背景：

? ? ? ? 本專欄“DICOM醫學圖像處理”受眾較窄，起初只想作為自己學習積累和工作經驗的簡單整理。前幾天無聊瀏覽了一下，發現閱讀量兩極化嚴重，主要集中在“關于BMP（JPG）與DCM格式轉換”和“DICOM 通訊協議”，尤其是許久前的第一篇博文DCMTK開源庫的學習筆記1：將DCM文件保存成BMP文件或數據流（即數組）。因此在2014年底前打算寫幾篇關于DCM格式轉換的文章，此次主要聚焦“如何將BMP、JPG等常規圖像保存成DCM文件”，以DCMTK庫為基礎，給出簡單的實例。

? ? ? ? 這幾篇博文采用倒敘的方式，先給出可直接運行的源碼，然后重點講解其中易犯的錯誤，最后是知識點補充。

利用DCMTK實現Multi-BMP存入DCM：

? ? ? ? 源碼以DCMTK為基礎，思路參照DCMTK的img2dcm工具包，依賴庫包含：netapi32.lib; wsock32.lib; ofstd.lib; oflog.lib; dcmimgle.lib; ijg8.lib; ijg12.lib; ijg16.lib; dcmdata.lib; dcmimage.lib; dcmjpeg.lib; dcmnet.lib; zlib.lib;libi2d.lib;（【注】：libi2d.lib庫是用于導入BMP文件的）

源碼如下：

?

[csharp]?view plaincopy print?

//?DcmPixelDataTest.cpp?:?定義控制臺應用程序的入口點。??

//??

?

#include?"stdafx.h"??

#include?"dcmtk/config/osconfig.h"??

#include?"dcmtk/dcmdata/dctk.h"??

#include?"dcmtk/dcmdata/dcistrmf.h"??

#include?"dcmtk/dcmdata/libi2d/i2dbmps.h"??

#include?"DicomUtils.h"??

#include?<direct.h>??

??

int?_tmain(int?argc,?_TCHAR*?argv[])??

{??

????OFCondition?status;??

??

????DcmFileFormat?fileformat;??

????DcmDataset*?mydatasete=fileformat.getDataset();??

????DicomUtils::AddDicomElements((DcmDataset*&)mydatasete);??

????Uint16?rows,cols,samplePerPixel,bitsAlloc,bitsStored,highBit,pixelRpr,planConf,pixAspectH,pixAspectV;??

????OFString?photoMetrInt;??

????Uint32?length;??

????E_TransferSyntax?ts;??

????char*?mydata=new?char[1024*1024*10];??

????memset(mydata,0,sizeof(char)*1024*1024*10);??

????char*?tmpData=mydata;??

????char?curDir[100];??

????getcwd(curDir,100);??

????//循環添加4張圖片??

????for(int?i=0;i<4;++i)??

????{??

????????OFString?num;??

????????char?numtmp[100];??

????????memset(numtmp,0,sizeof(char)*100);??

????????sprintf(numtmp,"%s\\test\\%d.bmp",curDir,i+1);??

????????OFString?filename=OFString(numtmp);??

????????I2DBmpSource*?bmpSource=new?I2DBmpSource();??

????????bmpSource->setImageFile(filename);??

??

????????char*?pixData=NULL;??

????????bmpSource->readPixelData(rows,cols,samplePerPixel,photoMetrInt,bitsAlloc,bitsStored,highBit,pixelRpr,planConf,pixAspectH,pixAspectV,pixData,length,ts);??

????????memcpy(tmpData,pixData,length);??

????????tmpData+=length;??

??

????????delete?bmpSource;??

????};??

??

????mydatasete->putAndInsertUint16(DCM_SamplesPerPixel,samplePerPixel);??

????mydatasete->putAndInsertString(DCM_NumberOfFrames,"4");??

????mydatasete->putAndInsertUint16(DCM_Rows,rows);??

????mydatasete->putAndInsertUint16(DCM_Columns,cols);??

????mydatasete->putAndInsertUint16(DCM_BitsAllocated,bitsAlloc);??

????mydatasete->putAndInsertUint16(DCM_BitsStored,bitsStored);??

????mydatasete->putAndInsertUint16(DCM_HighBit,highBit);??

????mydatasete->putAndInsertUint8Array(DCM_PixelData,(Uint8*)mydata,4*length);??

????mydatasete->putAndInsertOFStringArray(DCM_PhotometricInterpretation,photoMetrInt);??

????//mydatasete->putAndInsertString(DCM_PlanarConfiguration,"1");??

