（计算机应用技术专业论文）基于举证倒置原则新型医院信息系统的设计与实现.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 随着我国医疗卫生事业的快速发展，医院的信息化管理也越来越引起各方面 的注意。但是，伴随我国医院客观环境的变化和国家相关政策的调整老式的医 院信息系统已经不能满足我国医疗卫生事业发展的需求医院信息系统的升级和 调整将成为我国医院信息化建设中关系全局稳定，提高总体效率的重点工作之一。 因此，研究新的医院信息系统至关重要。医院信息系统的研究、开发和应用改善 了医院管理，支持医教研一体化。一套完整的医院信息系统将会对整个的医疗过 程进行追踪和动态管理，并合理安排资源，优化就诊环境，简化患者的诊疗过程 从根本上取代老式医疗系统。同时，h i s 的实施将会为病人减少相当一部分的中闯 过程性时间，提高就诊效率。对于医院内部的管理来说，医院信息系统的实施同 样也起到了积极的促进和改善作用，强化了内部的管理，很大程度上杜绝了伪、 冒、漏现象，降低了医护人员的工作强度和时间。 本文从医院信息系统和图像的存取技术两方面着手，介绍了医院信息系统的 相关概念和图像存取投术的基础理论知识，并在此基础之上，提出了基于举证侄0 置原则的新型医院信息系统。另外，本文还设计了该系统的详细功能，为实际实 现打下了基础。 最后，根据理论的研究，本文实现了基于举证倒置原则的新型医院信息系统 并给出了详细的系统实现结果。 关键词：医院信息系统多媒体数据库医院管理信息系统临床信息系统 i i i 湖北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fh e a l t hs e r v i c ei no u rc o u n t r y , p e o p l en o w p a ym o r e a t t e n t i o nt ot h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to f h o s p i t a l s b u tt h eo l ds y s t e mc a r ln o ts a t i s f y o u rd e v e l o p m e n to fh e a l t hs e r v i c ew i t ht h ea d j u s t m e n to fo u rp o l i c i e s t h ea d j u s t m e n t a n d u p g r a d e o fo u rh i sw i l lb e c o m ea ni m p o a a n tw o r kw h i c hi sr e l a t e dt ot h es t a b i l i t y o fo u r s o c i e t y s ot h e r e s e a r c ho fn e wh i si sv e r yi m p o r t a n t t h er e s e a r c h ，d e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o no fh i si m p r o v et h em a n a g e m e n to fh o s p i t a l t h ew h o l eh i sw i l l m a n a g ea n dt r a c et h ep r o c e s so fd i a g n o s i s i t w i l l r e p l a c et h eo l dh i sa n da r r a n g e r e s o u r c e a tt h es a m et i m e ，t h er e a l i z a t i o no fh i sw i l lr e d u c et h et i m eo fm i d d l e p r o c e d u r ea n d i n c r e a s et h ee f f i c i e n e eo f w o r k i n g t ot h em a n a g e m e n to fh o s p i t a l ，t h e r e a l i z a t o no fh i sd og o o dt oi t i tw i l lr e d u c ee r r o r o m i s s i o n ，a n dt h ew o r k i n gt i m eo f d o c t o r s 啦se s s a yd o e sr e s e a r c ho fh i sa n dt h et e c h n o l o g yo fi m a g e s s a v i n g ，a n d i n t r o d u c e ss o m ek n o w l e d g e sa b o u tt h et w o o nt h eb a s i co ft h i sr e s e a r c h ，i tg i v e san e w h i s f u r t h e r m o r e ，t h i se s s a yd e s i g n s t h