一种数字切片存储系统和数字切片浏览方法

一种数字切片存储系统和数字切片浏览方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及数字切片存储领域，特别涉及一种数字切片存储系统和数字切片浏览方法。
【背景技术】
[0002]在大数据时代的今天，越来越多的信息被数字化，以便于通过计算机检索、浏览、分析。显微镜切片也同样被数字化，其主要由二进制图像数据和元数据组成。其中图像数据包括多个分辨率下的二进制数据。元数据包括切片扫描信息、存储格式、患者相关信息等内容。传统数字切片的存储以切片为单位，对于图像数据以图像金字塔分层(结构如附图1所示)存储，其中图1中101为底层切片图像，102为高分辨率的底层图像，103为查看图像区域，104为中等分辨率的中间倍率图像，105为中间倍率切片图像，106为低分辨率的缩略图。由于数字切片一般尺寸都在十几亿像素以上，需要数百兆甚至上千兆字节的存储容量;对于元数据则以键值对、XMUJS0N等方式存储于文件中。最终打包成单个大文件、或者若干文件，直接存储于文件系统之上。这种存储方式存在着以下问题:
1)在查询过滤切片元数据时，需要分别打开每张切片文件后，才能读取到元数据，效率低下，同时在并发访问时容易出现错误；
2)多人浏览同一切片时，会同时访问同一个文件，热点数据过于集中，容易造成性能瓶颈；
3)存在单点故障，如果文件部分损坏，则通常造成整个切片内容都无法读取；
4)需要解决数据备份问题，以防磁盘或文件损坏，造成数据丢失；
5)由于以切片为单位存储，文件传输完整以前，无法使用；
6)不同厂商的切片格式各不相同，只能分别存储，无法统一接口使用；
7)无法采用新型对象存储系统带来的高并发、高可靠、可扩展的便利。

【发明内容】

[0003]针对上述技术问题，本发明的目的就是提供一种高效的数字切片存储系统和基于该数字切片存储系统的数字切片浏览方法，用于高效存储数字切片，同时可实现数字切片的即时浏览的目的。
[0004]为了实现上述的目的，本发明采取了以下的解决方案:一种数字切片存储系统，其特征在于，包括:
元数据存储模块:用于元数据的存储，并提供元数据的写入和读取接口；
图像存储模块:由分布式对象存储系统组成，采用可拓展的系统结构，用于切片图像数据的存储；
切片重建模块:与图像存储模块连接，用于将各倍率下的图像层以指定的贴片尺寸切割成若干小的贴片图像；
传输模块:与图像存储模块和元数据存储模块连接，用于负责读取不同厂商的切片元数据和图像数据，并传输到相应的存储模块；
浏览模块:与图像存储模块和元数据存储模块连接，用于获取并显示切片图像。
[0005]优选的，所述的分布式对象存储系统为开源的OpenStackSwift、公有云的阿里云0SS、Azure Blob或AWS S3。
[0006]本发明还包括一种基于上述数字切片存储系统的数字切片浏览方法，具体包括如下步骤:
步骤I:传输模块读取元数据，并传输至元数据存储模块；
步骤2:元数据存储模块接收到元数据后，将其写入数据库；
步骤3:传输模块读取切片影像金字塔结构图像数据，并将其切割成若干小的贴片图像后的图像信息传输至图像存储模块；
步骤4:图像存储模块接收到图像数据后，将其存入分布式对象存储系统；
步骤5:根据切片传输情况，在上层图像对应下层图像完成图像后，可由下层图像生成上层图像；
步骤6:浏览程序从元数据存储模块获取切片元数据；
步骤7:浏览程序根据浏览区域、缩放倍数从图像存储模块获取所需切片图像:
步骤8:图像存储模块由分布式对象存储系统返回图像数据；
步骤9:浏览模块取得贴片图像并显示。。
[0007]优选的，步骤I所述的元数据包括切片扫描信息、存储格式、患者相关信息内容。例如:全局唯一的切片id、切片尺寸、切片图像每像素对应的物理尺寸、切片扫描倍数、切割后贴片尺寸等。
[0008]优选的，步骤3所述的图像信息包括切割后贴片的二进制图像数据、层索引、切割坐标信息等。
[0009]采用上述技术方案，本发明所述的数字切片存储系统和数字切片浏览方法;通过将切片元数据与二进制图像数据分开存储;使用数据库存储元数据能够快速取得元数据，并进行有效的管理和统计分析；同时将超大图像分割成若干小的贴片后，使用分布式对象存储系统分别存储，可以高并发的获取数据，并进行高可靠性的存储;通过这种方式存储数字切片，具有检索方便、数据接口简单一致、处理局部数据方便，扩展性良好等特点，同时能够达到尚可用、尚并发、尚持久性等要求。
【附图说明】
[0010]图1为切片图像金字塔存储结构；
图2为本发明所述的数字切片存储系统逻辑关系示意图。
【具体实施方式】
[0011]以下提供一个具体实施例以详细说明本发明的详细步骤，但并不用于限定本发明的权利范围。
[0012]如图2所示，本发明所述的数字切片存储系统包括一种数字切片存储系统，其特征在于，包括:
元数据存储模块:可由若干台数据库组成，通过高可用方案为切片元数据提供高效、可靠的存储支持，提供元数据的写入和读取接口 ；
图像数据存储模块:用于切片图像的存储；由分布式对象存储系统组成，采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负载，利用位置服务器定位存储信息，不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展;根据可用性、并发及持久性要求，配置对象存储系统，自动多重冗余备份到存储子节点，以达到各项指标。分布式对象存储系统可以为开源的OpenStackSwift，公有云的阿里云OSS、Azure Blob、AWS S3;
切片重建模块:与图像存储模块连接，用于将各倍率下的图像层以指定的贴片尺寸切割成若干小的贴片图像；