据库系统的发展以及系统结构 端命令操作数据库，也可以用程序方式操作数据库。 ( 4 ) 数据库系统提供以下多种数据控制功能。数据库的并发控制：对程序的 并发操作加以控制，防止数据库破坏，杜绝提供给用户不正确的数据；数据库 的恢复：在数据库被破坏或者数据不可靠的时候，系统有能力把数据库恢复到 最近某个正确状态；数据完整性：保证数据库中数据始终是正确的；数据安全 性：保证数据的安全，防止数据丢失或被窃取、破坏。 ( 5 ) 增加了系统的灵活性：对数据的操作不一定以记录为单位，可以以数据 项为单位。 以上五个方面构成了数据库系统的主要特征。这个阶段的程序和数据的联 系通过数据库管理系统( d b m s ) 实现，见图2 3 。 图2 3 程序和数据间的联系 f i g 2 3r e l a t i o nb e t w e e np r o g r a ma n dd a t a 从文件系统发展到数据库系统是信息处理领域的一个重大变化。在文件系 统阶段，信息处理的传统方式如图2 4 ( a ) 所示，人们关注的中心问题是系统功能 的设计，因而程序设计处于主导地位，数据只是起着服从程序设计需要的作用； 而在数据库方式下，信息处理的传统方式已为如图2 4 ( b ) 所示的新体系所代替， 数据占据了中心地位。数据结构的设计成为信息系统首先关心的问题，而利用 这些数据的应用程序设计则退居到以既定的数据结构为基础的外围地位。 图2 4 ( a ) 传统方式 f i g 2 4t r a d i t i o n a lm o d e 硕士学位论文 曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼皇曼量i 一一 i 曼曼鼍曼曼鼍曼! 曼! 曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼鼍量曼皇曼皇曼曼 图2 4 ( b ) 数据库方式 f i g 2 4 ( b ) d a t a b a s em o d e 2 4 数据库系统的组成与结构 数据库系统( d a t ab a s es y s t e m ) 是采用了数据库技术的计算机系统，它是 一个实际可运行的，按照数据库方法存储、维护和向应用系统提供数据支持的 系统。 2 4 1 数据库系统的组成 一个完整的数据库系统是由数据库、硬件、软件和数据库管理员四大部分 组成的。其中，数据库( d a t ab a s e ) 是与一个企业( 或组织) 的各项应用有关 的全部数据的集合，它分为两类，一类是应用数据的集合，称为物理数据库， 是数据库的全体；另一类是各级数据库结构的描述，成为描述数据库，由数据 字典( d a t ad i c t i o n a r y ，d d ) 系统管理。硬件这一部分包括中央处理机、内存、 外存、输入输出设备等硬件设备。软件这一部分包括数据库管理系统、操作系 统、各种语言和应用开发支撑软件等程序。数据库管理系统是数据库系统的核 第二章数据库系统的发展以及系统结构 心软件，要在操作系统的支持下才能工作。数据库管理员是控制数据整体结构 的一组人员，负责数据库系统的正常运行，承担创建、监控和维护数据库结构 的责任。数据库管理员的主要职责有：定义模式、定义内模式、与用户的联络 ( 包括定义外模式、应用程序设计、提供技术培训等专业服务) 、定义安全性规 则，对用户访问数据库的授权、定义完整性规则，监督数据库的运行和数据库 的转储与恢复工作。 2 4 2数据库系统的全局结构 数据库系统的全局结构【8 】可从用户、界面、数据库系统和磁盘等四个层次考 虑各模块功能之间的联系( 如图2 5 所示) 。 终端用户应用程序员专业用户数据库管理员 用户 上上上j 应用界面应用程序查询数据库模式 界面 上上上上 查询处理器 数据库 管理系统 存储管理器 1 li土 ，、 、一一 磁盘 磁盘存储器存储器 、一 图2 5 数据库系统的结构 f i g 2 5f r a m eo fd a t a b a s es y s t e m 在图2 5 当中，按照与系统交互方式的不同，数据库用户可分为以下四类： 硕士学位论文 ( 1 ) 数据库管理员：负责三级结构的定义和修改，数据库管理员和数据库系 统之间的界面是数据库模式。 ( 2 ) 专业用户：指数据库设计中的上层人士( 如系统分析员) ，他们使用专 用的数据库查询语言操作数据，专业用户和数据库系统之间的界面是数 据库查询。 ( 3 ) 应用程序员：指使用计算机语言编写应用程序的计算机工作者，他们和 数据库管理系统之间的晃面是应用程序。 ( 4 ) 终端用户：指使用应用程序的非计算机人员，他们要使用终端完成各项 工作。终端用户和数据库管理系统之间的界面是应用程序的运行界面。 数据库管理系统主要分为查询处理器和存储管理器，其中查询处理器的主 要功能为：对数据操作语言( d a t am a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ) 语句进行优化并转 换成查询运行核心程序能执行的底层指令；把嵌入在主语言中的d m l 语句处理 成规范的过程调用形式；编译或解释数据定义语言( d a t ad e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 语句并把它登录在数据字典中；执行由d m l 编译器产生的底层指令。 