ef u n c t i o n so ft h es y s t e m a tl a s t ，a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c ho f k n o w l e d g e s ，t h i se s s a ya c h i e v e san e w h i s ， a n d g i v e sa r e s u l ta b o u ti t k e y w o r d s ：h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，m u l t i m e d i ad a t a b a s e ，h o s p i t a lm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m ，c l i n i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m 湖北工业大学硕士学位论文 湖北工业大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下， 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或 者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做 出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本学 位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 签名：帮逢 d f 年r 月3 0 日 湖北工业大学硕士学位论文 学位论文版权使用授权书 本人完全了解湖北工业大学关于收集、保存、使用学位论 文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的 印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子 版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文： 学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的 阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交 论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可 以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：冲逗 。酊年厂月扣日 湖北工业大学硕士学位论文 1 1 医院信息系统概述 第1 章绪论 1 1 1 基本概念 医院信息系统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，h i s ) 在国际学术界被公认为新 兴的医学信息学( m e d i c a li n f o r m a t i c s ) 的重要分支。其较为准确的定义是由该学 科的美国著名教授m o r r i s c o l l e n 于1 9 8 8 年所提出的，它的详细描述是：利用电 子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供病人诊疗信息和行政管理信息的收 集、存储、处理、提取和数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。一 般来说，一个完整的医院信息系统应该包括两个部分：一个是医院管理信息系统： 另外一个是临床信息系统。医院管理信息系统主要负责医院的行政管理和事务处 理，辅助领导决策，提高工作效率。临床信息系统则主要负责的是管理医护人员 的临床活动，收集和处理临床信息，比如处方系统、病历系统等。 医院信息系统的研究、开发和应用改善了医院管理，支持医教研一体化。一 套完整的医院信息系统将会对整个的医疗过程进行追踪和动态管理并台理安排 资源，优化就诊环境，简化患者的诊疗过程，从根本上取代老式医疗系统。同时， h i s 的实施将会为病人减少相当一部分的中间过程性时间，提高就诊效率。对于医 院内部的管理来说，医院信息系统的实施同样也起到了积极的促进和改善作用 强化了内部的管理，很大程度上杜绝了伪、冒、漏现象，降低了医护人员的工作 强度和时间。总之，医院信息系统的研究和实施将提高各医院的工作效率和质量， 减轻各类事务性工作的劳动强度，改善管理，杜绝漏洞，保证病人和医院的最大 利益。 1 1 2 我国s 的发展情况 我国医院信息系统已有二十多年的发展历史，起初开发的还只是单机单任务版 的小型管理软件，随着更快更新的硬件设施投入使用，系统也由单机单任务逐渐 过渡到多机多任务，进而发展到基于微机局域网或文件服务器的形式而2 0 世纪 9 0 年代中期出现的一体化医院信息系统( i n t e g r a t e dh i s ) 是我国医院信息系统发 展的里程碑，局域网络、集中式数据、自顶向下的一体化设计和数据共享是它的 湖北工业大学硕士学位论文 四个基本特征。