DICOM资料整理Word文件下载.docx

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CS

1

M

其中，（0010,0010）病人姓名，（0010,0040）病人性别；

二：

关于计算机的一些基础知识回顾

（1）二进制

计算机是二进制的，用0、1表示。

一个bit就是一个数字，0或者1。

1byte=8bit。

一个byte的数据有（2^8=256）种可能，取值范围为0~255。

计算机存储、读写二进制数据都是以byte为单位的，如果要存储13bits的数据，计算机就得分配2个bytes的空间（16bits）。

我们使用的颜色也可以使用一个byte来代表它的灰度级，另外一个byte也足以存储一个Latin字母。

要存储12个字母就需要12个bytes的空间，一个字母占一个byte.

（2）16进制数

例：

0x007F占了2个byte，在十进制的情况下它的值为7*16+15=127。

几乎所有的DICOM数据都是用16进制的形式存储的。

（3）大端模式（BigEndian）与小端模式（LittleEndianorder）

大端模式（Big-Endian）就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

小端模式（Little-Endian）就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

16进制的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式在内存中的存放方式为（假设从地址0x4000开始存放）：

三：

DICOM中的数据形式

DICOM有27种基本的数据形式，（VRs,ValueRepresentations）。

DICOM中的数据必须满足其中的一种。

每个VR都有一种两个字母的缩写形式。

VR的具体定义见下表：

说明：

（1）VRs定义了数据的类型（DataType），并且约定了数据的长度。

DICOM的数据长度一般是偶数的，它们应该含有偶数个的字符或者字节。

对于奇数长度的字符串，通常在它后面加一个空格；

对于奇数字节的数字，加一个空的NULL字节，使得它们的字节数为偶数。

例如“Smith^Joe”就会被处理成“Smith^Joe”。

（2）DICOM允许“*”代表任意字符串，“?

”代表任意的一个字母，“\”代表“或”。

（3）IS,DS在DICOM中使用的也很多，尽管对计算机存储来说，它不如二进制的数字合适，但是它不用考虑LittleEndian或者HighEndian，但是它易读，且容易显示。

（4）AT包含了两个字节的数据，就是专门用于（group,element）的tag。

（5）PN代表病人的姓名，一般组成形式为

FamilyName^GivenName^MiddleName^NamePrex^NameSux

例：

“JohnSmith”“Smith^John”。

（6）AE就是DICOM程序应用实体，通常只使用数字和大写字母表示。

（7）UIDs（UniqueIdentifiers），是DICOM数据对象的唯一标识。

（8）SQ（SequencingDataSets），DICOM对象中的元素也可以是DICOM对象。

（9）UN（代表UnknownValue）如果一个数据不符合前面的26个VR数据形式，就用UN来表示。

四：

DICOM数据字典（DICOMDICOMDataDictionary）

（一）DICOM标准数据字典（standardDICOMDataDictionary）

DICOM标准数据字典有超过2000多个数据项，这些数根据内容的相近可以被分组为（group,element）。

（group,element）也被称为”tags”。

这些有着tag值的数据元素被称为DICOM属性或者DICOM元素（“attribute”、DICOM“element”、element”）。

上图是一个标准DICOM数据字典列表的一部分，其中第一列为（group,element）元素group和element都是16进制的。

第二列为属性名称（attributeName），其中（group,element）和属性名称是一一对应的。

一般通过（group,element）来寻找属性。

VM（DataelementValueMultiplicity）规定了这种属性的元素可以包含一个或者多个数据值defineswhethertherelatedelementmaycontainonlyonevalueofitstype,orseveral.例如“OtherPatientNames”元素（0010,1001）可以有一个或者多个值，所以值为1-n,其中n代表的是任意数值。

对于有多个数值的情况，如何把它们拼接成一个数据？

如果是二进制数的话就直接拼接，因为它们是定长的，可以根据字节数获取到它们。

如果是字符串类型的，则用“\”来分隔，在DICOM中“\”代表的是“或”。

标准数据字典的例子：

“PatientJohnSmith,Male,bornonAugust6,1954”.