存储管理器是提供存储在数据库中的底层数据和应用程序、查询之间的接 口，主要分为四个成分： ( 1 ) 权限和完整性管理器：测试应用程序是否满足完整性约束，检查用户访 问数据的合法性。 ( 2 ) 事物管理器：数据库系统的逻辑工作单元称为事务( t r a n s a c t i o n ) ，事务 由对数据库的操作序列组成。事务管理器用于确保数据库一致性状态， 保证并发操作正确执行。 ( 3 ) 文件管理器：负责磁盘空间的合理分配，管理物理文件的存储结构和存 储方式。 ( 缓冲区管理器：为应用程序开辟数据库的系统缓冲区，负责将从磁盘中 读出的数据送入内存的缓冲区，并决定哪些数据应进入高速缓冲存储 器。 磁盘存储器是用来存储数据库系统的各种数据，其中的数据结构有数据文 件、数据字典、索引、统计数据和同志五种形式。 第二章数据库系统的发展以及系统结构 2 4 3数据库系统的结构分类 根据计算机的系统结构，数据库系统可分为集中式、客户机月艮务器式、并 行式和分布式四种。 ( 1 ) 集中式数据库系统：运行在单个计算机系统中并与其他计算机系统没有 联系的数据库系统。结构如图2 6 所示。这种系统的计算机只需要一台， 有若干台设备控制器控制着磁盘、打印机等设备。计算机和设备控制器 能够并发执行。 系统总线 磁盘( d b ) 打印机 图2 6 集中式数据库系统 f i g 2 6c e n t r a l i z e dd a t a b a s es y s t e m 备 ( 2 ) 客户栅服务器式数据库系统：即c l i e n t s e r v e r 结构，它的关键在于功能 的分布，一些功能放在前端机( 即客户机) 上执行，这一部分主要由一 些应用程序构成，用于实现前端处理和用户界面；另一些功能放在后端 机( 即服务器) 上执行，包括存储结构、查询优化、并发控制、恢复等 系统程序，用于完成事务处理和数据访问控制。功能分布的结果减轻了 服务器的复旦，从而使服务器有更多的精力完成事务处理和数据访问控 制，支持更多的用户提高系统的功能。c s 系统的一般结构如图2 7 所 示。 硕士学位论文 图2 7c s 系统的一般结构 f i g 2 7f r a m eo fc ss y s t e m 网络 ( 3 ) 浏览器h i 务器式数据库系统，即b r o w s e r s e r v e r 结构，是随着i n t e r n e t 技术的兴起，对c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下， 用户界面完全通过w w w 浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但 是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3 - t i e r 结构。b s 结构，主要 是利用了不断成熟的w w w 浏览器技术，结合浏览器的多种s c r i p t 语言 ( v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t ) 和a c t i v e x 技术，用通用浏览器就实现了原来需 要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新 的软件系统构造技术。随着w i n d o w s9 8 w i n d o w s2 0 0 0 将浏览器技术植 入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。显然 b s 结构应用程序相对于传统的c s 结构应用程序将是巨大的进步。 ( 4 ) 并行式数据库系统：是指使用多个c p u 和多个磁盘进行并行操作的数据 库系统。并行处理时，许多操作同时进行而不是采用分时的方法，可以 提高数据处理和输入输出的速度。 ( 5 ) 分布式数据库系统：即d d b s ( d i s t r i b u t e dd a t a b a s es y s t e m ) ，是用一个 通信网络连接起来的节点的集合，每个节点都可以拥有集中式的计算机 系统。分布式数据库系统的数据具有“分布性 的特点，数据在物理上 分布在各个场地；且具有“逻辑整体性 特点，分布在各地的数据逻辑 上是一个整体，用户使用起来如同一个集中式的数据库系统。 第三章医学图像数据库系统设计方案 第三章医学图像数据库系统设计方案 前一章对于数据库技术以及数据库系统进行了详细介绍。对于一个经济、 适用、操作简单、性能高的数据库系统，采用合适的软件和技术，并且有高稳 定性的硬件支持是非常重要的，本章的主要内容就是针对医学图像数据库系统 的设计而采用的设计方案。 3 1 系统的开发环境 网络操作系统是软件平台的核心，我们选用m i c r o s o f t 公司的w i n d o w s2 0 0 0 s e r v e r 作为统一的服务器系统平台。它具有以下一些特点：服务器的多硬件平台 支持，文件及打印共享，为适合于分布应用，用它编写的分布式应用可以跨接 到其它系统；内置良好的安全措施与先进的容错能力；开放式网络服务接口， 用户可以访问多个计算机环境的信息，获得更为完善的服务；内置的 i n t e m e t i n t r a n e t 功能使用方案；具有先进的图形界面，直观清晰，便于管理。 