但一体化医院信息系统发展至今，国内的些系统或多或少的都 存在着以下的一些问题： 1 软件水平低下，只能完成一些简单的功能和低级的事务处理，造成这种局面 的具体原因主要是：( 1 ) 各医院计算机专业人员缺乏，技术力量薄弱，跨专业跨学 科的复合型人才的缺乏显得尤为突出：( 2 ) 项目众多，力量分散：( 3 ) 医院资金有限。 软、硬件环境不够理想。 2 重复开发率高，据相关部门调查统计，重复率在菜些地区甚至达到了7 0 还要多，究其原因，主要有以下几个方面：( 1 ) 各医院管理方式不同，软件的通用 性较差；( 2 ) 揿件没有统一标准，尚无法实现大面积推广：( 3 ) ，全国没有一个水平较 高、可广泛推广的医院管理软件包。 因此，从以上相关分析可以看出，加速我国医院信息系统的发展还需要付出 相当大的努力，特别是，在计算机应用技术高速发展的今天，医院信息系统的多 方向发展给我国研究人员提出了更高的要求。 1 2 医院信息系统发展的新趋势 随着信息时代的来临，以及网络的大提速，在更快效率更高的硬件的刺激下， 医院信息系统又得到了巨大的推动，它的几个新的发展趋势主要包含在以下几个 方面【2 】= 1 多媒体技术的应用：在医院信息系统中存在着大量的声音、图像等医学信息， 例如，x 光片，c t , 核磁共振，心电图，脑电图等，将这些信息应用于医院信息系 统中，对疾病的诊断，治疗以及病理学起着极大的推动作用。同时，它也为医学 基础教育和临床医学教育起到了促进作用。 2 信息高速公路：目前i n t e m e t 网已经应用于远程诊断、会诊等重大的医学领 域，它在医学领域的作用已普遍被人们所接受。信息高速公路将成为现代医学研 究和临床医疗、教学的必要技术支撑环境和基础设施。 3 电子病历：电子病历由美国医学研究所于1 9 9 1 年首先提出，在它的指导和 促进下，电子病历已经成为目前医院信息系统发展的重要目标之一。集合了多媒 体技术的电子病历系统，将极大的推动医院信息系统的发展和新型医疗手段的研 究。有了已电子病历为核心的医院信息系统，医疗工作的过程将会有很大的改变， 医疗时间也将会大大的缩短，质量得到大大的提高。 2 湖北工业大学硕士学位论文 4 远程医疗：交互式电视、数字图像压缩技术以及高速电话线路等相关技术的 高速发展，给远程医疗带来了希望。目前国内远程医疗主要采用程控电话的通信 方式进行远程会诊，它有费用低廉，易于普及等特点，但它只能够传送静态医学 图像且传送速度较慢，所以渐渐的它被光纤通信所代替，目前的问题是它的费用 相对较高。 5 大规模一体化医院信息系统：大规模一体化医院信息系统被称为第二代医院 信息系统，它是医疗卫生事业发展的产物，也是计算机应用技术发展的结晶。 综上所述，集合了多媒体技术和电子病历系统的高速大规模一体化医院信息 系统将会是今后医院信息系统发展的方向。 1 3 举证倒置原则 2 0 0 1 年1 2 月6 日最高人民法院审判委员会通过了最高人民法院关于民事诉 讼证据的若干规定( 以下简称若干规定) ，最高人民法院在关于医疗事故处 理条例的司法解释中规定，医疗事故鉴定采用举证倒置原则，也就是说，在医 疗事故鉴定过程中，如果院方无法证明自己的诊疗与患者的损害后果没有因果关 系，将承担事故责任。 医疗诉讼中的“举证倒置”原则是考虑双方的举证能力所制定的，最高人民 法院在制定的过程中，同时也考虑了医学的复杂性和专业性。对于没有一定医学 基础的人来说，即使是亲临医疗的现场，也无法举证。举证倒置原则，打破了医 院强者的地位，将主动权交给了患者。从医院的角度来看，这就要求医院在医疗 诊断和处置过程中，要更加谨慎，并且要有更加严谨的诊断记录。 本课题的研究内容就是基于举证倒置原则的医院信息系统，该系统能够仔细 的记录下医生的诊断过程，借由此课题的研究，希望为新型医院信息系统的研究 和设计提供良好的建议。 1 4 课题研究内容与意义 毕业课题信息： 课题来源：本课题由四川省电子计算机应用研究中心提供，我选为自选课题 课题名称：基于举证倒置原则新型医院信息系统的设计与实现 湖北工业大学硕士学位论文 研究目标： 研究医院信息系统的工作流程与原理 研究多媒体数据库存取原理 研究多媒体数据挖掘技术 在以上工作原理之上，实现一套完整的基于举证倒置的多媒体医院信息系统 研究难点： 本课题包含以下难点： 需要研究医院信息系统的工作流程和规范 需要研究图像在多媒体数据库中实现存取的方法 需要研究多媒体数据挖掘相关技术 需要完成一个大规模的体化医院信息系统的设计 课题研究意义： 随着我国医疗卫生事业的快速发展，医院的信息化管理也越来越引起各方面 的注意，如何建立套行之有效、方便快捷、成本低廉、符合医院实际使用环境 和医生使用习惯，并且符合国家相关政策规定的信息化管理系统是推动我国医院 信息化管理改革的考虑重点。 医院信息系统应用的不断深入，为医院的医疗活动提供了一个广阔的平台， 医院的费用、物品、医疗文书、检验数据以及医学图像都将由它保存医院的。 作岗位和业务流程也以它为基础。但是，随着我国医院客观环境的变化和国家相 关政策的调整，老式的医院信息系统已经不能满足我国医疗卫生事业发展的需求 医院信息系统的升级和调整将成为我国医院信息化建设中关系全局稳定，提高总 体效率的重点工作之一。 