第30卷第lO期 2007年10月 重庆大学学报(自然科学版) Joum8l of chongqi“g unjve玛吣(N咖lnl Sci衄ce Edjtjon) V01．30 No．10 Oct．200r7 文章编号：1000一582x(2007】09-0126·04 DICOM医学图像格式转换的VC++实现 彭承琳陈诚陈园园 (重庆大学生物工程学院重庆400030) 摘要：DIcOM3．O是医学影像存储和传榆的国际标准，它是随着图像化、计算机化的医疗设备的 普及和医院管理信息系统(PAcs)和远程医疗系统的发展应运而生。DIcOM的定制为不同的医学影像 设备和用户提供了统一的接口标准争交互协议。DICOM医学图像在cT、MR、医院PAcS系统中应用广 泛。编程实现DIcOM医学图像格式转换，对医学影像技术的研究具有重要的意义。 关键词：DICOM；BMP；格式转换 中图分类号：7rP311 文献标志码：A ’ 为了提升医疗服务水准，跟随医学影像技术和网 络技术的发展，我国众多医院都在大量配备各种数字 影像设备，并开始建立医院管理信息系统(HIS)，开展 远程医学试验。他们对于图像存档和传输系统 (PAcs)的需求越来越紧迫，PAcs的应用前景十分诱 人。PACS必需解决的技术问题之一是统一各种数字 化影像设备的图像数据格式和数据传输标准。为此， 诞生了新的医学数字成像及通信标准，即DICOM (Digi诅Im89illg蛐d Communica面n8 in Medkine)。 DICOM3．0标准自发布以来，成为事实上的行业标准， 各医疗设备生产厂商都严格按照此标准来制定自己的 医学图像格式。生产的设备都带有DIcOM格式的图 像文件接口，可以方便地进行图像的传输和存储。对 医学图像的后续处理必须先解读DICOM医学图像文 件。课题来源是数字化虚拟人数据的图像处理，为了 方便虚拟人的CT和MIII数据的图像配准，先把它们 从DIcOM格式转化为BMP格式。 1 DIcOM文件格式 1．1数据元和数据元素的基本结构 DICOM文件一般由1个DIc0M文件头和1个 D陀oM数据集组成，如图1所示。 DICOM文件头(DIc0M File Meta Inf缸mtion)包 含了标识数据集合的相关信息…。文件头的最开始 文件头 数据集 圈1 DlCOM文件总体结构 是文件前言，它由128个00H字节组成，接下来是 DIcOM前缀，它是一个长度为4字节的字符串 “DIcM”，可以根据该值来判断一个文件是不是 DICOM文件。文件头中还包括其它一些非常有用的 信息，如文件的传输格式、生成该文件的应用程序 等等。 在DIcoM文件中最基本的单元是数据元素(D如 Element)。DIc0M数据集合就是由DIc0M数据元素 按照一定的顺序排列组成的。DIcOM数据元素的组 成如图1所示。它主要由4个部分组成：标签、VR (Value Represen饿ion，数据描述)、数据长度和数 据域。 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。在DIc0M中 人为地将标签分为两个部分：组号(高位2字节)和元 素号(低位2字节)。表示值VR指明了该数据元素中 的数据是哪种类型的。在DIcOM文件中，它是一个长 度为2的字符串。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 (Ex曲cn VR)和隐式(hnpbcit VR)两种传输格式，其 收稿日期：2007-06·07 作者简介：彭承琳(1936一)，男，重庆大学教授，博士生导师，主要从事医学信息检测与医学图像处理方向的研究，(Tel)023· 65111954；(E—md)Pe“铲heIl91iⅡ@。掣．edu．锶。 ˝ • ‰ ˚ 

