Visualização Contextual na Plataforma Eclipse

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1 Visualização Contextual na Plataforma Eclipse Ramon Alfredo Moreno 1, Sergio Shiguemi Furuie 1, Marco Antônio Gutierrez 1 1 Instituto do Coração (InCor) do Hospital das Clínicas, Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo Resumo A transição de um protótipo para um produto é uma tarefa difícil. Existem diversas limitações em um protótipo, tal como a dificuldade de implantação no cliente, configuração e uso de memória. O Eclipse RCP é uma plataforma de desenvolvimento que oferece diversas vantagens tais como: é multiplataforma; utiliza pouca memória e é extensível. Neste trabalho é apresentado o uso do Eclipse RCP como base para o desenvolvimento do Visualizador contextual de Imagens Médicas. O Visualizador Contextual é um conceito de sistema de visualização de informações médicas que utiliza diferentes contextos para assistir o usuário na interação com o programa. É apresentado um visualizador para imagens de Angiografia por Raios-X e Tomografia Computadorizada. Conclui-se que o Eclipse RCP é uma plataforma com potencial para o desenvolvimento de produtos com qualidade de usuário-final e que melhorou as características do Visualizador Contextual. Palavras-chave: Eclipse, Rich Client Platform, imagens medicas, visualizador, contexto. Abstract - The transition of a prototype to a product is a challenging task. There are several shortcomings of a prototype such as the difficulty of client deployment, configuration issues and memory usage. The Eclipse RCP is a platform for development that offers many advantages such as: multiplatform nature; small memory footprint usage and extensible architecture. In this work we present the use of the Eclipse Rich Client Platform (RCP) as the basis for the deployment of a Contextual Medical Image Viewer. The Contextual Viewer is a concept of interface for medical/clinical information visualization that uses different contexts to enhance the user s capability and experience. We present the viewer for X-Ray Angiographic and Computer Tomography images, based on Eclipse RCP. We conclude that the Eclipse RCP is a promising platform for final-user quality software, improving the Contextual Medical Image Viewer features. Key-words: Eclipse, Rich Client Platform, medical image, viewer, context. Introdução A transição de protótipo para produto é uma tarefa bastante difícil. Protótipos geralmente são lentos, consumem muita memória, não são portáveis e freqüentemente somente são executados no desktop do desenvolvedor. O usuário final sempre requisita um programa que seja simples de instalar, simples de utilizar, rápido, confiável e fácil de atualizar. Atender estas necessidades, diminuindo a distância entre o programador e o usuário final, é uma tarefa que requer conhecimento, tempo e dinheiro. Existem, atualmente, várias técnicas de desenvolvimento de software que permitem uma integração mais suave entre o usuário e desenvolvedor (tais como os modelos waterfall, desenvolvimento em espiral, protótipo evolucionário, extreme programming, etc.), mas estas técnicas são normalmente restritas a software-houses ou grupos especializados em desenvolvimento de software. A maior parte dos pesquisadores não conhece estas técnicas ou estão focados na solução de um problema imediato, na qual questões de desempenho podem não ser consideradas relevantes. Porém, esta atitude leva ao desenvolvimento de um protótipo que nunca será utilizado em um ambiente real, estando limitado ao escopo de uma tese, um relatório, ou na forma de um código aberto difícil de ser utilizado por alguém. Uma solução para tentar diminuir este descompasso é adotar frameworks que simplifiquem o desenvolvimento e que ofereçam benefícios claros para usuários e desenvolvedores. A Plataforma Eclipse é um framework de código fonte aberto bem-sucedido, e que tem sido amplamente adotado pela comunidade Java [1, 2]. O projeto Eclipse foi desenvolvido pela IBM para unificar as diferentes plataformas de desenvolvimento usadas dentro da companhia em uma única plataforma. O projeto deveria utilizar diversas ferramentas, geradas em diferentes partes da IBM e também incorporar ferramentas de terceiros, tudo em uma única interface comum. A arquitetura do Eclipse baseiase em um micro kernel e um conjunto de plug-ins que podem interagir conjuntamente e criar um Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE - Integrated Development Environment). Desde que se tornou um projeto de código-fonte aberto, o Eclipse tem sido amplamente adotado [2] e é utilizado como plataforma para o desenvolvimento de diversos programas [3]-[11].