基于举证倒置原则的医院信息系统( h o s p i t a li n f o n i l a t i o ns y s t e m ，h i s ) 是一个 以局域网为基础( 信息快速传递) ，揉和了传统医院信息系统技术、多媒体数据库 技术和电子病历技术等多项计算机应用相关技术的医院信息系统。本课题的研究 与设计，将为新型的医院信息系统的改革提出自己的一些想法和建议。本课题的 研究和开发同时将打破传统的医院信息系统过时、落后以及不符合国家相关规定 的局面，并将手写技术以及多媒体数据库参差其中，希望借由本课题的研究和没 计，达到以下一些功能目标：1 实现电子病历、电子处方以及相关医学图像电子化 原始档案管理，在出现医疗纠纷时，便于医院进行取证工作并为以后医院的教 学、研究等医学活动提供重要的影音资料；2 提高病人就诊效率，节约就诊时间； 4 湖北工业大学硕士学位论文 3 减轻医务工作人员的劳动强度，将医护人员从繁琐的事务性工作中解脱出来；4 实现处方病历的电子化管理，降低医院逃单率，解决病人只在医院看病，不在医 院取药给医院带来的头疼问题。 总之，老式的医院信息系统已经不能满足我国医院信息系统发展的需要了， 本课题研究目的就是旨在解决这样一个头疼的问题，为我国新型医院信息系统提 供一个更加符合我国国情的良好建议和解决办法。基于举证倒置原则的新型医院 信息系统的研究和设计，将极大的揉和多媒体数据库技术和电子病历技术，将宝 贵的医学图像资料保存起来，为将来医院取证和教学研究工作带来极大的方便。 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章新型医院信息系统的研究 不管是多先进的系统，对于它的研究都是离不开关于它的相关基础理论的研 究。本章节我们将重点讨论和研究新型医院信息系统领域所涉及的相关理论基础 知识。由于h i s 系统目前没有一个统一的标准，而且到目前为止各国对于医疗 卫生事业的政策、规定又有所不同，医院信息系统尚处在不断完善发展的阶段 这些因素给我们对医院信息系统的研究带来很大的困难，因此对目前医院信息系 统的研究工作也就显得更为重要了，它将会为将来在此基础之上的系统提供一+ 个 坚实的基础。本章节旨在分析和研究医院信息系统方面的一些基本理论知识，在 此基础之上，再来分析和研究多媒体数据库关于图像存取多媒体数据挖掘技术 以及将它们有机结合起来的一些相关知识。 2 1 医院信息系统( s ) 的研究 要对医院信息系统进行分析和研究，首先就要对医院信息系统的体系结构以 及系统的组成方面进行分析和研究，所以本节将会着重从以上提及的两个方面来 进行研究和探索。 2 1 1 医院信息系统的体系结构 随着软件系统越来越复杂和庞大对数据结构和算法的选择在某些情况下就 显得较为次要，而对整个系统的设计和描述也越来越重要，因此，首先要搞清楚 系统体系结构在目前来说也就是个至关重要的问题了。伴随着医院信息系统的 发展和网络时代的来临，医院信息系统也走过了四代的发展历程，这样的四代发 展过程也正是信息系统体系结构发展的历程。这样的四代发展过程分别是：主机 方式( 主机+ 终端方式) 、文件服务器方式、客户端服务器方式以及浏览器n 务器 方式口】。在下面的篇幅里，我们将详细讨论这四种方式，以便进行取舍。 2 1 1 1 主机方式 这里所说的主机方式，就是指的主机加终端方式，它不算是计算机网络的 种，只是分时系统的一种应用而已，所谓分时就是指处理机时间被划分为很短的 时间片，并轮流分配给各个联机作业使用，若某个作业在分配给它的时间片内任 务还未完成，则它将暂停运行以等待下一次轮换时间片【4 l 。因此，可以看出分时系 统的特点就是多路性、独占性、交互性以及及时性。早期的许多成功h i s 都是按 6 湖北工业大学硕士学位论文 照这种方式进行开发的，但近年来，这种方式开始受到人们的排斥，因为虽然它 能够基本满足程序的运行效率和关系数据库的要求，但是它对系统硬件的一次性 投入和要求都相对比较高，这样便束缚了系统的可扩展性。因此，这种h i s 方式 也就渐渐的被人们所淘汰。 2 。1 1 2 文件服务器方式 文件服务器方式正是当今较为流行的医院信息系统开发方式，也是我国医院 信息系统的主流方式，通过这种方式，用户可以独占c p u 资源。同时通过网络他 又可以与他人共享数据资源，这种方式的使用也是医院信息系统发展过程中一个 重要的阶段。但是，使用这种方式的医院信息系统通常都会出现网络通讯负担比 较重，数据安全得不到保证的现象，如果采用各部门数据各自存放的方法虽然 可以达到减轻网络通讯的负担，但是确不能保证各个部门之间的数据致性，这 给以后医院高层决策带来不便，同时也给不同部门间相关数据的更新工作带来了 巨大的麻烦。因此，这种方式在当今来说，也在渐渐的被淘汰。 2 1 1 3 客户端月务器( c i i e n t s e r v e r c s ) 方式 客户端朋r 务器方式是指把计算机应用系统划分为多个相互独立的子系统i s 】， 服务器作为数据的存储与管理中心，多台客户机各自处理相应的事务，共同实现 完整的应用，这种方式的结构图如下图l 所示。 于系统子系统n f 系统2于系统r l l 图1c f i e n t s e r v e r 模式结构图 c l i e n t s e r v e r 模式是一种典型的分布式协作处理的两层模式，其后台服务器 ( s e r v e r ) 主要负责数据库的管理和数据处理。前台应用程序完成数据的显示和事 务处理，以及与用户的交互工作。