第10期 彭承蚌，等：DIcOM医学羁像格式转换的vc++实现 127 ～传输腰序一 敷据元 蠡据元 致据元 救据元／＼j 标簦T雌 vR 值域长度 数据域 圈2 DIcoM数据元 中在显式传输时，VR必须存在；在隐式传输时，VR必 须省略。 值域长度指明该数据元的数据域中数据的长度 (字节数)。 数据域中包含了该数据元的数值。DICOM中所 有的数据都是以数据元素的形式出现的。 sQ数据元和嵌套数据集的格式，表示值为sQ的 数据元，其值域可以包含一个或多个数据元，这些数据 元称为项。每个项中又可以包含其他项，从而形成多 级嵌套结构。SQ数据元中有3个特殊的数据元，即项 (矸程，E000)，项定界数据元(FFⅡ，E00D)，系列定 界数据元(FF讫，EoDD)。不管传输语法所规定的表 示值编码规则是什么，这3个数据元都必须采用隐含 表示值编码方式。 1．2传输语法 传输语法是由一个um标识的。DIc0M默认的传 输语法是隐式小端字节序(Implicit VR Htde Endi∞)传 输语法，并采用无损方式的JPEG压缩算法。 传输语法定义了3方面的内容：数值表示法如何 指定；多字节数在存储或传输时的字节顺序，是低位字 节(ⅡtⅡe Endian)先存储发送，还是高位字节(Big End砷)先存储或发送；封装情况下的压缩格式，是采 用肿G还是RLE的压缩算法，是有损方式还是无损 方式等。例如。对于一个32位无符号整数 。12345678H”．在I删e Endi∞方式下的字节顺序为 78、56、34、12，而在B培Endi∞方式下的字节顺序则为 ’ 12、34、56、78。 1．3图像编码 像素数据元(7聊，0010)是DIc0M文件中最重 要的一个数据单元，该数据单元包含了医学图像的显 示所必须的数据障]。与像素数据元有密切关系的其 他数据元是： ‘ (0028，0008) (0028，0010) 图像帧数 图像行数 (0028，0011) (0028。0100) (0028，O101) 图像列数 分配位数 存储位数 最高位数 (0028，0102) 像素数据的编码由分配、存储和最高位数决定，分 配位数一定是大于存储位数的。像素数据可以是压缩 的，也可以是未压缩的。以压缩格式来传送数据时，表 示值Ⅶ为OB；以未压缩格式传送数据时，表示值VR 为Ow。对于未压缩像素的数据，通常按照从上到下， 从左到右的顺序，作为连续的位流进行编码和存储。 对于压缩的像素数据，可以分段存放，由系列定界项表 示结束，从而支持长度预先未知的图像压缩过程。 1．4 DIcOM文件示例 上面分析了DIcoM文件的结构和规范，对 DIc0M标准和文件有了一定的认识。为了更好的了 解DIc0M文件格式，通过lIltraE血软件打开一个 DICOM文件，也可以直接将DIcOM文件的后缀名直 接改为．cpp。效果一样。文件的十六进制字节序列如 图3所示。可以看出，00000000H——0000007FH的 128个字节00H为文件头”J。接下来的4个字节， AscII字符为‘DIcM’。从00000084H开始，是由一系 列的数据元组合而成的数据集。第一个数据元的完整 字节为：02 00 00 55 4c 04∞46 00 oo oo。由于字节 顺序的影响，必要时应交换字节顺序。 02 00 00 00为标签，交换字节后为0002 0000，在 数据字典里的定义为该组的字节数大小。 55 4C为表示值VR，ASCII字符为UL，表示无符 号32位整数。 04 00为值域长度，交换后为O0000046，表示数据 元素的值为70。也是从该数据元结束到下一个组0008 之间的有70十字节。 DIcOM标准第6部分定义的数据字典包含了 DIcOM文件中所有标签的定义，各标签有具体的含 义。标签(0002，0010)定义了文件的传输语法，文件 传输语法为1I 2．840．1008．1．2．1，Explicit Ijttle Endi一。传输语法决定了文件各数据元的编码方式。 像素数据元(7嘞，0010)从000004lcH开始，表 示值为Ow。根据规定，表示值为Ow的数据元编码 为：标签，4字节；表示值，2字节；保留字，2字节；值域 长度，4字节；值域，根据值域长度的值确定。由文件 可知，像素数据元的值域长度为00080000H，即524288 个字节。 关于BMP的文件格式，在这里就不做说明了。 ˝ • ‰ ˚ 

128 重庆大学学报(自然科学版) 第∞卷 叩∞∞∞h；∞蚰∞∞∞∞Oa 00 0口00∞∞∞∞叩∞；……………- 叩0口∞i眈：∞∞叩OO∞∞OO叩0D 0口∞DD∞∞OB DD；……………· OO∞口啦弛：OO皿∞00∞册DO∞O口00口a∞∞∞∞口口；……………． 口∞0∞'嗨：0D aa a0∞D0 00 aO∞OO叩∞加O口00∞∞；……………- aO∞00^∞¨DO D口a口加∞D凸口口口口D0口口D口叩∞0凸Oa DD l……………． aⅢ加D05曲：∞衄00∞∞00 00 a口口a口口∞D0∞0D叩O口；……………． 