dicom读取方法-资料.docx

Dicom格式文件解析器学数字图像与通讯，这里讲的暂不涉及通讯那方面的问题 只讲*.dcm 也就是diocm格式文件的读取，读取本身是没啥难度的 无非就是字节码数据流处理。只不过确实比较繁琐。分析整体结构先是128字节所谓的导言部分，说俗点就是没啥意义的破数据 跳过就是了，然后是dataElement依次排列的方式 就是一个dataElement接一个dataElement的方式排到文件结尾 通俗的讲dataElement就是指tag 就是破Dicom标准里定义的数据字典。tag是4个字节表示的 前两字节是组号后两字节是偏移号 比如0008,0018。所有dataElement在文件中都是按tag排序的 比如0002,0001 0002,0002 0003,0011文件整体结构如下：又把论文里的这图贴上来 总结的很好。单个dataElement的结构如下：显示VR：VR为OBOWOFUTSQUN的元素结构组号元素号VR预留值长度数据元素值2222（0x00,0x00）4由数据长度决定显示VR：VR为普通类型时元素结构（少了预留那一行）组号元素号VR值长度数据元素值2224由数据长度决定隐式VR时元素结构组号元素号值长度数据元素值224由数据长度决定要问VR是啥东东 ，值表示法 啥叫值表示法啊 俺不懂 int string short ushort 懂不 就是这个意思，Dicom标准真坑爹 非要整个怪怪的概念。VR总共27个 跟c#值类型对应关系我都写好了： 1 string getVF(string VR, byte VF) 2 3 string VFStr = string.Empty; 4 switch (VR) 5 6 case SS: 7 VFStr = BitConverter.ToInt16(VF, 0).ToString(); 8 break; 9 case US:10 VFStr = BitConverter.ToUInt16(VF, 0).ToString();1112 break;13 case SL:14 VFStr = BitConverter.ToInt32(VF, 0).ToString();1516 break;17 case UL:18 VFStr = BitConverter.ToUInt32(VF, 0).ToString();1920 break;21 case AT:22 VFStr = BitConverter.ToUInt16(VF, 0).ToString();2324 break;25 case FL:26 VFStr = BitConverter.ToSingle(VF, 0).ToString();2728 break;29 case FD:30 VFStr = BitConverter.ToDouble(VF, 0).ToString();3132 break;33 case OB:34 VFStr = BitConverter.ToString(VF, 0);35 break;36 case OW:37 VFStr = BitConverter.ToString(VF, 0);38 break;39 case SQ:40 VFStr = BitConverter.ToString(VF, 0);41 break;42 case OF:43 VFStr = BitConverter.ToString(VF, 0);44 break;45 case UT:46 VFStr = BitConverter.ToString(VF, 0);47 break;48 case UN:49 VFStr = Encoding.Default.GetString(VF);50 break;51 default:52 VFStr = Encoding.Default.GetString(VF);53 break;54 55 return VFStr;56 找个dicom文件在十六进制编辑器下瞧瞧 给你整明白：所有dataElement从前到后按tag又可简单分段：文件元dataElement不受传输语法影响 总是以显示VR方式表示 因为它里面就定义了传输语法普通dataElement受传输语法影响 显示VR表示方式还是隐式VR表示方式像素数据dataElement最重要也是最大的一个数据项 其实存储的就是图像数据几个特殊的tag很重要 前面说过了tag就是dicom里定义的字典。文件元dataElement 和跟像素数据相关的dataElement 都很重要，其他的很多 如果全部照顾完的话估计得写上千行switch语句吧，所以没有必要一般我们一般只抓取关键的tag。并且在隐式语法下要确定VR也必须根据字典来确定关键的tag如下： 1 string getVR(string tag) 2 3 switch (tag) 4 5 case 0002,0000:/文件元信息长度 6 return UL; 7 break; 8 case 0002,0010:/传输语法 9 return UI; 10 break; 11 case 0002,0013:/文件生成程序的标题 12 return SH; 13 break; 14 case 0008,0005:/文本编码 15 return CS; 16 break; 17 case 0008,0008: 18 return CS; 19 break; 20 case 0008,1032:/成像时间 21 return SQ; 22 break; 23 case 0008,1111: 24 return SQ; 25 break; 26 case 0008,0020:/检查日期 27 return DA; 28 break; 29 case 0008,0060:/成像仪器 30 return CS; 31 break; 32 case 0008,0070:/成像仪厂商 33 return LO; 34 break; 35 case 0008,0080: 36 return LO; 37 break; 38 case 0010,0010:/病人姓名 39 return PN; 40 break; 41 case 0010,0020:/病人id 42 return LO; 43 break; 44 case 