由高性能的服务器作为数据库服务器，支持多台p c 客户机。服务器具有很 好的i o 性能以及很大的存储空间，共同组成c l i e n t s e r v e r 的应用系统。网络采 用1 0 0 0 m 以太网交换机，便于信息的迅捷交互。为保证可靠性，考虑采用一台 p c 机作为数据在线备份服务器，以保证主服务器出现故障时系统安全切换到备 份服务器上，不影响系统的正常运行。 3 2 系统设计的语言和技术 在医学图像数据库系统设计当中，我们主要使用以下几种程序语言和软件： h t m l 语言、j a v as c r i p t 脚本语言和a s p 技术。 3 2 1h t m l 语言 h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e 超文本标记语言) 【9 】是网页的描述语 言，用于编制通过w e b 显示的超文本文件。h t m l 语言有别与其他文字处理文件， 是一种最基础的w e b 页面编排格式，许多其他的w e b 语言都是基于h t m l 之上的。 硕士学位论文 h t m l 文件是带有特定h t m l 插入标记的用以编排文档属性和格式的标准 文本文件，可以允许在页面中嵌入图像、动画以及音频、视频等多媒体信息， 使得w e b 页面的内容更加丰富。h t m l 网页文件可由任何文本编辑器或网页专用 编辑器编辑，编写完成后将生成以h t m 或h t m l 为后缀的文件，可直接用浏览 器打开进行浏览。 3 2 2 j a v a s c r i p t 脚本语言 脚本是应用程序在网页上表达的语言，可以将脚本嵌入w e b 页中。通常脚 本在服务器上运行，但也可以采用客户端和服务器端结合使用。j a v a s c r i p t 是一 种基于对象和事件驱动( e v e n td r i v e n ) 并具有安全性能的脚本语剖1 0 l 。使用它的 目的是与r r r m l 超文本标记语言、j a v a 脚本语言一起实现在一个w e b 页面中链接 多个对象，与w e b 客户交互作用。从而可以开发客户端的应用程序等。它是通过 嵌入或调入在标准h t m l 语言中实现的。它的出现弥补了h t m l 语言的缺陷，因 而j a v as c r i p t 在a s p q 得到广泛的应用。j a v a s c r i p t 具有以下几个基本特点： ( 1 ) 它是一种脚本编写语言 j a v a s c r i p t 是一种脚本语言，它采用小程序段的方式实现编程。像其它脚本 语言一样，j a v a s c r i p t 同样已是一种解释性语言，它提供了一个易的开发过程。 它的基本结构形式与c 、c + + 、v b 、d e l p h i 十分类似。但它不像这些语言一样， 需要先编译，而是在程序运行过程中被逐行地解释。它与r r r m l 3 示识结合在一起， 从而方便用户的使用操作。 ( 萄基于对象的语言。 j a v a s c r i p t 是一种基于对象的语言，同时以可以看作一种面向对象的。这意 味着它能运用自己已经创建的对象。因此，许多功能可以来自于脚本环境中对 象的方法与脚本的相互作用。 ( 3 ) 简单性 j a v a s c r i p t 的简单性主要体现在：首先它是一种基于j a v a 基本语句和控制流之 上的简单而紧凑的设计，从而对于学习j a v a 是一种非常好的过渡。其次它的变量 类型是采用弱类型，并未使用严格的数据类型。 ( 4 ) 安全性 j a v a s c r i p t 是一种安全性语言，它不允许访问本地的硬盘，并不能将数据存 入到服务器上，不允许对网络文档进行修改和删除，只能通过浏览器实现信息 第三章医学图像数据库系统设计方案 浏览或动态交互。从而有效地防止数据的丢失。 ( 5 ) 动态性的 j a v a s c r i p t 是动态的，它可以直接对用户或客户输入做出响应，无须经过w e b 服务程序。它对用户的反映响应，是采用以事件驱动的方式进行的。所谓事件 驱动，就是指在主页( h o m ep a g e ) q b 执行了某种操作所产生的动作，就称为“事 件( e v e n t ) 。比如按下鼠标、移动窗口、选择菜单等都可以视为事件。当事件 发生后，可能会引起相应的事件响应。 ( 6 ) 跨平台性 j a v a s c r i p t 是依赖于浏览器本身，与操作环境无关，只要能运行浏览器的计 算机，并支持j a v a s c r i p t l 拘浏览器就可正确执行。从而实现了“编写一次，走遍 天下 的梦想。实际上j a v a s c r i p t 最杰出之处在于可以用很小的程序做大量的事。 无须有高性能的电脑，软件仅需一个字处理软件及浏览器，无须w e b 服务器通 道，通过自己的电脑即可完成所有的事情。 综合所述，j a v a s c r i p t 是一种新的描述语言，它可以被嵌入到h ，r m l 的文件 之中。j a v a s c r i p t 语言可以做到回应使用者的需求事件( 如：f o r m 的输入) ，而不用 任何的网路来回传输资料，所以当一位使用者输入一项资料时，它不用经过传 给伺服端( s e r v e r