2 Neste artigo, se relata a utilização do Eclipse como base para o desenvolvimento do Visualizador Contextual, o qual já foi descrito anteriormente em outros artigos [12, 13]. A Visualização Contextual baseia-se na idéia de que é possível reunir informações eletrônicas de diferentes fontes e usá-las para assistir o usuário durante a visualização de algum dado, como na visualização de imagens médicas. Esta não é uma tarefa simples, uma vez que é difícil definir qual contexto é relevante em cada circunstância e também decidir como usar essa informação de maneira significativa. Outra dificuldade é recuperar as informações eletrônicas, uma vez que elas se encontram em diferentes sistemas (Sistema de Informação Hospitalar, Sistema de Laboratório, Sistema de Imagens, etc.), não existindo uma forma comum para acessar estes dados. O contexto é aqui entendido como qualquer informação relevante que caracterize a situação de uma entidade, na qual uma entidade é uma pessoa, local ou objeto que seja considerado relevante para a interação entre um usuário e um programa, inclusive o próprio programa e o usuário [14]. Por exemplo, na visualização de uma imagem por um clínico pode ser relevante realçar a informação que o paciente é diabético, pois isso pode afetar o curso de ação seguido pelo médico. A informação contextual pode consistir de qualquer tipo de dado, tal como uma imagem, uma referência bibliográfica ou um texto. Os protótipos descritos anteriormente demonstraram o potencial do Visualizador Contextual. Entretanto, o sistema apresentava algumas limitações (como a complexidade do código e sua documentação) que dificultavam sua utilização de forma mais ampla. Por este motivo, se decidiu pela busca de novas ferramentas de desenvolvimento que pudessem satisfazer as necessidades do projeto, tais como portabilidade, baixo uso de memória, extensibilidade e documentação. Adotou-se então a Plataforma Eclipse, conforme descrito aqui. Metodologia O Visualizador Contextual foi desenvolvido em um PC Intel Core 2 Duo, 1,86 GHz com 2GB de memória RAM. Foram utilizadas as seguintes bibliotecas: Dcm4che. Permite leitura de arquivos no formato DICOM [15]; JAI Image I/O Tools. Permite a leitura de diferentes formatos de imagens [16]; Log4j. Biblioteca para gerar arquivos de log [17]; Algernon. Sistema de inferência que faz interface com o Protégé; [18] Hdf-object. Biblioteca para manipulação de arquivos no formato HDF [19]; Protégé. Editor de ontologias [20]; Java3D Eclipse. Plug-in do Eclipse para o Java 3D [21]; Drools. Sistema baseado em regras [22]; Eclipse. Ambiente de desenvolvimento [23]. Eclipse Rich Client Platform O conjunto mínimo de plug-ins do Eclipse necessários para construir clientes ricos (Rich Client) é conhecido coletivamente como Rich Client Platform ou RCP [2]. O Eclipse RCP pode ser utilizado para construir qualquer tipo de programa cliente. Os principais componentes da Plataforma Eclipse são [23]: O Runtime, o qual é responsável pelo carregamento dos plug-ins e suas dependências; O Workbench, que implementa a interface gráfica do Eclipse, e seus subcomponentes: JFace e o Standard Widget Toolkit (SWT); O Workspace, que abriga o ambiente de desenvolvimento; O Sistema de Ajuda; O Sistema de Gerenciamento de Versões (Version and Configuration Management - VCM) que permite que o usuário atualize a versão do plug-in. Existem diversos trabalhos que estendem o Eclipse, utilizando a funcionalidade de plug-ins. Liu et al [3] criou um plug-in que permite a pesquisa de dependências para facilitar o desenvolvimento de software e sua manutenção; Arcelli et al [4] refez o programa Java PathFinder (JPF) na forma de um plug-in para o Eclipse; Choi et al [5] desenvolveu um sistema de processo de software e gerenciamento de projetos, cujos subsistemas forma criados com plug-ins do Eclipse; Xu et al [6] criou no Eclipse um protótipo para gravar conceitos