多 媒 体 技 术 张 　华 :DICOM 医学图像格式转换的研究 DICOM 医学图像格式转换的研究 张 　华 (福州大学 物理与信息学院 　福建 福州 　350002) 摘 　要 :分析的了 DICOM 医学图像的格式 ,在此基础上把单帧的 DICOM 图像转换为常用的 BMP 图像格式 ,这种转换 是有意义的 ,可便于许多常用图像处理工具进行 DICOM 图像的显示 ;对于有相关性的多帧 DICOM 图像 ,可以合成流媒体 文件 。对于单帧 DICOM 文件在转换过程中采用了加窗技术 ,使用不同的加窗技术可以突出需要的图像细节 ;对于流媒体文 件 ,现在有很多成熟的格式 ,总结这些格式的规律 ,给出了其合成和显示的主要算法流程 。 关键词 :DICOM ;BMP ;媒体文件 ;加窗 中图分类号 : TN919. 8 　　　　　文献标识码 :A 　　　　　文章编号 :1004 373X(2006) 16 062 02 Conversion of DICOM Medicine Images′Format ZHAN G Hua (College of Physics and Info rmation Engineering ,Fuzhou University ,Fuzhou ,350002 ,China) Abstract : Firstly this article analyses the form of DICOM medicine images ,and in this foundation ,transforms the single frame DICOM image into the BMP image form commonly used. The transformation is significant because it is easy to display the DICOM images on many commonly used imagery tools. The relevant multi f rames DICOM images may be synthesized in to stream media file. In the p rocess of transforming the single f rame DICOM image ,the adding windows technology is to be used. Different adding windows technology can extrude the details needed. Now there are many mature media file′forms. This article summarizes these forms and produces the main algorithm flow of synthesis and display. Keywords :DICOM ;BMP ;media file ;adding windows 　　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 ,这就需要对图像进行存档和传输 ,为此必须解决的技 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 ,这就是 DICOM 3. 0 标准。他是由美国 放射学会和美国国家电器制造协会于 20 世纪 90 年代中 期联合推出的 ,但他是专用的格式 ,将研究他和常用图像 格式的转换 ,便于许多常用图像处理工具进行 DICOM 图 像的显示 ,这是一个很有意义的工作。 1 　D ICOM 文件格式 DICOM 文件是指按照 DICOM 标准而存储的医学文 件 ,一般由一个文件头和一个数据集合组成。如图 1 所示。 图 1 　DICOM 文件格式 收稿日期 :2006 基金项目 :卫生部科学研究基金 - 福建省卫生教育联合公关 22 02 计划资助项目 ( W KJ 2005 2 010) 26 DICOM 文件头包含了标识数据集合的相关信息。文 件头的最开始是文件前言 ,他由 128 字节的 00 H 组成 ,接 下来是 DICOM 前缀 ,他是字符串“DICM”,另外还包括其他 信息。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。DICOM 数据元素的组成如图 2 所示。 图 2 　DICOM 数据元素组成 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惟一表示 ; VR 指明了该数据元素 中的数据是哪种类型的 ;数据长度指明该数据元素数据域 中数据的长度 ;数据域中包含了该数据元素的数值。 2 　BMP 文件格式 BMP 图像文件格式是微软公司为其 Windows 环境设 置的标准图像格式 ,已经成为 PC 机上的流行图像文件格 式 。BMP 图像文件的结构可以分为 4 个部分 :BMP 文件 头 、BMP 信息头 、调色板以及图像数据 。BMP 文件头含 有 BMP 文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息 ; BMP 信息头用于说明位图的尺寸等信息 ; 调色板用于说 

