格式数据的自编程序显示和处理实验ppt课件

张日欣 2020年2月24日 生命科学与技术学院实验教学中心HTTP 115 156 250 205 生物医学影像系统实验 DICOM格式数据的自编程序显示和处理 V2015版 一 实验目的 了解DICOM标准内容研究DICOM图像数据结构自编程序读取数据与显示图像 二 实验软件 Matlab6 5版本及以上UltraEdit文本 十六进制编辑器VC 2006及以上VB6 0及以上Delphi7 0及以上 二 实验原理 DICOM 全称是DigitalImagingCommunicationsinMedical该标准包括数字医学成像和通讯两个方面 由美国放射学院 ACR 美国国家电子制造协会 NEMA 共同制定 DICOM3 0的组成DICOM3 0标准随着技术的发展 不断地进行更新 目前由18部分组成 第一部分 引言与概述 简要介绍了DICOM的概念及其组成 第二部分 兼容性 定义了要求制造商精确地描述其产品的DICOM兼容性 即构造一个该产品的DICOM兼容性声明 它包括选择什么样的信息对象 服务类 数据编码方法等 每一个用户都可以从制造商处得到这样一份声明 第三部分 信息对象的定义 定义了两类信息对象类 普通性 复合型 第四部分 服务类规范 说明了许多服务类 服务类详细论述了作用与信息对象上的命令及其产生的结果 第五部分 数据结构及编码 描述了怎样对信息对象类和服务类进行构造和编码 第六部分 数据字典 描述了所有信息对象是由数据元素组成的 数据元素的属性及涵义 第七部分 消息交换 定义了进行消息交换通讯的医学图像应用实体所用到的服务和协议 第八部分 消息交换的网络通讯支持 说明了在网络环境下的通讯服务和支持DICOM应用进行消息交换的必要的上层协议 第九部分 消息交换的点对点通讯支持 说明了与ACR NEMA2 0兼容的点对点通讯的服务和协议 第十部分 用于介质交换的介质存储和文件格式 该部分说明了在可移动存储介质上医学图像信息存储的通用模型 提供了在各种物理存储介质上交换不同类型的医学图像的框架 支持封装任何信息对象定义的文件格式 第十一部分 介质存储应用框架 用于医学图像及相关设备信息交换的兼容性声明 给出了心血管造影 超声 CT 核磁共振等图像的应用说明和CD R格式文件交换的说明 第十二部分 用于介质交换的物理介质和介质格式 提供了在医学环境中数字图像计算机系统之间信息交换的功能 这种交换功能将增强诊断图像和其它潜在的临床应用 这部分说明了在描述介质存储模型之间关系的结构以及特定的物理介质特性及其相应的介质格式 具体说明了各种规格的磁光盘 PC机上使用的文件系统和1 44M软盘 以及CD R可刻写光盘 三 实验内容 采用Matlab打开DICOM图像文件 观察数据元素变量中的信息 采用UltraEdit编辑器观察DICOM图像文件结构 分析DICOM图像文件结构 分解出DICOM各数据元素 采用VC VB或Delphi等开发工具之一编写程序 读取DICOM文件 分析关键数据元素 显示图像 四 实验步骤 采用Matlab读取DICOM图像文件 I dicomread ankle dcm 读取图像读取和显示DICOM图像数据元素 metadata dicominfo ankle dcm 存储信息metadata 显示图像元素信息请找出DICOM图像中的一下元素的值 Rows Columns BitsDepth PixDataGroupLength WindowCenter WindowWidth 显示DICOM图像 imagesc I 显示图像 采用UltraEdit编辑器观察DICOM图像文件结构 打开ankle dcm文件 分析DICOM图像文件结构 分解出DICOM各数据元素 DICOM文件是按照DICOM标准而存储的医学图像文件 组成如左图所示 图中的SOP指服务 对象对 Service ObjectPair 一般由一个DICOM文件头和一个DICOM数据集合组成 DICOM数据集合是按照DICOM标准的PS3 5部分来编码组成的 DICOM文件组成规则 1 DICOM文件头 DICOMFileMetaInformation 组成 1 包含了标识数据集合的相关信息 DICOM文件都包括该文件头 最开始是文件前言 由128个00H字节组成 接下来是DICOM前缀 为4字节的字符串 DICM 2 除了128字节的文件前言和4字节的DICM前缀外 其它文件头元素都采用明文编码 