第卷第期计算机应用218Vol.21,No.8年月20018ComputerApplicationsAug.,2001 ()文章编号:1001-9081200108-0145-02数据集与文件格式DICOMDCM1,31112全海英杨 源张歆东郭树旭刘景鑫,,,,(吉林大学电子工程系吉林长春 长春市中日联谊医院吉林长春1.,130023;2.,130031;)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春3.,130021 摘 要该文在介绍医学信息领域的一种通用的图像及数据通讯标准的基础上对:DICOM3.0,数据集和文件的组织形式进行了分析并且提出了在实际应用中对数据集的编DICOMDCM,DICOM解码接口的实施方案。 关键词医学图像文件格式:DICOM3.0;;中图分类号 文献标识码:TP311.52:A)数据元素字段2 前言1 随着信息技术的发展和计算机应用水平的不断提高新,一代医疗信息系统已逐步发展成为面向医疗服务集成医疗,信息、医学影象信息和医疗管理信息的综合化多媒体医院管图 数据集与数据元素结构1DICOM[3]理信息系统。一个数据元素由若干字段组成如图所示。它至少包含,1为了便于影象信息的共享和交流美国放射学会,三项内容数据元素标签、数据值长度、数据值体。字段仅:VR()和美国国家电器制造商协AmericanCollegeofRadiology,ACR出现于两类显式数据元素结构中。各字段的定义如下VR:()会联合制定NationalElectricalManufacturesAssociation,NEMA数据元素标签 一个无符号整数对按顺序排列16bits,(了医学数字图像通讯标准ACR/NEMADICOM3.0Digital包括群号码和元素号码。[1])其主要目的是为了ImagingandCommunicationsinMedicine,()值类型表述 是的字符串是数据元素的VR2Bytes,在各种医疗影象产品之间提供一致性接口以便更有效地在,值。已给定数据元素标签的在数据词典中有详细定VRVR[2,3]医学影象设备之间传输交换数字影象。目前世界上主,义。这两字节的用的默认字符集编码。VRDICOM要的医疗设备生产厂家都采用此标准作为医学影象设备的互()数据值长度 一个或取决于显式或隐式1632bitsVR[4]操作接口及医学影象数字接口。(无符号整数表明了准确的数据值体的长度按字节数目为,, 数据集2DICOM)偶数记录。此长度不包含数据元素标签、、值长度字段。VR()一个的长度字段表示未定义的数据值体长32bitFFFFFFFFH() 实体联系简称模型2.1-Entity-Relationship,E-R(度。未定义长度可能被用于为项目序列VRSequenceof概念模型是现实世界事物及其在信息世界的反映,)(类型的数据元素。
对于值类型为Items,SQOWOtherWord表达概念模型最常用的方法是实体联系方法。
DICOM-)()或的数据元素未定义长度则依赖StringOBOtherByteString,() 数据集2.2DataSet于传输句法协议。一个数据集描述了现实世界信息对象的一个实例。数据数据值体 其长度为偶数字节表明了数据元素的值。,()集由数据元素构成。数据元素是对对象属性DataElements该字段的数据类型是由数据元素的所明确定义。值多重VR值的编码。()性指定了该类型的数据值体中可包括ValueMultiplicity,VM)数据元素结构1的取值的数目。如果大于表明元素是多重取值的。未VM1,()数据元素是由数据元素标签唯一定义DataElementTag定义长度的数据值体通过序列定界项目界定。的。数据元素在一个数据集中按标签值逐渐增大的顺序存 文件3DCM放且除了嵌套数据集外任何一个数据元素在一个数据集中,,只出现一次。一个数据元素必为三种结构之一。其中两种结符合标准的文件通常后缀为大多数的图像DICOM.dcm,()构包含了数据元素
的值类型表述即VRValueRepresentation,处理软件中都不支持这种图像格式。因此了解文件格,.dcm()显式但是它们的值长度的表达是不一样VRExplicitVR],式的详细内容对于读写及其它处理都是十分必要的。(的。另外一种结构不包含数据元素的即隐式VRVRImplicit文件格式提供了一种在一个文件中封装数据集DICOM)(。这三种结构都包含了数据元素标签、数据值长度VRValue的方法。这个数据集体现了一个与相联系的DICOMIODSOP)()、数据值体。LengthValueField实例它被放置在文件元信息之后。每一个文件包括,DICOM ()() 作者简介全海英讲师博士研究生主要研究方向医学信号与图像处理、小波分析 杨源硕士研究生主要研究方:1971-,,,:;1976-,,()()向数字图像处理 张歆东硕士主要研究方向多媒体、信号处理 郭树旭教授博士研究生主要研究方向多媒体、数:;1970-,,:;1959-,,,:()字图像处理与传输、小波分析、微波通讯 刘景鑫工程师主要研究方向医学影像设备学;1967-,,:.
