一种整合神经影像数据分析环境的构建方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及神经影像处理技术领域，具体公开了一种整合神经影像数据分析环境的构建方法及系统，方法包括根据预设的Dockerfile构建docker镜像；根据docker镜像创建一个容器；在已创建的容器中，通过控制取消指令取消宿主机的访问控制，使容器内图形化界面能够正确显示于宿主机上；按照预设保存格式以及预设保存路径，将docker镜像进行备份保存；将已经构建及备份好的docker镜像根据解压指令进行解压，以标准输出通过管道传入加载指令中进行镜像加载等步骤。本发明专利技术简化神经影像数据分析处理环境的搭建及部署流程，达到一键式构建、运行、备份以及部署稳健的、可重复的、可用于机器学习、深度学习的神经影像数据处理环境的目的。深度学习的神经影像数据处理环境的目的。深度学习的神经影像数据处理环境的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种整合神经影像数据分析环境的构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及神经影像处理
，尤其涉及一种整合神经影像数据分析环境的构建方法及系统。

技术介绍

[0002]在神经影像领域(脑磁共振数据)处理分析，需要在linux环境下调用多个专业软件协同处理，如AFNI、FSL、FreeSurfer、ANTs等；同时，机器学习、深度学习神经影像领域的研究前沿，已有多个优秀的机器学习、深度学习框架供研究人员使用；然而各个软件或工具的依赖较为复杂，安装以及配置耗费大量的时间及资源，并且在不同工作站或服务器上配置环境不同，不利于后处理步骤的流程化，更耗费神经影像研究人员大量精力。容器是一种采用沙盒机制，共享宿主机内核的虚拟化技术，具有轻量化、隔离性以及开箱即用等特点；而Docker是目前容器技术的一种主流的实现方式。通过容器技术，我们可以把神经影像的分析环境编写成简单的配置文件，或者制作成镜像，从而可以在不同的计算平台上(个人电脑、工作站、服务器等)进行相同环境的部署。
[0003]目前比较热门的有Center for Reproducible Neuroimaging Computation的neurodocker，以及Stanford大学Poldrack实验室的fmriprep。fmriprep，主要关注神经影像处理的流程化问题，通过在dockerhub上拉取现成镜像到本地后，通过Python的docker API，建立临时容器并调用内置的分析处理流程进行数据处理。而fmriprep存在的主要缺点有：1、处理流程并不能用户自由定义，不利于创新研发；2、未考虑可视化用户界面应用的执行，不能实时查看处理分析结果，不利于在个人电脑或普通工作站上进行流程原型的建立；3、所构建的环境并未考虑GPU加速运算的需求；4、docker对于外部文件的读写权限问题；5、未整合机器学习、深度学习的框架。neurodocker，主要关注神经影像处理环境的自定义问题上，通过用户制定，生成一个自定义的Dockerfile，根据此Dockerfile用户可生成个体化的处理环境。而neurodocker存在的主要缺点有：1、所生成的Dockerfile并没有解决好软件的依赖关系；2、仅生成Dockerfile，不包含镜像构建、备份、部署等过程；3、整合至分析流程中的软件非全是官方发行版本，不能保证其安全性；4、所构建的环境并未考虑GPU加速运算的需求；5、生成Dockerfile亦未考虑可视化用户界面应用的执行；6、docker对于外部文件的读写权限问题；7、未整合机器学习、深度学习的框架等。
[0004]所以，如何解决以上不足是当下急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的技术问题，本专利技术提供一种整合神经影像数据分析环境的构建方法及系统。
[0006]本专利技术包括一种整合神经影像数据分析环境的构建方法，包括：
[0007]根据预设的Dockerfile构建docker镜像；
[0008]根据docker镜像创建一个容器；
[0009]在已创建的容器中，通过控制取消指令取消宿主机的访问控制，使容器内图形化界面能够正确显示于宿主机上；
[0010]按照预设保存格式以及预设保存路径，将docker镜像进行备份保存；
[0011]将已经构建及备份好的docker镜像根据解压指令进行解压，以标准输出通过管道传入加载指令中进行镜像加载。
[0012]进一步的，方法还包括：
[0013]在容器中对神经影像数据进行处理，输出神经影像数据处理分析结果。
[0014]进一步的，Dockerfile为通过预选软件的类型统一制定的。
[0015]进一步的，根据预设的Dockerfile构建docker镜像，包括：
[0016]指定镜像所用的运行时库；运行时库为normal或者nvidia；
[0017]根据Dockerfile的配置下载对应预选软件，并在临时容器中进行编译。