????status=fileformat.saveFile("c:\\Multibmp2dcmtest.dcm",ts);??

????if(status.bad())??

????{??

????????std::cout<<"Error:("<<status.text()<<")\n";??

????}??

????return?0;??

}??

代碼中的DicomUtils類是一個方法類，提供了一個靜態方法AddDicomElement構造DICOM基本元素，代碼如下：

?

[csharp]?view plaincopy print?

#include?"DicomUtils.h"??

??

??

DicomUtils::DicomUtils(void)??

{??

}??

??

??

DicomUtils::~DicomUtils(void)??

{??

}??

void?DicomUtils::AddDicomElements(DcmDataset*&?dataset)??

{??

????//構建測試數據??

??

????/*??添加患者信息??*/??

????dataset->putAndInsertUint16(DCM_AccessionNumber,0);??

????dataset->putAndInsertString(DCM_PatientName,"zssure",true);??

????dataset->putAndInsertString(DCM_PatientID,"2234");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_PatientBirthDate,"20141221");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_PatientSex,"M");??

??

????/*??添加Study信息???*/??

????dataset->putAndInsertString(DCM_StudyDate,"20141221");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_StudyTime,"195411");??

????char?uid[100];??

????dcmGenerateUniqueIdentifier(uid,SITE_STUDY_UID_ROOT);??

????dataset->putAndInsertString(DCM_StudyInstanceUID,uid);??

????dataset->putAndInsertString(DCM_StudyID,"1111");??

??

??

????/*??添加Series信息??*/??

????dataset->putAndInsertString(DCM_SeriesDate,"20141221");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_SeriesTime,"195411");??

????memset(uid,0,sizeof(char)*100);??

????dcmGenerateUniqueIdentifier(uid,SITE_SERIES_UID_ROOT);??

????dataset->putAndInsertString(DCM_SeriesInstanceUID,uid);??

????/*??添加Image信息???*/??

????dataset->putAndInsertString(DCM_ImageType,"ORIGINAL\\PRIMARY\\AXIAL");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_ContentDate,"20141221");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_ContentTime,"200700");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_InstanceNumber,"1");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_SamplesPerPixel,"1");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_PhotometricInterpretation,"MONOCHROME2");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_PixelSpacing,"0.3\\0.3");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_BitsAllocated,"16");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_BitsStored,"16");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_HighBit,"15");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_WindowCenter,"600");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_WindowWidth,"800");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_RescaleIntercept,"0");??

????dataset->putAndInsertString(DCM_RescaleSlope,"1");??

??

??

}??

問題分析：

1）文件格式錯誤：

? ? ? ? 我在方法類DicomUtils中默認添加的SamplePerPixel標簽值為1，如果最終讀取完像素數據（即readPixelData函數調用完）未重新寫入BMP相應的SamplePerPixel字段，會引發文件格式錯誤，在SanteSoft DICOM Editor軟件中打開彈出如下錯誤：

? ? ? ? 利用DCMTK自帶的dcmdump.exe工具分析結果如下：

? ? ? ? 由此可以看出像素數據讀取失敗。

2）圖像信息顯示錯誤：

? ? ? ? 上圖是正確圖像，下圖是由于Photometric Interpretation字段寫入錯誤導致的，靜態類DicomUtils中默認的Photometric Interpretation值為MONOCHROME2，修改為I2DBmpSource中readPixelData函數返回的photoMetrInt參數后圖像數據顯示正確，如下圖所示：

?

3）圖像色彩顯示錯誤：

? ? ? ? 在靜態類DicomUtils中并未添加Planar Configuration字段，因此DCMTK自動填充該字段為0，如果我們修改為1，會出現圖像色彩錯誤，如下圖：

BMP格式：

? ? ? ? 關于BMP格式介紹的博文很多，可參考http://blog.csdn.net/zhandoushi1982/article/details/5196017或者http://blog.csdn.net/gwwgle/article/details/4775396。BMP文件數據主要有以下幾部分組成：1）文件頭，即結構BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER，類似于DCM中的DcmMetaInfo；2）圖像描述信息塊，該部分記錄了圖像信息塊的大小、圖像的寬度、高度、圖像通道數（即Plane）、像素位數（即后面DICOM標準中的SamplesPerPixel）、圖像壓縮方式、圖像數據區大小等等；3）顏色表，即調色板。該部分與DICOM標準中的COLOR PALETTE，隨著像素位數不同顏色表大小也不同，當像素位數為24或更大，即SamplesPerPixel=3時，像素數據本身就可以代表顏色，因此不需要顏色表；4）圖像數據區，即文件中存儲的真正的像素信息。【注】：這里有一個坐標轉換，標準的BMP文件像素存儲順序是由左到右、由下到上，即坐標原點為圖像左下角；而DICOM標準存儲順序為從左到右，從上到下，坐標原點為圖像左上角，因此在自己讀取時需要進行反轉。

