МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Ф едеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.АЛЕКСЕЕВА

Институт радиоэлектроники и информационных технологий

Кафедра информатики и систем управления

ОТЧЕТ по лабораторной работе №3

(наименование темы проекта или работы)

по дисциплине

Технологии программирования

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ.

РУКОВОДИТЕЛЬ:

________________ Капранов С. Н.

(подпись) (фамилия, и.,о.)

СТУДЕНТ:

________________ Какушкина О. В.

(подпись) (фамилия, и.,о.)

23-ИСТ-1-1

(шифр группы)

Работа защищена «___» ____________

С оценкой ________________________

Нижний Новгород 2025

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение принципов разработки технического задания на разработку информационной системы.

1. Общие сведения.

   1. Полное наименование АС: Автоматизированная система для распознавания аномалий на коже по фотографиям высокой четкости.

   2. Условное обозначение АС: SkinAnomalyDetector.

   3. Организация-заказчик: НГТУ им. Алексеева.

   4. Организация-разработчик: 23-ИСТ-1-1 Какушкина Ольга, Чекалин Дмитрий, Солодун Максим.

2. Цели и назначение создания автоматизированной системы

   1. Цели создания АС:

      1. Разработка системы для автоматического анализа фотографий кожи высокой четкости с целью выявления аномалий (например, родинок, пятен, новообразований)

      2. Повышение точности и скорости диагностики кожных заболеваний за счет использования алгоритмов машинного обучения.

      3. Снижение нагрузки на медицинский персонал за счет автоматизации первичного анализа изображений

   2. Назначение АС:

      1. Система предназначена для использования в медицинских учреждениях, дерматологических клиниках, а также для индивидуального использования пациентами для предварительной оценки состояния кожи.

3. Характеристика объекта автоматизации

   1. Основные сведения об объекте автоматизации

      1. Объектом автоматизации является процесс анализа изображений кожи для выявления аномалий.

      2. Входные данные: фотографии кожи высокой четкости, сделанные с помощью цифровых камер или смартфонов.

      3. Выходные данные: классификация аномалий

   2. Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды.

      1. Система должна функционировать в условиях стандартных операционных систем (Windows, macOS, Linux) и поддерживать работу через веб-интерфейс.

      2. Браузеры: Google Chrome, Mozilla Firefox

4. Требования к автоматизированной системе

   1. Требования к структуре АС в целом

Перечень подсистем (при их наличии), их назначение и основные характеристики;

1. Подсистема загрузки и предварительной обработки изображений:

• Назначение: прием изображений кожи от пользователей, проверка их качества и предварительная обработка (масштабирование, нормализация, устранение шумов).

• Основные характеристики: поддержка форматов JPEG, PNG; минимальное разрешение изображений – 1920x1080 пикселей.

2. Подсистема загрузки и предварительной обработки изображений:

• Назначение: прием изображений кожи от пользователей, проверка их качества и предварительная обработка (масштабирование, нормализация, устранение шумов).

• Основные характеристики: поддержка форматов JPEG, PNG; минимальное разрешение изображений – 1920x1080 пикселей.

3. Подсистема формирования результатов и отчетов:

• Назначение: генерация отчета с результатами анализа

Требования к способам и средствам обеспечения информационного взаимодействия компонентов АС:

• Взаимодействие между подсистемами осуществляется через REST API.

• Формат данных для обмена: JSON.

• Протоколы передачи данных: HTTPS для обеспечения безопасности.

Требования к характеристикам взаимосвязей создаваемой АС со смежными АС:

• Система должна быть совместима с медицинскими базами данных (при наличии) через стандартные интерфейсы (например, HL7 или FHIR).

• Обмен данными с внешними системами осуществляется через API с использованием формата JSON или XML.

Требования к режимам функционирования АС:

• Режим реального времени: обработка изображений и формирование отчетов должны выполняться в течение 8 секунд.

Требования по диагностированию АС:

• Система должна предоставлять инструменты для мониторинга состояния подсистем (логи, метрики производительности).

2. Требования к функциям (задачам), выполняемым АС

   1. Предварительная обработка изображений:

• Результат: изображение подготовлено для анализа

• Характеристики:

  • Время обработки: не более 3 секунд.

1. Анализ изображений:

• Результат: выявление аномалий кожи и их классификация

• Характеристики:

• Точность классификации: не менее 60%.

• Время анализа: не более 4 секунд.

2. Требования к функциям (задачам), выполняемым АС

   1. Требования к численности и квалификации персонала и пользователей АС:

• Персонал:

  • Администратор системы: 1 человек с опытом работы с базами данных, машинным обучением и администрированием серверов.

  • Технический специалист: 1 человек для поддержки и обновления алгоритмов машинного обучения.

• Пользователи:

  • Медицинские работники: базовые навыки работы с компьютером и веб-интерфейсами.

  • Пациенты: минимальные навыки использования смартфонов или компьютеров для загрузки изображений.

1. Требования к показателям назначения:

• Точность классификации аномалий кожи: не менее 90%.

• Время обработки одного изображения: не более 5 секунд.

• Максимальное количество одновременных пользователей: 100.

• Поддержка работы с изображениями высокого разрешения (1920x1080 пикселей и выше).

1. Требования к надежности:

• Время безотказной работы системы: не менее 99,9% в течение года.

• Восстановление после сбоя: не более 10 минут.