[0018]进一步的，docker镜像以人工智能机器学习算法为框架，以python为开发语言环境，整合神经影像分析处理软件及工具。
[0019]进一步的，神经影像分析处理软件及工具包括结构像处理软件、结构像分割软件、弥散像处理软件、功能像处理软件、泛用神经影像软件中的一种或多种。
[0020]进一步的，将docker镜像进行备份保存时，预设保存格式为tar.gz格式。
[0021]进一步的，根据docker镜像创建一个容器，包括：
[0022]根据容器启动配置文件，获取宿主机上当前用户的UID及GID；
[0023]在容器中新建一个同名用户，使得容器内文件读写执行权限与宿主机一致；
[0024]将宿主机的$HOME目录挂载至容器的同名目录下；
[0025]将宿主机的/tmp/.X11
‑
unix目录挂载至容器的同名目录下。
[0026]本专利技术还提供一种整合神经影像数据分析环境的构建系统，系统包括镜像构建模块、容器建立模块、容器运行模块、镜像备份模块、镜像恢复模块，其中：
[0027]镜像构建模块，与容器建立模块、镜像备份模块相连接；镜像构建模块用于根据预设的Dockerfile构建docker镜像；
[0028]容器建立模块，与镜像构建模块、容器运行模块相连接，容器建立模块用于根据docker镜像创建一个容器；
[0029]容器运行模块，与容器建立模块相连接，容器运行模块用于在已创建的容器中，通过控制取消指令取消宿主机的访问控制，使容器内图形化界面能够正确显示于宿主机上；
[0030]镜像备份模块，与镜像构建模块、镜像恢复模块相连接，镜像备份模块用于按照预设保存格式以及预设保存路径，将docker镜像进行备份保存；
[0031]镜像恢复模块，与镜像备份模块相连接，镜像恢复模块用于将已经构建及备份好的docker镜像根据解压指令进行解压，以标准输出通过管道传入加载指令中进行镜像加载。
[0032]进一步的，系统还包括：
[0033]影像数据处理模块，与容器建立模块、容器运行模块相连接，影像数据处理模块用于在容器中对神经影像数据进行处理，输出神经影像数据处理分析结果。
[0034]本专利技术的整合神经影像数据分析环境的构建方法及系统，简化神经影像数据分析处理环境的搭建及部署流程，达到一键式构建、运行、备份以及部署稳健的、可重复的、可用
于机器学习、深度学习的神经影像数据处理环境的目的；实现已构建镜像在不同工作站及服务器上的快速部署，方便研究人员对处理流程的搭建及重复，满足大规模运算处理的需求；节约神经影像分析处理环境复杂的构建以及部署过程，达到一次构建多次使用，重复部署。
附图说明
[0035]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，包括：镜像构建：根据预设的Dockerfile构建docker镜像；容器建立：根据所述docker镜像创建一个容器；容器运行：在已创建的容器中，通过控制取消指令取消宿主机的访问控制，使容器内图形化界面能够正确显示于宿主机上；镜像备份：按照预设保存格式以及预设保存路径，将所述docker镜像进行备份保存；镜像恢复：将已经构建及备份好的所述docker镜像根据解压指令进行解压，以标准输出通过管道传入加载指令中进行镜像加载。2.如权利要求1所述的整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，还包括：在所述容器中对神经影像数据进行处理，输出神经影像数据处理分析结果。3.如权利要求1所述的整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，所述Dockerfile为通过预选软件的类型统一制定的。4.如权利要求3所述的整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，指定镜像所用的运行时库；所述运行时库为normal或者nvidia；根据Dockerfile的配置下载对应所述预选软件，并在临时容器中进行编译。5.如权利要求1所述的整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，所述docker镜像以人工智能机器学习算法为框架，以python为开发语言环境，整合神经影像分析处理软件及工具。6.如权利要求5所述的整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，所述神经影像分析处理软件及工具包括结构像处理软件、结构像分割软件、弥散像处理软件、功能像处理软件、泛用神经影像软件中的一种或多种。7.如权利要求1所述的整合神经影像数据分析环境的构建方法，其特征在于，将所述docker镜像进行备份保存时，预设保存格式为tar.gz格式。8.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄浩明，邱士军，马小猛，乐晓梅，康尚煜，黄浩钧，赵玮璇，谭欣，陈羽娜，饶雅雯，
申请(专利权)人：广州中医药大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：