0010,0030:/病人生日 45 return DA; 46 break; 47 case 0018,0060:/电压 48 return DS; 49 break; 50 case 0018,1030:/协议名 51 return LO; 52 break; 53 case 0018,1151: 54 return IS; 55 break; 56 case 0020,0010:/检查ID 57 return SH; 58 break; 59 case 0020,0011:/序列 60 return IS; 61 break; 62 case 0020,0012:/成像编号 63 return IS; 64 break; 65 case 0020,0013:/影像编号 66 return IS; 67 break; 68 case 0028,0002:/像素采样1为灰度3为彩色 69 return US; 70 break; 71 case 0028,0004:/图像模式MONOCHROME2为灰度 72 return CS; 73 break; 74 case 0028,0010:/row高 75 return US; 76 break; 77 case 0028,0011:/col宽 78 return US; 79 break; 80 case 0028,0100:/单个采样数据长度 81 return US; 82 break; 83 case 0028,0101:/实际长度 84 return US; 85 break; 86 case 0028,0102:/采样最大值 87 return US; 88 break; 89 case 0028,1050:/窗位 90 return DS; 91 break; 92 case 0028,1051:/窗宽 93 return DS; 94 break; 95 case 0028,1052: 96 return DS; 97 break; 98 case 0028,1053: 99 return DS;100 break;101 case 0040,0008:/文件夹标签102 return SQ;103 break;104 case 0040,0260:/文件夹标签105 return SQ;106 break;107 case 0040,0275:/文件夹标签108 return SQ;109 break;110 case 7fe0,0010:/像素数据开始处111 return OW;112 break;113 default:114 return UN;115 break;116 117 最关键的两个tag：0002,0010普通tag的读取方式 little字节序还是big字节序 隐式VR还是显示VR。由它的值决定 1 switch (VFStr) 2 3 case 1.2.840.10008.1.2.10:/显示little 4 isLitteEndian = true; 5 isExplicitVR = true; 6 break; 7 case 1.2.840.10008.1.2.20:/显示big 8 isLitteEndian = false; 9 isExplicitVR = true;10 break;11 case 1.2.840.10008.1.20:/隐式little12 isLitteEndian = true;13 isExplicitVR = false;14 break;15 default:16 break;17 7fe0,0010像素数据开始处整理根据以上的分析相信解析一个dicom格式文件的过程已经很清晰了吧第一步:跳过128字节导言部分,并读取DICM4个字符 以确认是dicom格式文件第二步:读 取第一部分 也就是非常重要的文件元dataElement 。读取所有0002开头的tag 并根据0002，0010的值确定传输语法。文件元tag部分的数据元素都是以显示VR的方式表示的 读取它的值 也就是字节码处理 别告诉我说你不会字节码处理哈。传输语法 说得那么官方，你就忽悠吧 其实就确定两个东西而已 1字节序 这个基本上都是little字节序。举个例子吧十进制数 35280 用十六进制表示是0xff00但是存储到文件中你用十六进制编辑器打开你看到的是这个样子00ff 这就是little字节序。平常我们用的x86PC在windows下都是little字节序 包括AMD的CPU。别太较真 较真的话这个问题又可以写篇博客了。2确定从0002以后的dataElement的VR是显示还是隐式。说来说去0002，0010的值就 那么固定几个 并且只能是那么几个 这些都在那个北美放射学会定义的dicom标准的第六章 有说明 ：1.2.840.10008.1.2Implicit VR Little Endian: Default Transfer Syntax for DICOMTransfer Syntax1.2.840.10008.1.2.1Explicit VR Little EndianTransfer Syntax1.2.840.10008.1.2.2Explicit VR Big EndianTransfer Syntax上面的那段代码其实就是这个表格的实现，讲到这里你会觉得多么的坑爹啊 是的dicom面向对象的破概念非常烦的。第三步：读 取普通tag 直到搜寻到7fe0,0010 这个最巨体的存储图像数据的 dataElement 它一个顶别人几十个 上百个。我们在前一步已经把VR是显示还是隐式确定 通过前面的图 ，也就是字节码处理而已无任何压力。显示情况下根据VR 和Len确定数据类型跟数据长度直接读取就可以了。隐式情况下这破玩艺儿有点烦，只能根据tag 字典确定它是什么VR再才能读取。关于这个字典也在dicom标准的第六章。上面倒数第二段代码已经把重要的字典都列了出来。第四步：读 取灰度像素数据并调窗 以GDI的方式显示出来。 说实话开始我还以为dicom这种号称医学什么影像的专家制定出来的标准 读取像素数据应该有难度吧 结果没想到这么的傻瓜。直接按像素从左到右从上到下 一行行依次扫描。两个字节表示1个像素普通Dicom格式存储的是16位的灰度图像，其实有效数据只有12位，除去0 所以最高值是2047。