• Регулярное резервное копирование данных: не реже одного раза в сутки

1. Требования по безопасности:

• Шифрование данных при передаче (HTTPS) и хранении (AES-256).

• Аутентификация пользователей через логин и пароль с возможностью двухфакторной аутентификации.

• Защита от DDoS-атак и SQL-инъекций.

• Ограничение доступа к данным на основе ролей пользователей (администратор, врач, пациент).

5. Требования к эргономике и технической эстетике:

• Удобный и интуитивно понятный интерфейс для пользователей.

• Поддержка адаптивного дизайна для различных устройств (ПК, планшеты, смартфоны).

• Минимальное количество действий для загрузки изображений и получения результатов.

6. Требования к транспортабельности для подвижных АС:

• Система должна поддерживать работу на мобильных устройствах через веб-интерфейс.

• Возможность работы в офлайн-режиме с последующей синхронизацией данных при подключении к интернету.

7. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов АС:

• Регулярное обновление программного обеспечения и алгоритмов машинного обучения.

• Техническое обслуживание: не реже одного раза в месяц.

• Хранение резервных копий данных на отдельном сервере или в облачном хранилище.

8. Требования к защите информации от несанкционированного доступа:

• Использование двухфакторной аутентификации для администраторов.

• Ограничение доступа к данным на основе ролей пользователей.

• Ведение журнала аудита всех действий пользователей и администраторов

9. Требования по сохранности информации при авариях:

• Автоматическое создание резервных копий данных каждые 24 часа.

• Восстановление данных после сбоя: не более 1 часа.

• Хранение резервных копий в зашифрованном виде.

10. Требования к защите от влияния внешних воздействий:

• Защита от перепадов напряжения с использованием ИБП (источников бесперебойного питания).

• Использование антивирусного программного обеспечения для защиты от вредоносных программ.

• Обеспечение физической защиты серверного оборудования (например, размещение в защищенном дата-центре).

11. Требования к патентной чистоте и патентоспособности:

• Использование только лицензионного программного обеспечения.

• Проверка алгоритмов машинного обучения на предмет нарушения патентов.

• Обеспечение возможности патентования уникальных решений, разработанных в рамках проекта.

12. Требования по стандартизации и унификации:

• Использование общепринятых протоколов и форматов данных (JSON, HTTPS).

4. Состав и содержание работ по созданию автоматизированной системы:

1. Анализ требований и проектирование системы:

• Сбор и анализ требований заказчика.

• Разработка технического задания.

• Проектирование архитектуры системы.

• Срок выполнения: 2 недели.

1. Разработка подсистемы загрузки и предварительной обработки изображений:

• Реализация функционала загрузки изображений.

• Разработка алгоритмов предварительной обработки (масштабирование, нормализация).

• Срок выполнения: 3 недели.

1. Разработка подсистемы анализа изображений:

• Обучение модели машинного обучения для классификации аномалий кожи.

• Интеграция модели в систему.

• Срок выполнения: 4 недели.

1. Разработка подсистемы хранения данных:

• Настройка базы данных для хранения изображений и результатов анализа.

• Реализация механизма резервного копирования данных.

• Срок выполнения: 2 недели.

1. Тестирование и отладка системы:

• Функциональное тестирование всех подсистем.

• Тестирование производительности и безопасности.

• Устранение выявленных ошибок.

• Срок выполнения: 3 недели.

1. Подготовка документации:

• Разработка руководства пользователя, администратора и технической документации.

• Срок выполнения: 1 неделя.

6. Порядок разработки автоматизированной системы

6.1 Взаимодействие между заказчиком и разработчиком:

• На этапе анализа требований:

  • Проведение встреч с заказчиком для уточнения требований.

  • Утверждение технического задания.

• На этапе разработки:

  • Еженедельные отчеты о ходе выполнения работ.

  • Проведение демонстраций промежуточных результатов.

• На этапе тестирования:

  • Предоставление заказчику тестового доступа к системе для проверки функционала.

  • Учет замечаний и предложений заказчика.

• На этапе внедрения:

  • Проведение обучения для пользователей.

  • Подписание акта приемки системы.

6.2 Распорядительные документы:

• Договор на разработку АС:

  • Определяет права и обязанности заказчика и разработчика.

  • Устанавливает сроки выполнения работ и порядок оплаты.

• Техническое задание (ТЗ):

  • Утверждается заказчиком и является основным документом для разработки.

• График выполнения работ:

  • Утверждается заказчиком и содержит сроки выполнения каждого этапа.

• Протоколы встреч:

  • Фиксируют результаты обсуждений и принятые решения.

• Акт приемки этапов работ:

  • Подписывается после завершения каждого этапа для подтверждения выполнения работ.

• Акт приемки системы:

  • Подписывается после завершения всех работ и успешного тестирования системы.

6.3 Порядок тестирования и приемки:

• Функциональное тестирование:

  • Проверка корректности работы всех функций системы.

• Тестирование производительности:

  • Оценка времени обработки изображений и формирования отчетов.

• Тестирование безопасности:

  • Проверка защиты данных и устойчивости к внешним угрозам.

• Приемочные испытания:

  • Проводятся с участием заказчика для подтверждения соответствия системы требованиям ТЗ.

6.4 Порядок внесения изменений:

• Все изменения в требованиях или функционале системы согласовываются с заказчиком и фиксируются в дополнительных соглашениях к договору.