各个数据元素排列的顺序按照标签数值LittleEndian编码 小写低字节序 低位字节排放在内存的低地址端 高位字节排放在内存的高地址端 3 每个文件头元素的长度必须为偶数 否则补充一个字节 4 所有 0002 类的标签都为DICOM所保留 为了兼容后续版本 应忽略文件中有目前尚未规定的 0002 类标签 2 数据集合DICOM文件主要组成部分就是数据集合 包括医学图像 还有很多相关的信息 病人姓名 图像大小等 DICOM数据集合是由DICOM数据元素按照指定的顺序依次排列组成的 DICOM文件一般采用明文传输 数据元素按标签从小到大顺序排列 一个数据元素在数据集内至多只能出现一次 DICOM图像文件结构 128字节 DICM 4字节 数据元素DICOM文件中最基本的单元是数据元素 DataElement DICOM数据集合就是由DICOM数据元素按照一定的顺序排列组成的 由四个部分组成 标签 数据描述 VR ValueRepresentation 数据长度 数据域 1 标签是一个4字节的无符号整数 DICOM所有的数据元素都可以用标签来唯一表示 方式为 组号 元素号 其中组号为高位2字节 元素号为低位2字节 组号为偶数的是标准数据元素 组号为奇数的为私有数据元素 例如 有标签 0008 0020 可以在DICOM字典中查出其代表研究日期 2 VR具体描述了属性值如何进行编码 指明了该数据元素中的数据的类型 在DICOM文件中 它是一个长度为2的字符串 例如 如果一个数据元素的VR为 DA 则表示该数据元素中存储的数据为日期型数据 如果一个数据元素的VR为 FL 则表示该数据元素中存储的数据为浮点型数据 在数据元素中 VR是可选的 它取决于协商的传输数据格式 DICOM中规定了显式 ExplicitVR 和隐式 InexplicitVR 两种传输格式 显式传输时 VR必须存在 用两个字符明确表示值的表示方法 如AE表示应用实体 AS表示年龄字符串 DT是日期和时间 FD表示双精度浮点数等 隐式通过标记查出DICOM对这个属性表示方法的规定 从而解释属性值的内容 隐式传输时 VR必须省略 3 数据长度指明该数据元素的数据域中数据的长度 字节数 4 数据域中包含了该数据元素的数值 DICOM中所有的数据都是以数据元素的形式出现的 除文件头中128字节的文件前言 显式传输 显式传输 隐式传输 无VR项 Tag标签查阅DICOM3标准第六部分数据字典 编程读取DICOM图像文件数据元素信息 采用VC VB DelphiPascal开发平台编程读DICOM图像文件数据元素 在memo控件中显示 Rows 0 x0028 0010 value Columns 0 x0028 0011 value BitsAllocated 0 x0028 0100 value PixDataGroupLength 0 x7FE0 0010 Length WindowWidth 0 x0028 1051 value 窗宽 WindowCenter 0 x0028 1050 Value 窗位 采用VC VB 或DelphiPascal开发平台编程读DICOM图像文件ankle dcm 显示图像 采用VC VB 或DelphiPascal开发平台编程读其他DICOM图像文件 MR或Brain目录中的文件 并显示图像 1 窗宽是图像上显示的灰度值范围 在此灰度值范围内的组织和病变均以不同的模拟灰度显示 而灰度值高于此范围的组织和病变 无论高出程度有多少 均以白影显示 不再有灰度差异 反之 低于此范围的组织结构 不论低的程度有多少 均以黑影显示 也不存在灰度差别 2 对图像的影响 增大窗宽 则图像所示CT值范围加大 显示具有不同密度的组织结构增多 但各结构之间的灰度差别减少 减小窗宽 则显示的组织结构减少 然而各结构之间的灰度差别增加 窗位是窗的中心位置 同样的窗宽 由于窗位不同 其所包括CT值范围的CT值也有差异 例如窗宽同为300H 当窗位是0H时 其CT值范围为 150 150H 如窗位是 40H时 则CT值范围为 110 190H 通常欲观察某一组织的结构及发生的病变 应以该组织的CT值为窗位 自编程读取DICOM图像方法一 使用开发平台 如VC Delphi Pascal VB等 用文件操作直接读取 DCM 文件 见流程图 方法二 使用开发平台 安装DICOM图像操作开发包 如 DICOM3DSDK 使用 DICOMImageViewer