采用这种模式的医院信息系统在访问速度方面 有了很大的提高，并且具有较强的数据操纵和事务处理能力同时该模式也增加 了系统的可扩充性、可维护性以及易开发性。但是，这种模式同样也有缺点，例 如，这种模式对各个子系统相对封闭，各个子系统间进行数据交换和访问的难度 7 湖北工业大学硕士学位论文 有所加大，而且各个子系统的升级也相对比较复杂。但无论它有什么缺点，它还 是比前两种模式有了较大的发展和提高，相信对医院信息系统的推动将起到积极 作用。 2 1 1 4 浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r b s ) 方式 b r o w s e r s e r v e r 模式是一种改进的c s 模式16 1 ，其工作模式图如下图2 所示： 蜮 pj 一 一i i 客户崭i 掩b 浏览器 h “9 w c b 服务器d 8 油a s e 图2b r o w s e r s e r v e r 工作模式图 图中数据层提供数据的存储服务，可以是任何类型的数据源，例如数据库、x m l 文件、e x c e l 表格以及包含数据的文本文件，甚至是动画、图像等：应用逻辑层完 成事务逻辑，实现客户与数据库对话的桥梁同时，在这一层中，还应实现分御 式管理、负载均衡、f a i l r e c o v e r 、安全隔离等功能；显示层由所有的用户界面代 码组成，包括静态h t m l 、用户控件和服务器控件，提供简洁的人机交互界面， 完成数据的输入输出。即我们经常提到的“瘦客户( 1 1 1 i n c l i e n t ) ”。其中的应用逻 辑层功能在w e bs e r v e r 上实现，w e bs e r v e r 提供w e b 服务( 一个可编程的应 用程序逻辑的组件，这里指的是i i s 5 x ) ，它可以被当作接收用户请求的黑盒子源， 它执行一个特定的任务并返回该任务的结果。客户端通过h t t p 协议向w e b 服务 器提出服务请求，w e b 服务器接受请求，并与数据库进行连接，执行请求内容， 然后向客户端发送一个响应，这个响应仍然使用h t t p ，h t t p 响应的内容是作为 一个h t m l 页面提供的，h t m l 是绝大多数浏览器都可以理解和显示的语言。b s 模式主要特点是具有较高安全性，易维护和升级，稳定性也比较高，效率较高， 处理频繁的交互性事务得心应手。但对于客户端的呈现方式没有c s 模式的呈现 方式简洁和漂亮。 总之，以上四种体系结构各有各的特点，新型医院信息系统要采用那种具体 的体系结构，要视具体的系统需求而定。在本课题的研究中，考虑现有的硬件条 件和环境，本人采用c s 模式来设计这种新型的医院信息系统。 8 湖北工业大学硕士学位论文 2 1 2 医院信息系统的组成 医院信息系统主要由若干部件组成，这些部件主要划分为硬件和软件两大部 分。硬件部分一般包括了高性能的处理机或服务器、大容量的存储设备、遍布医 院各个部门的终端设备以及用于数据交换的数据通信线路等：软件部分则涵盖了 能够满足多用户多功能的计算机软件系统，它们分别为为各个部门独立设计和应 用的子系统，以及相应的服务器数据库系统【”。从系统软件的功能和处理事务方面 来看，这些软件又可以划分为三个部分：用于管理医院常规事务的管理信息系统、 用于临床医疗诊断与处置的临床信息系统和相关的信息服务系统。医院信息系统 是一个庞大而复杂的系统，从系统论和信息论的角度来看，医院信息系统是医院 这实体在数据结构和信息处理概念上的抽象可以用一个简单的模型来描述它 的基本组成。 第一层终端层，它是用户实际使用的终端，根据使用系统的不同，它可以采 用不同的方式，例如使用无盘工作站、微型计算机或者图形工作站、特定输入系 统等。第二层为医院信息系统为各个部门提供的应用系统或者子系统，这种子系 统或者应用系统为用户提供接口和操作界面，以完成相关数据的操作和显示工作： 第三层为数据库管理系统( d a t a b a s em a n a g es y s t e m ，d b m s ) ，用以完成各个子系 统和应用程序与数据库数据的通讯工作，并达到对数据库数据的共享，访问和 致性的要求。第四层也是最后一层即数据库层，顾名思义，就是用来存放各个部 门基础数据的地方，它是整个医院信息系统的数据和操作基础。 通过以上研究和分析，我们基本了解了医院信息系统的整个结构和组成情况 在以下的篇幅中，我们还将研究系统功能等等方面的知识。 2 1 3 医院信息系统的功能 根据信息系统一般的功能属性和医院行业的特殊情况和要求，医院信息系统应 当具备以下一些功能： l 擞据共享功能，这也是最基本的功能。该功能要求医院信息系统要能够快速准确 的提供医院工作所需要的全部数据，支持医院的各项基本工作。 2 数据存取功能，此功能要求系统能够收集并永久存取医院所需全部数据。由于医 院病患信息是一个动态增长的过程，因此，满足此项功能就需要考虑采用高效率 的存取机制和大容量的存取空间。 3 具备简单而良好的用户操作界面，这几乎是所有信息系统设计的基本要求，终端 用户的应用应尽量简单、方便、易学、易懂。 9 湖北工业大学硕士学位论文 4 具有综合事务处理与辅助决策的能力，为医院高层的政策调整提供一定的基础。 5 系统应具备高安全性，随着网络普及安全性越来越受到人们的关注，建立于广 域网上医院信息系统尤其应该注意它的安全性。 