《现代电子技术》2006 年第 16 期总第 231 期 　 嵌入式与单片机 明位图中的颜色 ;图像数据记录了位图的每一个象素值 , 记录顺序在扫描行内是从左到右 ,扫描行之间是从下到 上 。具体的信息可以参考有关资料 。 找到灰度最大值 max 和最小值 min ,设置窗 W = max - min ,窗位 C = ( max - min) / 2 。通过线性变换可以得到的 一幅核磁共振图像如图 3 (a) 所示 。 3 　单帧 DICOM 图像的显示 DICOM 的图像数据是以字为单位存储图像数据 ,因 此计算机系统不能直接支持该图像文件的显示 ,要想显示 DICOM 图像文件 ,必须进行数据转换处理 。本文是把 DI COM 图像转换为 BMP 格式显示 ,使用的编程工具是 Vis ual C + + 6. 0 。在转换过程中需要注意下面 2 个问题 : (1) 很多 DICOM 图像是以字来存储一个象素 ,但是 很多情况并不是使用 16 位 ,例如核磁共振图像一般使用 12 位表示一个象素。 (2) 传输语法规定了 DICOM 文件中字节的排列格 式 ,如果字节的排列格式为 BIG ENDIAN ,则需要将以字 为单位存储的图像数据进行高低字节转换 。 用二进制打开一幅 DICOM 文件可以看到如下的代 码(十六进制表示) 28 00 11 00 55 53 02 00 00 01 其中 00280011 是图像高度的标签 ( 注意他在内存中的存储顺 序) ,55 53 是 VR 数据描述 ,02 00 表示数据长度要用 2 个 字节来表示(要注意高低字节的互换) ,00 01 表示图像的 高度(值为 256) 。按照同样的方式可以取出图像的高度 、 宽度和每个象素所需的位数等信息 ,一些常用的标签如 下 :00280010 图像的宽度 ; 00280100 每个象素的位数 ; 00280101 象素的有效位数 ; 00281050 窗位 ; 00281051 窗 宽 ;7 FE00010 标志象素数据的起始位置 。 DICOM 图像以字来存储一个象素 ,那么把该数据转 存为 BMP 图像的数据(以字节为单位存储一个象素) 时需 要进行灰度值的变换 ,这主要是通过加窗来完成的 。加窗 是指通过限定一个窗口 ,将窗口区域的图像数据转换到显 示器的最大显示范围内 ,高于或低于窗口上下限的图像数 据则分别设置为最高或最低的显示值 。这样通过动态地 调节窗口的窗宽和窗位可以观察到医学图像的全部信息 。 加窗方法一般有以下 2 种 : (1) 线性加窗 变换公式如下 : 0 ; V < C - W 2 G( V ) = gm W ( V + W 2 - C) ; C - W 2 ≤V ≤ C + W 2 gm ; V > C + W 2 其中 V 表示 DICOM 图像的图像数据 ; G( V ) 为 BMP 图像 的灰度值 ; W 为窗宽(显示图像的范围) ; C 为窗位 ( 显示区 域的中心位置) ; gm 是 BMP 图像灰度值的最大值 。如果 DICOM 文件中未标记窗宽窗位 ,此时应该在整个图像内 (2) 非线性加窗 非线形变换的方法比较多 ,在这里采用对灰度进行对 数变换 ,变换方程如下 : G( V ) = 255 ×log( V + 1) / log (V max) 我们可以得到图 3 ( b) 。 图 3 　核磁共振图像 4 　多帧 D ICOM 图像 DICOM 图像采集的往往是单帧图像 ,有时需要把多帧 的相关图像合成连续的流媒体文件 ,对于流媒体来说实现其 合成和显示。常见的流媒体格式主要有实现图像压缩的 MPEG 1 ,MPEG 2 和 MPEG 4 等格式 ,对于非压缩的图 像格式主要就是 AVI 格式 ,当然也可以是自己定义的格式 , 下面研究非压缩的 MOV 图像格式的合成和播放算法。 4. 1 　流媒体文件的合成 所有的流媒体的格式基本是都是如图 4 的形式 : 图 4 　流媒体基本格式 文件头部分是图像的整体信息 ,包括图像的高 、宽、帧 数 、速率、象素的表示等 。图像信息部分就是图像的具体 内容 ,如果是非压缩宿图像 ,就是每帧图像的灰度值 ,如果 是压缩的图像 ,则就是按照压缩算法得到的图像信息 ;这 里采用的是非压缩的格式。合成算法如图 5 所示 。 4. 2 　流媒体文件的显示 流媒体的显示是合成的逆过程 ,根据不同的合成格 式 ,会有不同的显示方式 ,对于非压缩的图像其显示流程 如图 6 所示 。 5 　结 　语 本文主要分析 DICOM 医学图像的显示 ,对单帧的图像 转换为 BMP 格式显示 ,在转换过程中又采用了加窗技术进 行其灰度的变换。对于有相关关系的多帧 DICOM 图像讨论 了把其合成流媒体的问题 ,主要是其合成和显示的流程。 (下转第 66 页) 　 36 

