.NET平台下的DICOM文件解析

【題外話】

其實早就想開始重新寫博客，但總是有各種各樣的理由“說服”自己偷懶，這次在一家小公司實習，要做Dicom文件的解析，覺得有必要記錄一些東西，也是本博第一篇文章了。

 

【文章索引】

1. DICOM文件的組成
2. .NET平台下開源類庫fo-dicom
3. 使用中的幾個問題
4. 相關鏈接

 

【一、DICOM文件的組成】

個人感覺，要想解析一個文件，雖然可能會有各種各樣的類庫去做，但還是很有必要去了解下最起碼文件的結構，這樣在使用類庫的時候思路也會更清晰一些。

總體來說，DICOM的文件格式還是很清晰的，簡單看其實可以分為三部分：

1. 第一部分是文件開始固定的128字節為DICOM文件的引言（Preamble），不過由於可以不寫，所以基本上所有的DICOM文件前128字節均為置0；
2. 第二部分為跟在之后的4字節文件標識，即“DICM”四個字節，如果不是則表示不是DICOM文件；
3. 第三部分為數據集（DataSet），數據集中包含若干個數據元素（DataElement），數據集中包含了文件的元數據（File Meta Data Element）、患者及檢查的數據、私有數據（Private Data Element）以及圖像、覆蓋層等數據（Encoding of Pixel, Overlay and Waveform Data）。

對於每一個數據元素，其又包含如下圖所示的四部分：

1. 數據元素標識 Tag（2字節UInt16分組號和2字節UInt16元素號）；
2. 數據表現類型 Value Representation（2個單字節Char，有些情況之后會預留兩字節的置0，如上圖的0x20 0x00 0x01 0x00）；
3. 數據長度 Value Length（2字節UInt16，有些情況是4字節UInt32，如上圖的0x20 0x00 0x01 0x00）；
4. 數據內容 Value Field（長度為Value Length，如果VL=0xFFFFFFFF，則需要一直讀到截止符）。

數據內容的存儲與表現格式與VR是關聯的（參見標准第五部分第24頁），但比較惡心的是，VR不是一定存在，也就是可能有隱式的情況（需要根據元素標識進行判斷），此外VR的屬性還可能是UN（Unknown）等等等等。當然除非你要自己寫解析，否則了解到這就可以了。

 

【二、.NET平台下開源類庫fo-dicom】

.NET平台下其實有好多好用的DICOM解析庫，之前有一個叫mDCM的類庫（https://github.com/rcd/mdcm），能讀取大部分DICOM文件（手頭有幾張色深16位的片子解析有偏差，還有幾張測試軟件的片子無法讀取，再就是無法支持32位色片子等等），作者也已經對類庫停止了更新。不過好在之后又有了fo-dicom（https://github.com/rcd/fo-dicom），用起來感覺跟mDCM是一樣的（代碼很多也是一樣的），而且上述的問題都解決了，起碼我手頭幾個醫院的片子都能正常解析。

要獲取的fo-dicom的話，需要去上述提供的github鏈接上下載代碼，可以直接點擊上方工具欄的ZIP打包下載所有代碼，然后在本地打開編譯一下。需要說明的是，項目是基於.NET 4.0的，由於這個項目包含了C++的代碼，所以如果用VS2012打開的話需要更新為VC++2012編譯。其實如果不需要Jpeg解析，只需要編譯Dicom項目即可。

fo-dicom對DICOM文件格式進行了高度封裝，首先一個DICOM文件是一個DicomFile類（using Dicom），你可以這樣從文件中創建，比如這樣：

DicomFile dcmFile = DicomFile.Open(filePath);

或者這樣從流中創建，比如這樣：

DicomFile dcmFile = DicomFile.Open(stream);

如果要獲取DICOM文件中的數據元素（Data Element），需要從DICOM的數據中獲取，與mDCM不同的是，fo-dicom提供了泛型的方法，而不是針對每個類型提供了一個方法。同時，與mDCM一樣的是，fo-dicom對所有的數據元素標識（Tag）都進行了封裝，你無需考慮Tag到底是多少，而只需要給出你需要什么就可以了，DicomTag類下提供了幾千個封裝好的靜態類可供選擇，比如這樣：

DicomDataset dcmDataSet = dcmFile.Dataset;
String patientName = dcmDataSet.Get<String>(DicomTag.PatientName);

如果要獲取圖像信息的話需要創建DicomImage類（using Dicom.Imaging），比如這樣：

DicomImage dcmImage = new DicomImage(dcmDataSet);//可以增加第二個參數來指定獲取第幾幀
Image image = dcmImage.RenderImage();

fo-dicom另一點比mDCM好的地方在於，其將窗位（WindowCenter）和窗寬（WindowWidth）也放到了DicomImage類中，可以直接修改DicomImage類中的這兩個參數來獲取和設置窗位和窗寬，調整完直接RenderImage即可，而無需調整DataSet中的參數再重新創建DicomImage類（不但簡化了操作而且提交了效率），比如這樣：

dcmImage.WindowCenter = 300;
dcmImage.WindowWidth = 1500;

 

【三、使用中的幾個問題】

1、在某個WindowCenter和WindowWidth程序提示數組越界，程序崩潰。

修改Dicom/Imaging/LUT/OutputLUT.cs中的索引器（public int this[int value]，如下圖），將注釋掉的四行屏蔽注釋即可（判斷value < 0 和 > 255的部分）。不知道作者的因為調試程序還是其他原因，為什么將這四行注釋掉，mDCM的這個文件也是如此，實際測試中對於某些WindowCenter和WindowWidth，在這個地方可能會導致數組越界。

2、調整Overlays層的繪制顏色。

修改Dicom/Imaging/DicomImage.cs中的常量OverylayColor；

3、在輸出圖片時直接輸出旋轉后的影像。

修改Dicom/Imaging/DicomImage.cs中RenderImage方法，在創建完ImageGraphic的對象graphic之后執行graphic.Rotate(angle)方法，其中angle如果大於零表示向右旋轉的度數，如果小於零表示向左的度數，所以你可以在DicomImage中創建個屬性設置好旋轉的度數或者直接在RenderImage方法傳入旋轉的度數。例如改成下圖這樣：

 

【四、相關鏈接】

1、Dicom格式文件解析器：http://www.cnblogs.com/assassinx/archive/2013/01/09/dicomViewer.html
2、《DICOM標准醫學圖像文件解析及工具軟件的研制》：http://wenku.baidu.com/view/7511df2c2af90242a895e524.html
3、The DICOM Standard：http://medical.nema.org/standard.html