这里面有3个element

“PatientName”（010,0010）

“Patient’sSex”（0010,0040）

“Patient’sBirthDate”（0010,0030）.

它们的VRs分别为PN,CS,DA

DICOMEncoding的结果为:

（0010,0010）Smith^John（0010,0030）19540806（0010,0040）M

其中它们的数值得符合VR

（二）私有数据字典（PrivateDICOMDataDictionary）

除了标准数据字典列出来的2000多个属性以外，如果有遇到那其中没有包含的怎么办？

DICOM可以增加自己私有的：

比如增加一个属性（attribute）叫“Patient’sMiddleName”。

注意：

（1）如果group的数值是偶数的，则代表的是标准数据字典（standardDICOMDataDictionary）；

如果group的数值是奇数的，则代表的是自定义的私有数据字典。

（2）私有的group数值可以随便设置。

因为私有的group数值是我自己定义的，所以别的DICOM应用可能不能识别这个group是什么含义，但是从它的group是奇数的，可以知道它是私自的。

按照DICOM的规定，不能识别的就会忽略它。

但是如果别的DICOM软件也正好使用了一个（0009,0010）定义了“Physician’sLastName”，就会造成错误。

因此实际中使用private经常会出现问题。

因此使用私有的数据字典的时候要十分地注意。

（三）标准DICOM命令字典（StandardDICOMCOMMANDDictionary）

前面介绍的都是数据元素，但是我们该如何表示对数据的操作？

比如图像的“打印”、“存储”、“Get请求”等？

实际上DICOM命令采用的是和数据一样的编码形式。

且它们们的group数值都是0000，例如（0000,0100）代表的是“commandtype”，而（0000,0110）代表的是“commandmessageid”。