de domínio e decisões de design em tempo de execução, enquanto um programa é implementado; Cubranic et al [7] desenvolveu um cliente no Eclipse para o sistema Hipikat. Outras extensões para o Eclipse disponíveis na literatura podem ser vistas em [8-11]. Neste trabalho, o Eclipse foi estendido nos seguintes pontos (extension points): org.eclipse.core.runtime.applications: o equivalente a classe principal do Java para o Eclipse. Controla aspectos de como o programa é executado. org.eclipse.ui.perspectives: uma perspectiva define o local em que cada elemento gráfico da interface ficará localizado. Para o visualizador criou-se uma perspective com a lista de imagens à esquerda e o editor de imagens à direita; org.eclipse.ui.views: criou-se uma vista (view) para a representação das imagens como itens em uma árvore;

3 org.eclipse.ui.editors: criaram-se dois editores. Um para imagens de Angiografia digital que é específico para visualização de imagens dinâmicas (2D dinâmico); outro para imagens de Tomografia Computadorizada, na qual as imagens são volumétricas (3D); org.eclipse.ui.editoractions: define acões associadas com o editor, inclusive ferramentas de processamento; org.eclipse.core.runtime.products: customiza o Eclipse para um programa específico e cria um programa que pode ser entregue ao usuário final. A maneira utilizada pelo Eclipse para carregamento de classes torna vantajosa a criação de plug-ins que encapsulem uma determinada biblioteca. Estes plug-ins podem ser compartilhados por diversos programas e facilitam a disseminação do produto. O Visualizador Contextual depende dos seguintes plug-ins: Java3d: Permite o uso do Java 3D dentro do Visualizador Contextual; org.eclipse.ui: Permite o uso das bibliotecas para interação com a interface gráfica do Eclipse; org.eclipse.core.runtime: necessário para o desenvolvimento de qualquer plug-in do Eclipse. edu.standford.smi.protege: Permite o uso da biblioteca do Protégé e, conseqüentemente, o acesso à ontologia definida para o Visualizador Contextual; org.drools: Permite a utilização da biblioteca Drools para execução de ações baseada no estado da ontologia definida. O uso do Eclipse permite que os programas tenham uma aparência nativa (o que, às vezes, não ocorre com programas Java), além de oferecer uma série de serviços prontos, tais como gerenciamento de janelas, sistema de ajuda, atualizações e gerenciamento dos itens selecionados na interface. Também é possível definir pontos de extensão que permitam que o programa desenvolvido receba contribuições de terceiros. gerenciamento de imagens exigido pelo SWT. Uma característica não-desejada introduzida por essa abordagem foi o surgimento de uma pequena pausa durante a animação da imagem. Conseguiu-se gerar um produto usando as características do Eclipse (opção Export no ambiente de desenvolvimento de plug-ins). A produção do executável foi simples, apesar de demorada e gerou uma pasta com cerca de 110MB (incluído o Java Runtime Environment). Uma vez gerado, o produto pode ser entregue ao usuário final de maneira fácil, através de um arquivo zip ou por meio de um instalador simples. Figura 1: Visualizador Contextual exibindo imagem de Angiografia por Raios-X (imagem dinâmica). Resultados Desenvolveu-se um Visualizador Contextual com capacidade para exibir imagens de Angiografia por Raios-X (Figura 1) e Tomografia Computadorizada (Figura 2), utilizando a plataforma do Eclipse. O editor de imagens 2D dinâmicas foi implementado com a integração de SWT e AWT (Abstract Widget Toolkit) de forma que fosse possível utilizar os filtros de processamento de imagens oferecidos pela API padrão do Java (BufferedImageOp). Isto simplificou a implementação das ferramentas de processamento e evitou a necessidade de Figura 2: Visualizador Contextual exibindo imagem de Tomografia Computadorizada (vistas transversal, sagital e coronal e visualização 3D).

