基于Matlab的批量转换DICOM格式CT序列图像的实现

时间:2022-05-29 19:05:02 公文范文 浏览次数:

检查和图像等信息[3]。DICOM图像文件结构主要由文件头和数据集合两大部分组成。文件头前128个字节通常为00H,然后是4个字节的16进制代码代表字符串“DICM”的文件前缀,这是判断该文件是否为DICOM文件的关键。数据集由数据元素按一定顺序组成,它既包含了与成像实例相关的数据,如病人姓名、成像方式、图像大小等;又包括了成像实例的图像像素数据。数据元素结构由标签(Tag)、数据表示(VR)、数据长度(VL)和数据(V)四个字段组成。Tag是数据元素的标记号,每个标签有特定的含义,分为组号和元素号。表1给出了几个与图像信息有关的数据元素标签;VR是对数据元素中数据的类型表示,如字符型、整型、浮点型等;VL是指该数据元素中数据的字节长度;V主要表示数据元素的取值。以图像数据元素为例,(7FE0,0010)表示图像数据元素的Tag字段,后面紧跟四个字节的VR字段和四个字节的VL字段,然后图橡像素数据依据VR字段的不同按非压缩方式或压缩方式存储构成数据段。

3 DICOM格式CT序列图像的批量转换方法

由于美国MathWorks公司的Matlab软件在图像处理和可视化方面功能强大,编程语言简洁、高效,并具有强大的矩阵运算能力,因此,该文采用Matlab R2016b对CT序列图像进行了批量转换,转换方法流程见图1。

3.1 读取DICOM图像文件元信息和初始化相关参数

根据前面介绍的DICOM图像格式可知,有关图像成像信息的数据元素包含了图像文件元信息的重要参数,如患者姓名、序列号、成像方式、图像大小等,它位于128字节的文件头之后,图像像素数据元素之前;这些参数对于后续的图像转换必不可少,但一般情况下不能直接读取。Matlab图像处理工具箱提供了相应的函数“dicominfo(filename)”,通过它可以获取图像文件名、图像大小、像素字节数、窗宽、窗位等信息;根据这些信息初始化图像行数、列数、截距、斜率,以及窗宽和窗位等参数。图2给出是C盘文件夹“se2”下的IM1.dcm图像文件元的部分信息。

3.2 批量读入DICOM图像数据

“dicomread(filename)”是DICOM图像的读入函数[4],可获取指定文件“filename”的DICOM图像像素数据。该文为了批量转换文件夹下CT序列图像的格式,用循环结构依次读入序列图像文件。这些文件的文件名是由字符串“IM”加上CT扫描层序号构成。下面是相应的程序段代码,se2文件夹下序列图像被依次读入,其中省略部分是指相应的转换、调窗处理和格式转换等。

3.3 图像数据转换和调窗处理

在DICOM图像读取过程中,其原始数据是重建后数据,并不是标准的CT值,必须经过转换生成CT值数据;然后再通过对CT值的調窗处理,将动态范围很大的CT值数据映射到显示器设备的灰度级范围(一般为0~255),从而产生图像的最佳显示效果[5]。

首先读取DICOM文件元信息(0028,1052)的rescale intercept(截距)和(0028,1053)的rescale slope(斜率)参数,通过下面公式计算得到CT值HU:

HU=dicpixel*slope+intercept

其中dicpixel為DICOM图像的原始数据,slope为转换斜率,intercept为转换截距。接着进行调窗处理。该文进行的是线性调窗处理,该方法实现简单,效果满足要求,其数学表达式如下:

其中dcm是调窗处理后图像像素数据矩阵,截距、斜率、窗宽、窗位参数信息由“dicominfo(filename)”函数获得(见3.1节),具体取值分别是-1024,1,400,40。

3.4 图像格式的转换和保存

为了将图像调窗处理后的图像数据,保存成Windows操作系统中所支持的通用图像格式如JPG,BMP和RAW等,并实现图像格式的批量转换;Matlab实现起来十分非常方便,只需要简单的几条语句就可完成,具体如下,将下面的格式转换和保存语句分别放到3.2节程序段省略部分的最后位置即可。

(1) JPG格式的转换和保存。

4 结果和讨论

利用该文介绍的方法,将GE 公司8排螺旋CT机上采集的口腔颌面部CT序列图像,进行了图像格式的批量转换,下面给出了该序列中连续10帧DICOM图像的JPG格式转换后效果(如图3所示)。

从CT机上直接获得的DICOM序列图像文件,一般无法在Windows系统的图像处理平台上直接操作和处理,因此,有必要将它们转换成通用的图像格式文件。当前,某些图像软件,如Photoshop CS3虽然可以实现单幅DICOM图像的格式转换,但转换步骤复杂;当完成DICOM序列图像的转换时,工作量相当大;为此该文提出了基于Matlab的DICOM序列图像多格式批量自动转换方法。该方法具有转换效率高,实现方法简单,转换后显示结果好的特点,在临床医学研究中有一定的应用和推广价值。

参考文献

[1]Digital Imaging and Communicotions in Medicine[EB/OL].http://dicom.nema.org/DICOM/about-DICOM.html.

[2]王鸣鹏.医学影像技术学(CT检查技术卷)[M].北京:人民卫生出版社,2012.

[3]魏军,刘荣鑫,宋国兴,等.DICOM图像文件解析及程序设计[J].济南大学学报:自然科学版,2007,21(3):215-218.

[4]高向军,田联房,王立非,等.利用Matlab实现医学图像处理与分析[J].计算机应用研究,2008,25(6):1747-1749.

[5]王光飞,刘杰,刘文.DICOM医学图像的调窗技术及DIB显示[J].医疗装备,2005,18(8):1-5.

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