计算机应用年2001146 一个单独的实例。基于数据词典建立一个包含数据元素标签、名称、、SOP,VR的表以便完成必要的查询。例如通过标签查找数据元文件元信息包含了被封装数据集的标识信息。这个文件VM,()素的名称含义、、。VRVM头顺次包括了的文件序言的前缀和128Bytes,4BytesDICOM()在解析一个文件或是一个数据集时可以以标签为标,文件元元素。识读出感兴趣的数据元素并将该数据元素作为,,文件序言是用于应用简介或详细说明的固定长度数据()或其某一派生类的一个对象来处理必要时改CDataElement,段它不象数据元素那样有标签和值长度字段无内,DICOM,写数据元素的值体再由类完成对文件的数据组织,CDataSet容时所有的字节为。前缀包含了字符串“”一般用,00HDICM, 和写操作。这判别是否是一个文档。文件元元素是一些4BytesDICOM ()象素数据元素应用于图形图像数据编码和7FE0,0010具备数据元素结构的元素体包括了文件元信息版本、媒体存,数据交换中。这个元素与其它一些数据元素相关例如图像,储类、传输句法等等。SOPUIDUID()()()的行数、列数、帧数等等。0028,00100028,00110028,0008(文件元信息后是一个数据集其中可以含括其它嵌套的 多种位深的象素数据编码情况不同。象素的结构包括位分配)数据集。在读写时应遵循数据集的相关定义。由于DICOM()()()()、位存储、BitsAllocated0028,0100BitsStored0028,0101隐式的数据元素结构在实际应用中较为常见我们以此VR,()()()最高位。每一个象素单元的HighBit0028,0102PixelCell为例。值代表了一个象素的抽样值。象素单元的大小由位分配(例如从一个文件中提取出三段原始数据均以十六DCM()()指明。位存储确定了象素抽样值的0028,01000028,0101)进制数表示。()()实际位深。最高位指明了位存储的0028,01020028,0101从文件中第到第1284Byte1295Byte:()最高顺序位在位分配指定的有关存储空间中的0028,01002800000004000000E4000000;位置。它用于描述象素数据编码方法并能被解析。例如在,从文件中第到第1326Byte1335Byte:()一个分配了的一个象素数据中位存储为16bits2Bytes,28001000020000000002;第位被指定为最高位那么每一个象素抽样用一个12bits,15,从文件中第到第1336Byte1345Byte:位的字来编码其中有不用作象素数据。16,4bits。28001100020000000002()(象素数据元素中的象素数据可以以自然未7EE0,0010查阅有关数据字典的文档从第开始前DICOM,1284Byte)()压缩格式或标准之外定义的封装例如压缩格式来DICOM()(四字节对应代表群长度该群内包含若干Tag:0028,0000,传输。对于自然格式对影像图像的存储一般采用位图格式,,)同一类别的从属数据元素下面四字节对应双字
的值为;4,对图像从左上到右下按行进行存贮。提供了通过封装DICOM()即该数据值体的长度为为一个双字数据值体表明该群4;格式支持图像压缩格式和图像压缩格式的机制。JPEGRLE的长度为即十进制的。从第始前四字节对如前对数据集读取的方法可以获得图像的相关信息和E4,2281326Byte,()象素数据。在此基础上构造图像模块基类然后应代表影象图形的行象素数下面四字节,CImgModule,Tag:0028,0010,;针对不同的图像类型派生不同的模块类例如模块类、,,CT对应双字的值为即该数据值体的长度为数据值体指明2,2;模块类等。
这样就可以通过对基类虚成员函数的过载MR,了该图像每行有个象素。类似地
从第二段数据我们可512,,来完成一定的功能。例如基类提供公有的图像信息解析虚,以了解到该图像每列有个象素。512函数完成对通用属性的加载和对象素数据元素编解码多种,()数据元素可划分为若干个数据群按照这种模式组织在机制的支持派生类通过过载这个函数添加特有的模块属性;,一起加上文件元信息就形成了文件。的这种,DICOMDICOM和对一些已有属性的赋值。当然还应提供其它成员函数完,标签式结构特点是可灵活组织兼容性强便于记录与查询。,,,成诸如图像处理、显示等功能。表 隐式的数据元素1VR 结语5元素标签数据值长度数据值体群号码为包含数据值的偶比特元素号码为自标准发布以来很多数字医学成像设备具DICOM3.0,32-bit长度类型依据数据,16-bit16-bit无符号整数备了接口为、远程医疗以及图像的后处理、三DICOM,PACS词典中指定的无符号整数无符号整数VR维可视化等提供了良好的支持。本文简要分析了格式DCM“值长度”指定2bytes2bytes4bytes的医学影象文件中关键的图像信息及其读取方法文件中的,长度或未定义其它信息如病人姓名等信息的获取采用同样的方法即可不,,再赘述。 文件的存取与图形图像数据编码4DCM参考文献在实际应用中根据标准对某种特定的设备作,DICOM() [1]DigitalImagingandCommunicationsinMedicineDICOMBasedStandard-1999[EB/OL].NationalElectricalManufacturers数据集的编解码接口不但可以简化接口还能提高执DCM,,Association,ftp://medical.nema.org/medical/dicom.行效率。 童明杰胡大可认知医学数字图像通讯标准国[2],.-DICOM[J].考虑到数据流的组成我们在具体实施中构造了基类,,()外医学生物医学工程分册,1999,225:303-307.和分别涵括了数据元素、数据集的基本CDataElementCDataSet 贾克斌沈波实现医学影象存档和传输系统中的若干关键技[3],.特征属性然后针对不同的情形作派生类。具体地说每一个,,()()术中国图象图形学报[J].,2000,5A7:539-544.()文件可以看作一个类或其派生类的对象来处DCMCDataSet() 戴星辉浅谈标准世界医疗器械[4].DICOM3.0[J].,1997,32:理。21-23.
DICOM数据集与DCM文件格式