2 　　可以看到 ,在硬件能够支持的情况下 ,C HMM 的识别 率比 D HMM 有很大的提高 ,同时识别速度也完全可以满 足使用要求 。 4 　结 　语 语音识别技术发展到今天 ,特别是中小词汇量非特定 人语音识别系统识别精度已经大于 98 % ,对特定人语音 识别系统的识别精度就更高 。这些技术已经能够满足通 常应用的要求 。由于大规模集成电路技术的发展 ,这些复 杂的语音识别系统也已经完全可以制成专用芯片 ,大量生 产 。一些用户交机、电话机、手机已经包含了语音识别拨 号功能 ,还有语音记事本 、语音智能玩具等产品也包括语 音识别与语音合成功能 。人们可以通过电话网络用语音 识别口语对话系统查询有关的机票、旅游、银行信息 ,并且 取得很好的结果 。可以预测在近 5～10 年内 ,语音识别系 统的应用将更加广泛。 参 　考 　文 　献 [ 1 ] 易克初 ,田斌 ,付强. 语音信号处理 [ M ]. 北京 :国防工业出 版社 ,2000. [ 2 ] 姚 天 任. 数 字 语 音 处 理 [ M ]. 武 汉 : 华 中 科 技 大 学 出 版 社 ,2002. [ 3 ] 张雄伟 ,陈亮 ,杨吉斌. 现代语音处理技术及应用 [ M ]. 北 京 :机械工业出版社 ,2003. [ 4 ] Gales M J F , Young S J . Robust Continuous Speech Recog nition U sing Parallel Model Combination [ J ]. IEEE Trans actions on Speech and Audio Processing , 1996 , 4 ( 5 ) : 352 359. [ 5 ] Yao K S ,Bertram E Shi , Fung P , et al . Log Add Approxi mation On line Noise Compensation Method Adopting Ro bust Decision Rules for Robust Digit s Recognition [J ]. Chi nese Journal of Electronics ,2000 ,9 (3) :278 283. 参 　考 　文 　献 [ 1 ] 张益贞 ,刘滔. Visual C + + 实现 MPEG/ J PEG 编解码技术 [ M ]. 北京 :人民邮电出版社 ,2004. [ 2 ] 何斌 ,马天予. Visual C + + 数字图像处理 [ M ]. 北京 :人民邮 电出版社 ,2001. [ 3 ] National Electrical Manufacturers Association Digital Ima ging and Communications in Medicine (DICOM) . [ 4 ] 肖振国 ,田心. 医学图像无损压缩与有损压缩技术的进展 多 媒 体 技 术 苗 　苗等 : HMM 在语音识别系统中的应用 C HMM 的识别系统。通过比较发现 ,对于嵌入式平台而 言 ,实现 C HMM 识别系统的关键在于芯片有足够运算太 多的增加。因为词条模型存储在 ROM 中 ,在匹配计算时 是按条读取的。 图 2 　D HMM 识别流程 3. 3 　识别性能 使用该识 别算 法 分 别 对 11 词 的 汉 语 数 码 和 一 个 59 词的命令词集做了实际识别测试 ,识别率令人非常满 意 ,如表 1 所示 。 表 1 　汉语数码识别率 特征矢量维数 识别率 识别速度 (11 词) 模型大小 (1 个词条) 码本 D HMM 24 93. 40 % 10 ms 1. 5 kB 6 kB CHMM 27 98. 28 % 50 ms < 5. 5 kB 无 对于 59 词命令词集的识别 ,还增加了静音模型 。由 于基线的识别率已经很高 ,所以静音模型的加入对于识别 率的进一步提高作用不大 ,如表 2 所示。但静音模型的加 入可以降低对端点判断的依赖 。这在实际使用中对系统 的稳健性有很大的提高 。 表 2 　59 词命令词集识别率 浮 　点 定 　点 无静音模型 98. 59 % 98. 28 % 有静音模型 98. 83 % 98. 55 % (上接第 63 页) 　图 5 　合成算法流程图 图 6 　非压缩图像显示流程图 [J ]. 国外医学生物医学工程册 ,2002 ,25 (2) :55 58. 作者简介 　张 　华 　男 ,1979 年出生 ,信息与信息处理研究生 。 66