五：

DICOM数据对象（DICOMObjects）

DICOM对象实际上就是由一系列的DICOM元素的组合起来的。

（一）数据元素编码（EncodingDataElements）（转化一系列的二进制表示）

有两种编码方法：

（1）VR隐式编码（implicitVRencoding）（默认采取的），见下图表5

以病人的姓名Smith^Joe为例（以默认的LittleEndian存储表示）。

由于DICOM要求数据的长度为偶数，而“Smith^Joe”现在长度为9，结尾添加空格，变为10，所以其长度为L=10=0x0A。

表5：

VR隐式编码

表6：

VR显式编码例子

从表中可以看出其总共占用了18byte。

（2）VR显式编码（explicitVRencoding）

上面介绍的是VR隐式编码，而VR显式编码与此类似，但它有两种形式：

1>

除了（OB,OW,OF,SQ,UT,UN）的VR显式编码

这里VR包含了两个字母,它占用2个byte。

在隐式编码中表示长度的4个字节，被分为VR占2个，长度表示占2个

表7除了（OB,OW,OF,SQ,UT,UN）的VR显式编码

表8除了（OB,OW,OF,SQ,UT,UN）的VR显式编码的例子

2>

对于OB,OW,OF,SQ,UT,UN的VR显式编码

这种形式，在VR之后，有两个固定的字节（0x0000），接下来再是4个byte的长度表示。

例如，表示像素值为256*256的图像（一个像素占一个byte，共有256*256=0x00010000字bytes），它的VR为OB，

不能在编码同一个Dicom对象时，不能同时使用隐式的和显式的方法，只能使用统一地一种。

因此在开始编码的时候就要确定采用哪种编码方式。

尽管显式编码看起来有些冗余，它在很多地方都有用处：

（1）可以帮助避免编码错误。

（2）随着DICOM的发展，一些VR可能发生改变，和之前的不一样。

这种情况下，使用VR就保留了原来的值，使程序可以保持对老版本的兼容。

（3）对编码一些非标准VR很重要。

（二）DICOM数据分组编码

DICOM中的元素element都可以被划分为组group。

例如group0010就包含了所有跟病人相关的元素（name,id,weight,age,andsoon）。

Group0028包含了图像相关的元素（width,height,bitandcolordepth），而group7FE0就只包含了图像的像素数据。

奇数的group不包含在DICOMDataDictionary中，它被DICOM厂商用来包含他们自己的专有数据。

当元素被编码到dicom对象时，它们都是按照严格的（group,element）的升序来排的。

一般情况下，常用的一些基本数据的group值都较小，如病人的是0010，这样基实便于它们被找到。

对于DICOM的group“gggg”，它的第一个元素为（gggg,0000），它可以记录所有gggg元素的总长度。

因为所有元素的长度都是偶数的，（gggg,0000）中的长度值也是偶数的。

（gggg,0000）写在一个组的最前面，并且记录了整个组的长度。

它的好处：

（1）如果不需要读gggg这个group时，可以直接根据字节数跳过；

因此它可加快DICOM文件的处理过程。

它在处理奇数group数值的时候尤其明显。

因为奇数的group数值自己不能读，可以很快地跳过。

（2）它也可以作为校验。

它的劣处：

在写（gggg,0000）这个元素的时候，你需要知道gggg这个group中所有元素的长度，这意味着这个group中的所有元素必须首先获取到，并且在（gggg,0000）之前已经编码好。

对于DICOM开发者来说，这意味着两件事：

（1）所有的元素都必须编码完成，才能编码object；

（2）修改DICOM对象中一个元素时，就不可避免地修改了它的数值长度，就需要相应的修改它的值。

这样就会带来额来的负担。

在实际处理中，很多DICOM软件会忽略（gggg,0000），或者更坏的情况是写了错误的值。

由于这些原因，group长度这个属性被设置为可选的，你的程序不是必须得写它。

例子：

C-Echo-request（C-Echo-Rq）对象（这是一个DICOM命令对象）

（三）DICOM数据对象的编码

基于前面介绍的数据元素的编码和分组，从而可以知道DICOM对象的编码方法。

因为DICOM对象就是一系列DICOM数据元素的组合。

没有SQ元素的DICOM对象的形式如下图：

（1）SQ序列的DICOM对象的编码

如果DICOM对象中的元素的VR是SQ，则该元素的值可以是一组DICOM对象。

而在这样的DICOM对象元素中，其元素的VR也可以是SQ。

SQ元素的编码方法如下表

（1）SQ序列中的DICOM对象数据值以（FFFE,E000）开头，接下来有两种情况：

1>

DICOM对象数据值有明确的长度；

如例1中的第一个和第二个数据对象；

2>

DICOM对象数据值没有明确的长度，标记为FFFFFFFF。

如例3中的第二个数据对象;

在这种情况下，需要用（FFFE,E0DD）来标识结尾。

（FFFE,E0DD）为一项的值的长度为0，它只是用来标识结尾的。

（2）整个SQ序列也可以有明确的或者不明确的长度

例2中，整个序列有确定的长度0x0000A00，长度总和的计算。

也可以使用不明确的长度0xFFFFFFFF，因为长度不确定，因此需要在结尾增加标识项（FFFE,E0DD），（FFFE,E0DD）这一项的值的长度也是0;

建议使用隐式编码的方法：

（1）如果计算长度出错，则整个DICOM对象都不可读。

（2）尽管使用明确长度的方法，阅读DICOM时可以很快跳过这一段，但在计算机性能好的今天，这已经微不足道。

编码的时候从下往上：

六：

一些参考资料

（1）DICOM官网：

http:

//dicom.nema.org/

（2）DICOM三大开源库

1>

基于C++的dcmtkhttp:

//www.dcmtk.org/

基于DCMTK，用C#再次封装（mDCM）

基于C#的fo-dicom（mDCM的升级版）

3>

基于java的dcm4che

（3）DICOM医学图像处理专栏