口a∞0060h：∞∞D口∞a0加∞日口叩00响Da 0a口B D口口a：……………． O白0∞0’0ht口O∞0D 0a 00∞凸口叩0口D口∞D0 0D OO∞D口；……………． 0凸00D∞眈：噜1毫9‘了‘口口Z Da nD∞55告C Dt DD哼5 Oa D口口口：pIC置…．仉-．．，… a口0D0∞口h：口Z 00口l口口^r’2 a口D口口2 00 Oa口D口i口口a2 D口；…．咖………． 口O口∞跳ml：i口∞S5’，l'叩j1 2l，Z j三】日3●3口2Z，l 3口J．．叮．．1．2，日●O·：D 口D口D口血珊Ij j口’O 3日：￡3l z主32 ZE 31 0D∞aD 12口0 55’9；D口8．1．i．1…．．眦 …‘………●●…… ………●……●…… OD口aO∞口h：，口，Z 3'Z‘，口30：e D口5，tO’’S了口Z 00，l I口；砧{·0口f．j．DS．·1 口叩∞’lDh：￡口1r D口00 55’C O●OO OC 00口宣口D E口W IO口口：，．．仉……，．- a口口凸口一2弛!‘r S1 00叩D口∞0且OO'哇D口^‘叩q-D口‘■∞j OV……口．D．D．D． a∞∞●】田ll^5 DB q5口0''Oa●2 O口’O 0a●a 00嘎1 0n’l∞{E．E．口．B．日．1．■．■． 国3 DIcoM文件示倒 2 DIcOM格式转换为BMP格式 2．1格式转换的思路和流程 首先，定义一些存储图像参数的变量，并将变量初 始化；其次打开一个DIcoM文件按ExpHcit“me Endi∞读取数据元(0002，0010)，确定后续数据元的 传输语法；再按照传输语法格式要求，对DIc0M文件 的各相关数据元进行遍历，提取出0002组、0028组和 7E瑚组有用的数据元的内容，分别存人先前定义的变 量，关闭DIcOM文件，再将像素数据元(7E即，0010) 里的12位或者16位的图像数据转换为8位灰度数 据”1；最后打开一空白文件，按照BMP格式的要求，将 从DICOM文件里提取出的数据写人新文件，格式转换 完毕，将在同目录文件夹下生成同名的BMP文件。 2．2实际转换过程中需注意的问题 1)获取图像信息，实际上是对DICOM文件中各 数据元的遍历。在遍历数据元时，有些数据元中包含 的信息是和图像无关的，为提高程序遍历的速度，只读 取有用的数据元。 2)读取数据元(0002，xxxx)时，该组的所有数据元 的表示值VR都是显示表示的，即Explicn VR IjtⅡe End洳。由于是小端字节顺序，首先应交换字节顺序。 还要特别注意数据元(0002，0010)，该数据元的值确 定了文件的传输语法”“1。 3)像素数据元里的(7FEo，0010)里的图像数据一 般都是16位或者12位的，需要通过调整窗宽窗位将 原始数据转换成8位灰度数据。所谓的窗宽是指图像 数据显示的范围，窗位是指图像数据显示的中心值。 可以根据以下方程进行窗宽窗位调整： rO，c—m72>* y(*)={255，c+似／2<“ L[*一(c一"／2)]x 255知，其它 其中y表示显示的位图灰度值，x表示图像的数据，" 表示窗宽，c表示窗位。 2．3结果显示 将GE的一幅MR DIcOM脑部图像转换成了 BMP图像，效果如图4所示。 囤4转换后的BMP圈像示例 3结束语 DIcOM3．O作为医学图像存档和通信的国际标 准，是所有医学影像技术的基础u J。由于大多设备厂 商提供的DICOM图像显示软件都是基于uNⅨ系统 的，因此将DICOM格式的图像转换成windws平台下 最常用最流行的BMP格式就很有实际意义，也为进行 后续图像处理打下了基础。当然，在熟练掌握了 DIc0M文件格式后，将DIcOM转换为其他格式也是 ˝ • ‰ ˚ 

第10期 彭承琳，等： DIcOM医学图像格式转换的vc++实现 129 可以的，其原理和转换成BMP格式类似旧】。通过这 个格式转换软件，很方便地将虚拟人的cr和MRI数 据格式转换到了BMP。方便下一步编程实现cT和 MRI的图像配准。 参考文献： [1]林春漪，尹俊勋，马丽红，等．论解读DIcOM医学图像文 件及其显示的Vc++实施方法[J】．现代医学仪器与应 用，2005，17(1)：1．4． [2]冯辉．DIcOM二进制文件解读的Vc++实现[J]，医学 影像杂志，2003，13(7)：538． [3]谢长生。熊华明．DIcoM图像显示的研究与实现[J]． 计算机工程与科学，2002，24(6)：38．4i． [4]张尤赛，陈福民．