獲取BMP圖像信息方法：

1）直接讀取二進制

? ? ? ? 了解了BMP文件的具體格式，可以利用常用的二進制操作方式，直接從文件中提取像素數據。這種代碼網上也很多，可參考：http://www.jb51.net/article/56274.htm。

2）DCMTK庫

? ? ? ? DCMTK庫中的I2DBmpSource類是專門用來解析BMP文件的，并且提供了BMP到DICOM數據格式的轉換。具體的使用可參照我上面的實例，也可參考DCMTK給出的img2dcm工具包源碼。?

3）CxImage第三方庫

? ? ? ? CxImage是一款免費的、優秀的圖像操作類庫，可以快捷的存取、顯示、轉換各種圖像，例如BMP、GIF、ICO、TGA、JPEG、PCX、PNG、TIFF、MNG、RAS等等；CxImage使用簡單，文檔詳細，只有一個API接口文件；支持Windows、Linux和Unix等多平臺，支持32位和64位。

? ? ? ? 關于CxImage的復雜使用，可參見CodeProject中大神的博文：http://www.codeproject.com/Articles/1300/CxImage。

? ? ? ? 另外我在博文DCMTK開源庫的學習筆記1：將DCM文件保存成BMP文件或數據流（即數組）中給出的源碼是結合了CxImage和DCMTK兩種開源庫，這也是常見的一種組合方式，具體細節可參考我的GitHub上的源碼。

DICOM文件格式：

1）Samples Per Pixel：

? ? ? ? 標簽為(0028,0002)，具體的介紹在DICOM3.0標準第3部分的附錄C7.6.3.1。含義表示【the number of separate planes in this image】，就像PhotoShop中的通道，每個通道表示一種顏色（除了RGB三個通道以外，也會存在第四個通透性通道）。對于灰度圖像（monochrome或gray）和顏色表圖像（palette，就是BMP格式中介紹的有調色板的BMP文件），該標簽值為1，RGB圖像或其他色彩模式圖像，該標簽值為3。本實例中使用的BMP圖像是RGB格式的，因此SamplePerPixel=3，起初的文件格式錯誤就是由于該字段設置為1所致。

2）Photometric Interpretation：

? ? ? ? 標簽為(0028,0004)，具體介紹在DICOM3.0標準第3部分的附錄C7.6.3.1.2。該字段常見的值有MONOCHROME1、MONOCHROME2、PALETTE COLOR、RGB，其中MONOCHROME1和MONOCHROME2表示單通道灰度圖像，只是兩者對黑色和白色的映射相反而已；PALETTE COLOR就是BMP中提到的調色板圖像，此時需要SamplesPerPixel字段為1,；RGB是常見的R（紅）、G（綠）、B（藍）三通道彩色圖像，此時SamplesPerPixel字段值為3，這就是我們實例中使用的圖像。除此以外DICOM3.0標準中還給出了YBR_FULL、HSV、ARGB、CMYK等方式，此處就不詳細介紹了。

3）Planar Configuration：

? ? ? ? 標簽為(0028,0006)，具體介紹在DICOM3.0標準第3部分附錄C7.6.3.1.3。當Samples Per Pixel字段的值大于1時，Planar Configuration字段規定了實際像素信息的存儲方式，具體如下：

?

最終結果：

? ? ? ? 博文中實例代碼最終在C盤根目錄生成Multibmp2dcmtest.dcm文件，利用Sante DICOM Editor打開可以順利看到文件中包含了我們插入的四張bmp圖像，如下圖：

?

? ? ? ? 至此將多幅BMP圖像寫入DCM文件的任務順利完成了，其實將多幅圖像寫入DCM文件與寫入單幅BMP圖像是完全相同的，只需要將多張BMP圖像（此時要求每張BMP圖像的寬度和高度相同）像素數據首尾相接的寫入DCM中的PixelData標簽下，即(7FE0,0010)；此時將NumberofFrames標簽賦值為圖像張數，DCM文件編輯器就可自動識別提取各張圖像。

源碼：

百度網盤：http://pan.baidu.com/s/1dDrhHlR

GitHub：https://github.com/zssure-thu/CSDN/tree/master

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的DICOM医学图像处理：DICOM存储操作之“多幅BMP图像数据存入DCM文件”的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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