6 具有良好的可扩展性和工作持续不间断性。 一套完善的医院信息系统应该具备以上所提及的所有功能，这也是信息系统 设计的最基本的要求。 2 2 图像在多媒体数据库中的存取技术的研究 传统的数据库模型主要是针对数字和字符等一些规范的数据，随着计算机应 用技术和多媒体技术的发展，以及人们对于娱乐的要求逐渐升高，图像、视频、 声音等多媒体信息也渐渐的被引入了计算机领域中1 6 】。这些多媒体信息很不规则， 没有一致的取值范围，没有相同的数量等级，也没有相似的属性集，所以如何管 理这些多媒体数据成为了数据库要解决的一个重要问题。本节将着重研究和探讨 多媒体数据库技术，并研究图像在多媒体数据库存取技术，并将此技术用到本课 题的研究中去。 2 2 1 多媒体数据库基本概念 数据库是为某种特殊目的组织起来的记录和文件的集合。传统的数据库管理 系统在处理结构化数据、文字和数值信息等方面是很成功的。但是在医院临床信 息系统、计算机辅助设计制造和办公自动化等领域中，处理大量的存在与各种 媒体的非结构化数据( 如图形、图像和声音等) ，传统的数据库信息系统就难以胜任 了，因此需要研究和建立能处理非结构化数据的新型数据库多媒体数据库【8 | 。 多媒体数据库是建立多媒体信息管理系统与多媒体应用系统最重要的工具。多媒 体数据库技术从作为传统数据库的一种高级应用开始，到作为适用于多媒体数据 的数据库管理系统，历经近十年的研究与发展，并将是未来数据库系统研究与发 展的方向。多媒体数据库是计算机多媒体技术、i n t e m e t 技术、网络技术与传统数 据库技术相结合的产物。由于其对数字、字符、文字、图形、图像、语音处理和 影视处理与数据库的独立性、安全性等优点的结合，使得多媒体数据库 m d b ( m u l t i m e d i ad a t ab a s e ) 的应用前景十分广泛。如医院临床信息系统、i n t e r n e t 上静态图像的检索系统；具有声音、相片的多媒体户籍管理系统：具有犯罪现场 录像，犯罪嫌疑人相片、声音和指纹等信息的犯罪嫌疑犯跟踪系统等。 1 0 湖北工业大学硕士学位论文 从目前国内、外的多媒体数据库研究来看，对于多媒体数据库的功能和实现 方法还没有一个统一的标准，因此，到目前为止，计算机领域内还有多种形式的 多媒体数据库并存。但目前的这些多媒体数据库大致可以划分到下面三种模式当 中去。第一种模式是以关系型数据库为基础，以数据表格间的联系为依托。这种 模式在成本和兼容性方面都有较大的优势，数据访问也相当的方便。第二种是以 面向对象的数据库为基础，在这种模式下多媒体数据库，支持“聚合”和“概括” 等概念，其查询通常按照系统内部提供的固有联系进行，避免了大量查询优化的 工作。第三种是超媒体模式，它利用关系链来表示离散数据片断，这种离散的数 据片断也就是我们所说的文本、图像、图形、视频以及声音等数据。 在本课题的研究过程中，主要考虑的是基于关系数据库的模式，采用这种模 式主要由于它的技术相对成熟，而且在成本和访问、存取效率方面也有很大的优 势。关系型数据库以m i c r o s o f ts q l s e r v e r 2 0 0 0 为基础。 2 2 2 多媒体数据库的体系结构 在多媒体数据库系统中，除了文本和其它的离散数据外，图形图像、视频和 音频等一些信息也将被存储、处理和检索，为了支持这些功能，多媒体数据库系 统需要适当的存储机制和文件系统。多媒体数据库系统大致有四种体系结构，它 们分别是协从型、集中统一型、主从型以及超媒体结构【9 】。 2 2 2 1 协从型 这种结构的多媒体数据库是根据各种媒体单独组建，每一种媒体数据库都相 对独立，它们彼此问通过相应软件进行协调和通信的： 作，其组织结构圈如下图3 所示。这种结构独立性很强，基本上能够根据现有的系统进行改造，但由于各个 数据库相对独立，对于检索来说，这种结构就不是很方便了。 2 2 2 2 集中统一型 这种结构的多媒体数据库和上一种结构的多媒体数据库剐好相反，它的数掘 湖北工业大学硕士学位论文 库系统和数据库管理系统都是单一的，：其结构图如下图4 所示。它比上一种结构 建模和管理都较为简单，查询和检索的结构也统一的显示但实际上这种结构是 很难实现的。 m d 8 m s i i ii l 自自宦 图4 集中统一型 2 2 2 3 主从型 主从型结构是比集中统一型更为复杂但是也更为有效的结构，不同数据类型 媒体数据库彼此仍然相互独立，它们彼此也使用自己的数据库管理系统，但从总 体来看，这些小的系统仍然是以一个大的系统来支撑并且进行管理，它的结构图 如下图5 所示f 1 0 】。这种结构的多媒体数据库很容易符合应用的要求，但它要求各 个子系统间的接口必须统一。 图5 主从型结构 2 2 2 4 超媒体结构 这种多媒体数据库体系结构，强调对数据时空索引的组织。在这种结构的理 论下，世界上所有计算机中的信息和其他系统中的信息都应该连接在一起，而且 信息也要能够随意扩展和访问。目前这种结构尚处在研究阶段。 2 2 3 多媒体数据库的建立 在讨论多媒体数据库建立之前，我们首先要研究的就是在关系型数据库中到 底哪些字段可以用来存放多媒体信息。 