比如CT值 从-1000到+1000，空气的密度为-1000 水的密度为0 金属的密度为+1000 总共的值为2000调窗技术：即把12级灰度的数据 通过调节窗宽窗位并让他在RGB模式下显示出来。还技术呢 说实话这个也是没什么技术含量的所谓的技术，两句代码给你整明白。调 节窗宽窗位到底什么意思，12位的数据那么它总共有2047个等级的灰度 没有显示设备可以体现两千多级的明暗度 就算有我们肉眼也无法分辨更无法诊断。我们要诊断是要提取关键密度值的数据 在医院放射科呆久了你一定经常听医生讲什么骨窗 肺窗 之类的词儿，这就是指的这个“窗”。比如有病人骨折了打了钢板我们想看金属部分来诊断 那么我们应该抓取CT值从800到1000 密度的像素 也就是灰度值 然后把它放到RGB模式下显示，低于800的不论值大小都显示黑色 高于1000的不论值大小都显示白色。通过以上例子那么这个范围1000-800=200 这个200表示窗宽，800+（200/2）这个表示窗位一句话，从2047个等级的灰度里选取一个范围放到0255的灰度环境里显示。怎样把12位灰度影射到8位灰度显示出来呢，还怎么显示 上面方法都给说明了基本上算半成品了。联想到角度制弧度制，设要求的8位灰度值为x 已知的12位灰度值为y那么：x/255=y/2047 那么x=255y/2047 原理不多讲 等比中项十字相乘法 这个是初中的知识哈。初中没读过的童鞋飘过。原理过程讲完了代码走起 1 class DicomHandler 2 3 string fileName = ; 4 Dictionary tags = new Dictionary();/dicom文件中的标签 5 BinaryReader dicomFile;/dicom文件流 6 7 /文件元信息/ using System.Drawing;/using System.Drawing.Imaging;/using System.Drawing.Drawing2D; 8 public Bitmap gdiImg;/转换后的gdi图像 9 UInt32 fileHeadLen;/文件头长度 10 long fileHeadOffset;/文件数据开始位置 11 UInt32 pixDatalen;/像素数据长度 12 long pixDataOffset = 0;/像素数据开始位置 13 bool isLitteEndian = true;/是否小字节序（小端在前 、大端在前） 14 bool isExplicitVR = true;/有无VR 15 16 /像素信息 17 int colors;/颜色数 RGB为3 黑白为1 18 public int windowWith = 2048, windowCenter = 2048 / 2;/窗宽窗位 19 int rows, cols; 20 public void readAndShow(TextBox textBox1) 21 22 if (fileName = string.Empty) 23 return; 24 dicomFile = new BinaryReader(File.OpenRead(fileName); 25 26 /跳过128字节导言部分 27 dicomFile.BaseStream.Seek(128, SeekOrigin.Begin); 28 29 if (new string(dicomFile.ReadChars(4) != DICM) 30 31 MessageBox.Show(没有dicom标识头，文件格式错误); 32 return; 33 34 35 36 tagRead(); 37 38 IDictionaryEnumerator enor = tags.GetEnumerator(); 39 while (enor.MoveNext() 40 41 if (enor.Key.ToString().Length 9) 42 43 textBox1.Text += enor.Key.ToString() + rn; 44 textBox1.Text += enor.Value.ToString().Replace(0, ); 45 46 else 47 textBox1.Text += enor.Key.ToString() + enor.Value.ToString().Replace(0, ) + rn; 48 49 dicomFile.Close(); 50 51 public DicomHandler(string _filename) 52 53 fileName = _filename; 54 55 56 public void saveAs(string filename) 57 58 switch (filename.Substring(filename.LastIndexOf(.) 59 60 case .jpg: 61 gdiImg.Save(filename, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Jpeg); 62 break; 63 case .bmp: 64 gdiImg.Save(filename, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Bmp); 65 break; 66 case .png: 67 gdiImg.Save(filename, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Png); 68 break; 69 default: 70 break; 71 72 73 public bool getImg( )/获取图像 在图像数据偏移量已经确定的情况下 74 75 if (fileName = string.Empty) 76 return false; 77 78 int dataLen, validLen;/数据长度 有效位 79 int imgNum;/帧数 80 81 rows = int.Parse(tags0028,0010.Substring(5); 82 cols = int.Parse(tags0028,0011.Substring(5); 83 84 colors = int.Parse(tags0028,0002.Substring(5); 85 dataLen = int.Parse(tags0028,0100.Substring(5); 86 validLen = int.Parse(tags0028,0101.Substring(5); 87 88 gdiImg = new Bitmap(cols, rows); 89 90 BinaryReader dicomFile = new BinaryReader(File.OpenRead(fileName); 91 92 dicomFile.BaseStream.Seek(pixDataOffset, SeekOrigin.Begin); 93 94 long reads = 0; 95 for (int i = 0; i gdiImg.Height; i+) 96 97 for (int j = 0; j = pixDatalen)100 break;101 byte pixData = dicomFile.ReadBytes(dataLen / 8 * colors);102 reads += pixData.Length;103104 Color c = Color.Empty;105 if (colors = 1)106 107 int grayGDI;108109 double gray = BitConverter.ToUInt16(pixData, 0);110 /调窗代码，就这么几句而已111 /1先确定窗口范围 2映射到8位灰度112 int grayStart = (windowCenter - windowWith / 2);113 int grayEnd = (windowCenter + windowWith / 2);114115 if (gray grayEnd)118 grayGDI = 255;119 else120 121 grayGDI = (int)(gray - grayStart) * 255 / windowWith);122 123124 if (grayGDI 255)125 grayGDI = 255;126 else if (grayGDI 0)127 grayGDI = 0;128 c = Color.FromArgb(grayGDI, grayGDI, grayGDI);129 130 else if (colors = 3)131 132 c = Color.FromArgb(pixData0, pixData1, pixData2);133 134135 gdiImg.SetPixel(j, i, c);136 137 138139 dicomFile.Close();140 return true;141 142 void tagRead()/不断读取所有tag 及其值 直到碰到图像数据 (7fe0 0010 )143 144 bool enDir = false;145 int leve = 0;146 StringBuilder folderData = new StringBuilder();/该死的文件夹标签147 string folderTag = ;148 while (dicomFile.BaseStream.Position + 6 dicomFile.BaseStream.Length)149 150 /读取tag151 string tag = dicomFile.ReadUInt16().ToString(x4) + , +152 dicomFile.ReadUInt16().ToString(x4);153154 string VR = string.Empty;155 UInt32 Len = 0;156 /读取VR跟Len157 /对OB OW SQ 要做特殊处理 先置两个字节0 然后4字节值长度158 /-这些都是在读取VR一步被阻断的情况159 if (tag.Substring(0, 4) = 0002)/文件头 特殊情况160 161 VR = new string(dicomFile.ReadChars(2);162163 if (VR = OB | VR = OW | VR = SQ | VR = OF | VR = UT | VR = UN)164 165 dicomFile.BaseStream.Seek(2, SeekOrigin.Current);166 Len = dicomFile.ReadUInt32();167 168 else169 Len = dicomFile.ReadUInt16();170 171 else if (tag = fffe,e000 | tag = fffe,e00d | tag = fffe,e0dd)/文件夹标签172 173 VR = *;174 Len = dicomFile.ReadUInt32();175 176 else if (isExplicitVR = true)/有无VR的情况177 178 VR = new string(dicomFile.ReadChars(2);179180 if (VR = OB | VR = OW | VR = SQ | VR = OF | VR = UT | VR = UN)181 182 dicomFile.BaseStream.Seek(2, SeekOrigin.Current);183 Len = dicomFile.ReadUInt32();184 185 else186 Len = dicomFile.ReadUInt16();187 188 else if (isExplicitVR = false)189 190 VR = getVR(tag);/无显示VR时根据tag一个一个去找 真烦啊。191 Len = dicomFile.ReadUInt32();192 193 /判断是否应该读取VF 以何种方式读取VF194 /-这些都是在读取VF一步被阻断的情况195 byte VF = 0x00 ;196197 if (tag = 7fe0,0010)/图像数据开始了198 199 pixDatalen = Len;200 pixDataOffset = dicomFile.BaseStream.Position;201 dicomFile.B