4 Discussão e Conclusões A principal dificuldade encontrada foi a compreensão do funcionamento do Eclipse e descobrir a utilização correta do SWT e JFace. O uso de livros e internet são essenciais para o aprendizado do desenvolvedor. A implementação dos pontos de extensão é bastante simples, pois o ambiente de desenvolvimento de Plug-ins (Plug-in Development Environment - PDE) fornece wizards para quase todas as funções. Dessa forma o codificador pode focar no que realmente importa sem se preocupar excessivamente com detalhes da arquitetura. Uma vantagem inesperada do uso do Eclipse foi a capacidade de se abrirem mais do que uma imagem ao mesmo tempo sem necessidade de codificação extra. O visualizador implementado pode ser melhorado com o uso das funções de atualização do Eclipse, que permitem ao usuário atualizar versões e adicionar novos módulos. Outra melhoria pode ser a definição de pontos de extensão no visualizador contextual que permitam a inclusão de novas características de outros desenvolvedores. O Eclipse RCP é uma plataforma promissora para o desenvolvimento de programas com qualidade para usuário final. Ele oferece diversas vantagens para o desenvolvedor e usuário final e melhorou o desempenho do Visualizador Contextual e simplificou sua arquitetura. A biblioteca SWT, embora bastante rápida, ainda não oferece opções mais sofisticadas para o processamento de imagens. A utilização da ponte SWT-AWT é uma alternativa interessante, porém ainda necessita mais análise para verificar se oferece o desempenho adequado para o processamento e visualização de imagens. Até o momento, a integração do Visualizador Contextual com o Eclipse tem mostrado ser uma base sólida para o crescimento do projeto. Agradecimentos Este trabalho foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), processo 2006/ e pela Fundação Zerbini. Referências [1] Watson GR, De Bardeleben NA, Developing scientific applications using eclipse. Computing in Science & Engineering, 2006, 8(4), [2] Geer D, Eclipse becomes the dominant Java IDE, Computer, 2005, 38(7), [3] Liu D, Xu S, Liu Z, An Eclipse Plug-in: Dependency Browser, AICCSA '07. IEEE/ACS International Conference on Computer Systems and Applications, 2007, [4] Arcelli F, Raibulet C, Rigo I, Ubezio L, An Eclipse Plug-in for the Java PathFinder Runtime Verification System, SEW '06., 2006, 30th Annual IEEE/NASA Software Engineering Workshop, [5] Choi Y, Ha SJ, Kim JS, Eclipse-based management system for process innovation & methodology enhancement. ICACT 2006, 2006, The 8th International Conference Advanced Communication Technology, Volume 1, [6] Xu S, Chen X, Mai J, Krecorder: An Eclipse Plug-in Tool for Incremental Software Development, Canadian Conference on Development Electrical and Computer Engineering, 2006, [7] Cubranic D, Murphy GC, Singer J, Booth KS, Hipikat: a project memory for software development, IEEE Transactions on Software Engineering, 2005, 31(6), [8] Guo J, Liao Y, Pamula R, Extending Eclipse to support object-oriented system verification, IRI IEEE International Conference on Information Reuse and Integration, 2005, [9] Beyer D, Henzinger TA, Jhala R, Majumdar R, An eclipse plug-in for model checking. 12th IEEE International Workshop on Program Comprehension, 2004, [10] Kealey J, Kim Y, Amyot D, Mussbacher G, Integrating an Eclipse-Based Scenario Modeling Environment with a Requirements Management System, Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 2006, [11] Zhihui Y, Jiang M, Using Eclipse as a Tool- Integration Platform for Software Development, IEEE Software, 2007, 24(2), [12] R.A. Moreno, S.S. Furuie, Contextual Medical Image Viewer. In: SPIE - Medical Imaging 2004, 2004, San Diego. SPIE, Medical Imaging 2004: PACS and Imaging Informatics, v p [13] R.A. Moreno, S.S. Furuie, A Contextual Medical Image Viewer, IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, (5),

5 [14] Dey, A.K., Providing Architectural Support for Building Context-Aware Applications. PhD Thesis, Georgia Institute of Technology, November, [15] DCM4CHE. Acessado em 29/07/2008. Disponível em: [29] [16] JAI Image I/O Tools. Acessado em 29/07/2008. Disponível em [17] Log4j. Acessado em 29/07/2008. Disponível em [18] Algernon. Acessado em 29/07/2008. Disponível [19] HDF-Objects. Acessado em 29/07/2008. Disponível em [21] Java 3D plug-in for Eclipse. Acessado em 29/07/2008. Disponível em [22] Drools. Acessado em 29/07/2008. Disponível em [23] Eclipse. Acessado em 29/07/2008. Disponível [24] M. Ericson, Working the Eclipse Platform. Acessado em 29/07/2008. Disponível em Contato Ramon Alfredo Moreno Tel: (11) [20] Protege. Acessado em 29/07/2008. Disponível em

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