2 2 3 1 多媒体数据类型 在计算机中，每种数据都是有数据类型的，数据类型通常指的是以数据的表 1 2 湖北工业大学硕士学位论文 现方式和存储方式来划分的数据的种类，在s q l s e r v e r2 0 0 0 中，大致有以下一些 数据类型：整数数据类型( i n t 或i n t e g e r 、s m a l l i n t 、t i n y i n t 、b i g i n t ) 、浮点数据类 型( r e a l 、f l o a t 、d e c i m a l 、n u m e r i c ) 、二进制数据类型( b i n a r y 、v a r b i n a r y ) 、 逻辑数据类型( b i t ) 、字符数据类型( c h a r 、n c h a r 、v a r c h a r 、n v a r c h a r ) 、文本和 图形数据类型( t e x t 、n t e x t 、i m a g e ) 、日期和时间数据类型( d a t e t i m e 、s m a l l d a t e t i m e ) 、 货币数据类型( m o n e y 、s m a l l m o n e y ) 、特定数据类型( t i m e s t a m p 、u n i q u e i d e n t 讯e r ) 、 用户自定义数据类型( s y s n a m e ) 以及新数据类型( s q l v a r i a n t 、t a b e l ) 。 s q l s e r v e r2 0 0 0 采用二进制数据类型来对多媒体数据进行存取，这样的二进制 数据类型包括了b i n a r y 、v a r b i n a r y 、f e x t 、n t e x t 以及i m a g e 数据类型】。b i n a r y 和v a r b i n a r y 用于存储二进制数据，它们允许的最大存储容量为8 k ，而t e x t 、n t e x t 和i m a g e 又称为文本和图形数据类型，t e x t 数据类型用于存储大量文本数据，n t e x t 和t e x t 差不多，只是n t e x t 采用u n i c o d e 标准字符集，i m a g e 类型用于存储大量 的二进制数据，它存储数据的模式和t c x t 差不多，通常用来存储图形等o l e 对象， 在输入数据时同b i n a r y 数据类型一样，必须在数据前加上字符“o x ”作为二进制 标识。 2 2 3 2 建立多媒体数据库 研究了关系型数据库中关于多媒体数据类型的相关知识后，我们再来研究建 立多媒体数据库的方法。假设要在d b t e s t 数据库里建立一个表t e s t ，表中含有 一个标识字段i d ，一个存储图像的字段i m a g e f i e l d ，一个存储文本数据的字段 t e x t f i e l d 以及一个存储声音数据的字段s o u n d f i e l d 。建立此多媒体数据表的方法如 r ： c r e a t e1 i a b l et e s t ( i di n tn u l l ，i m a g e f i e l di m a g en u l l ，t e x t f i e l dt e x tn u l l ，s o u n d f i e l db i n a r y n u l l ) 通过上述的方法，就能够方便的建立符合要求的多媒体数据库了。对于普通 数据库的插入、更新、删除操作，同样也适用于多媒体数据库的操作，对于多媒 体数据库的插入、删除和更新操作举例如下： a 插入操作： i n s e r ti n t ot e s tv a l u e s ( 1 ，0 x f f f f f f f e 这个是多媒体数据库的一个例 子 , 0 x 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ： b 更新操作： 湖北工业大学硕士学位论文 u p d a t et e s ts e t i m a g e f i e l d = 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0w h e r e i d = l ： c 删除操作： d e l e t ef r o mt e s tw h e r e i m a g e f i e l d = 0 x 0 0 0 0 0 0 0 0 ； 2 2 4 图像存取技术研究 对于涉及图像数据的数据库应用程序，图像数据的存取技术是一个关键。研 究过了多媒体信息在数据库中应该属于的数据类型，下面我们就应该讨论和研究 这章的重点一图像在多媒体数据库中的存取技术。 数据库技术和多媒体技术结合，开发多媒体数据库。采用多媒体数据库进行 多媒体信息的存储和管理，可以对医院信息系统中大量的处方、病历、以及医疗 图像等医学资料进行有效的管理，如用多媒体数据库存储处方或者病历资料，可 以对以后发生医疗纠纷时，医院进行取证工作，带来极大的便利条件。我们将从 存、取两个方面分别对这种技术进行研究和探讨。在此之前，我们还要先对多媒 体数据库进行一些相关的准备工作。 2 2 ，4 1 存储过程 我们现在利用存储过程的方法来达到图像在多媒体数据库中的操作。首先先 建立数据表。 