DIc0M医学图像窗口变换的加速算法 [J]．计算机工程与应用，2003。(13)：218删． PHII王J PV P．New medical imaging kd咖Io盯[J]． Binme击cal E咖dIlg。1988，(23)：113一114． LEVINE BA．CLE^RY K R．Ⅳ0Rm^『G S。暇丑1． ChUerlg％∞嘣lm删whiIe Plem帅6。lg a mIIl6_e ndor kl∞diolo盯ne‘0work嘣Ilg DIC0^13．0．S P皿舯eedi咿 【c】／／呦cal hBgi雌19孵；PAcs D商印田试Ev山商∞， E画聃耐Jlg alId cli血al l帆坤l蛳．237-245． 李刚荣，李桂样，李晴辉，等．浅谈PAcs系统[J]．医疗 一[5] 阳] [7] 设备信息，2005，20(7)：30一“． [8] 张连强，孙延泉．核磁共振图像与BMP图像间的格式转 换[J]．中国医疗器械杂志，2002，26(3)：215-217． [9] 钟国康．DIcOM图像在Pc机上的显示编辑和演示方法 研究[J]．中国学医学教育技术，2005，19(1)：58．61． C伽Ve聃ion of MedicaI hIIage based帆DICoM、订th VC++ PENG Chen—nn cHEN cheng cHEN Yuanyuan (Couege of Bio-enginee她，choHgq她unive商母，Chon学qing，400030 Chi腿) Abst憎ct：ⅨCOM3。0 iBⅡ他intemat汹al st8ndaId 0f medical imageB墨曲iv崦and co耻Ⅱ断ieation． W地the popularization 0f cyber-medical eqIlipI舱nt彻d tlle dev山pI耻nt of telemedicine system，DICOM3．O emerg鹧．II provides tlle i11terf如e啪dard锄d commllIIic舭kn pIotocol for d堪e他nt medioal imag．mg e砰lipmen协and t}I斑use碍．Medical I脚肾b船ed衄DICOMis widely usedin CT，MR and PACSiⅡtlle hospitaI．c蚰veningtllelnedie8l嘶haBed∞ DIc0M with Vc++i8 very irnportant妇medieal image technolo舒咖dy． Key珊rds：DIcOM；BMP；五咖城c吼vergi0Ⅱ (鳊辑胨簪峰) l上接第125页) 8ystem．The modd has tIle fbUowillg featLlres：The hIood circlllatory Bystem is h℃aled鹊舳illdependeIlt system iIl山e modd；nle inter∽d仰berween tIIe int哪al org叫8衄d tlle overaⅡr鹪ponB既0f circllla‘ory sy8tem i8锄ph幽ized．The descriptions 0f tlle ch耵acteristicB 0f tlle vaIjou8 compo唧协啦8implif|ed∞tllat few盯pa糟mete璐丑Ild le踯calcIllati衄 a比requm缸to devel叩tlIe phy8ical moclel witlI more e。Plich phy8iolo垂c Bi掣lincance．A better app加xiInation of tlIe咖e physical t蒯“g gystem is realized since t11e new model 8imulat髓tlle patll8 of blood flow dirI，clly．A8 a r皓lIlt，the e】【perirnen恒h删e pmved tllat tIle fnmhe吡dc modeb“g雎sub a【e corre8p蛳ding WitlIⅡle钯et re蚍b． Key word5：to“ani矗c斌heart test Bystel“；now path幽eT呻tical modeI；elastic ch删ber model (躺辑吕建斌) ˝ • ‰ ˚