c r e a t et a b l et e s t ( i di n tn u l l ，i m a g e f i e l di m a g e ) 相关的存储过程是： c r e a t ep r o c e d u r e i m a g e l o a d ( u p a a t e l m a g eh , a g e ) a s i n s e r ti n t o t e s t ( i d ，i m a g e f i e l d ) v a l u e s ( 1 ， u p d a t e l m a g e ) g o 2 2 4 2 图像的存操作 现在假设要选取一幅存放在硬盘上的图像a j p g 存入数据库中，以下我们都将 以c # 语言为描述语言，对算法进行研究，其详细的算法描述如下： s t r e a mm s ； b y t e p i c b y t e ； 1 4 湖北s - 业大学硕士学位论文 i f ( u p l o a d d l g s h o w d i a l 0 9 0 - - d i a l o g r e s u l t o k ) i f ( ( m s = u p i o a d d l g o p e r l f i l e o ) l 。n u l l ) ( p i c b y t e = n e wb y t e m s l e n g t h ； m s p o s i t i o n = 0 ； m s r e a d ( p i c b y t e ，0 ，c o n v e r t t o l m 3 2 ( m s l e n g t h ) ) ； s q l c o r n m a n d e m d - - n e w s q l c o m m a n d ( ”i m a g e l o a d , s q l c o n n e c t i o n l ) ； c m d c o m m a n d t y p e ；c o m m a n d t y p e s t o r e d p r o c e d u r e ； c m d p a r a m e t e r s a d 出” u p d a t e l m a g e , s q l d b t y p e i m a g e ) ； c m d p a r a m e t e r s ” u p d a t e l m a g e ”1 v a l u e = p i c b y t e ； s q l c o n n e c t i o n l o p e n 0 ； c m d e x e e u t e n o n q u e r y 0 ； s q l c o n n e c t i o n l c l o s e o ； m s c l o s e o ； ) 在此算法中，首先定义了一个s t r e a m 类的对象m s ，s t r e a m 类是所有流的抽象基 类。流是字节序列的抽象概念，例如文件、输入输出设备、内部进程通信管道或 者t c p i p 套接字。s t r e a m 类及其派生类提供这些不同类型的输入和输出的一般视 图，使程序员不必了解操作系统和基础设备的具体细节。流一般涉及三个基本操 作：1 可以读取流，读取是从流到数据结构( 如字节数组) 的数据传输：2 可以写 入流，写入流是从数据结构到流的数据传输：3 流可以支持查找，查找是对流内当 前位置进行查询和修改，查找功能取决于流具有的后备存储区类型，例如，网络 流没有当前位置的统一概念，因此一般不支持查找。 其次，算法定义了一个字节数组的变量p i c b y t e ，该字节数组的长度等于m s 从指 定文件a d p g 中的读出的流长度。然后，m s 调用r e 甜方法，该方法的作用是从当前 流读取字节序列，并从此流中的适当位置提取读取的字节数。r e a d 方法带有三个 参数，分别为字节数组类型的b u f f e r 、整型的o f f s e t 以及整型的c o ! i i 。t 。在r e a d 方法 返回时，b u f f e r 包含指定的字符数组，该数组的o f f s e t 至( o f f s e t + c o u n t 1 ) 之问的值 湖北工业大学硕士学位论文 由从当前流中读取的字节替换。o f f s e t 指定b u f f e r 中的从0 开始的字节偏移量，从此 处开始存储从当前流中读取的数据。c o u n t 指定要从当前流中读取的最大字节数。 接着算法又定义了一个s q l c o m m a n d 的类，该类表示要对s q ls e r v e r 数据库执行。一 个t r a n s a c t - - s q l 语句或存储过程，在本算法中，该类表示的是要执行一一个存储过 程i m a g e l o a d 。 最后算法打开了与数据库的连接，执行s q l c o m m a n d 类的对象c m d 所指定的存 储过程i m a g e l o a d ，并将字节数组p i c b y t e 写j k t e s t q b 的i m a g e f i e l d 字段中去。至此 我们完成了对于图像在数据库中存操作，文件a j p g 二进制的方式存进了数据库 i m a g e f i e l d 字段中去了。 2 2 4 3 图像的取操作 在本小节中，我们会研究和探讨图像的取操作的算法。算法的详细描述如f ： s q l c o m m a n