基于Java的DICOM文件格式轉(zhuǎn)換與信息提取

李 偉，李仕紅，韓中保

(鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城224006)

基于Java的DICOM文件格式轉(zhuǎn)換與信息提取

李 偉，李仕紅，韓中保

(鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城224006)

在普通計(jì)算機(jī)上對(duì)DICOM格式文件圖像信息的顯示及相關(guān)臨床信息的讀取至今仍然是一個(gè)問(wèn)題，我們研究了使用較為流行Java語(yǔ)言對(duì)這種標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)影像文件進(jìn)行處理的一些方法。包括對(duì)原始的圖像進(jìn)行有損和無(wú)損的轉(zhuǎn)換，以及對(duì)存儲(chǔ)在文件中的其它臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、修改。

Java；DICOM；圖像處理；JPEG

1 簡(jiǎn)介

DICOM作為醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信的標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)定義了醫(yī)學(xué)影像文件及其相關(guān)信息的組成格式和交換方法。利用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，人們可以在影像設(shè)備上建立一個(gè)接口來(lái)完成影像數(shù)據(jù)的輸入/輸出工作。然而DICOM格式是針對(duì)醫(yī)療設(shè)備特有的格式，普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)其支持非常有限?；诖?，我們探索了利用Java語(yǔ)言來(lái)對(duì)DICOM格式文件的像素及其他信息的進(jìn)行獲取和修改的方法

2 工具

由于Java具有良好的可移植性，我們選擇用它作為對(duì)DICOM原始文件進(jìn)行處理編程語(yǔ)言。對(duì)于Java來(lái)說(shuō)，目前已經(jīng)有較為成熟的插件可供使用，其中也包括一些比較好的開源項(xiàng)目如Dcm4che等，他們大都符合DICOM的標(biāo)準(zhǔn)。利用現(xiàn)成的插件可以顯著地減少我們?cè)跁r(shí)間、精力上的投入，而且使程序更具健壯性和可移植性。

我們選擇使用的是DICOM Image I/O Plug-in，這是一個(gè)適用于Java語(yǔ)言的DICOM格式文件的處理插件。它提供了DICOM到Java之間的一個(gè)接口。換句話說(shuō)， DICOM Image I/O Plug-in擴(kuò)充了JAVA的API，使得Java幾乎能像處理普通圖像那樣去處理DICOM文件。DICOM Image I/O Plug-in插件不但可以讀取并修改本地DICOM文件(或文件集)，也支持通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件和數(shù)據(jù)。

3 實(shí)現(xiàn)

3.1 獲取單個(gè)DICOM文件的圖像信息

我們可以直接將一個(gè)DICOM格式文件(此處為image.dcm)創(chuàng)建為Java中的BufferedImage對(duì)象：

BufferedImage image = getIO.read(

new File("image.dcm"));

在后續(xù)的代碼中我們可以像操縱普通的圖像對(duì)象那樣來(lái)對(duì)DICOM文件進(jìn)行直接操作，如我們可以通過(guò)getWidth()，getHeight()方法獲得圖像的高度、寬度，以及復(fù)制指定區(qū)域(感興趣區(qū))的數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理等等。更進(jìn)一步地，我們可以從創(chuàng)建的BufferedImage對(duì)象所實(shí)現(xiàn)的接口獲取相關(guān)圖像的原始信息，因而可以在像素級(jí)別上對(duì)圖像進(jìn)行處理。由于很多DICOM文件的灰度空間為12位甚至是16位，如果格式轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行圖像處理，那么圖像的失真更大。所以較好的辦法就是先處理再進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換。把圖像創(chuàng)建為BufferedImage可以將像素的損失最小化。

3.2 讀取DICOM文件,并抽取相關(guān)臨床信息

DICOM文件中包含了大量的臨床信息，這對(duì)疾病的診斷、療效的評(píng)估都相當(dāng)重要，因而對(duì)這些數(shù)據(jù)獲取的重要性也是顯而易見(jiàn)的。

在從一個(gè)DICOM標(biāo)準(zhǔn)格式文件中讀取屬性這前我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)DICOM元數(shù)據(jù)(Metadata)對(duì)象用于存儲(chǔ)在文件中的所有屬性，此外還需要一個(gè)迭代器(Iterator)來(lái)遍歷取得的結(jié)果。

//創(chuàng)建一個(gè)DicomMetadate(Dicom元數(shù)據(jù))對(duì)象

DicomMetadata dmdata =

reader.getDicomMetadata();

//獲得元數(shù)據(jù)中病人ID信息，并保存到一個(gè)String對(duì)象中

String patient_id =

dmd.getAttributeString(Tag.PatientID);

在本例中，我們僅用一個(gè)String對(duì)象來(lái)顯示其PatientID信息，其它屬性都可以利用上述方法來(lái)獲得，在此不一一列舉。我們?cè)诰唧w的實(shí)現(xiàn)中獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下所示：

DICOM標(biāo)準(zhǔn)包含了大量的字典，DICOM Image I/O Plug-in支持其中的絕大部分內(nèi)容，滿足要求。

3.3 將信息寫入到DICOM文件

除了讀取信息外，也可以把指定的屬性值寫入到文件中，過(guò)程與讀取是類似的，現(xiàn)僅列出關(guān)鍵的寫入部分代碼：

//設(shè)置指定的PatientID(12345)屬性

dmd.setAttribute(Tag.PatientID, 12345);

//寫入到一個(gè)DICOM文件

File file = new File("image.dcm");

writer.setOutput(new FileImageOutputStream(file));

writer.write(dmd, new IIOImage(image, null, null), null);

在上述程序中，為了寫入DICOM屬性，首先創(chuàng)建一個(gè)DicomMetadata()對(duì)象，然后利用setAttribute()方法來(lái)重新設(shè)置病人的PatientID屬性為12345，對(duì)于不同的數(shù)據(jù)元素所使用的語(yǔ)句略有差別，具體可參考文檔。在接下來(lái)的代碼中，我們將修改后的內(nèi)容重新寫入到一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)DICOM格式文件。

3.4 對(duì)文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換

對(duì)于影像診斷來(lái)說(shuō)，文件的像素信息是最為重要的部分。DICOM文件格式顯然不利于隨時(shí)隨地的查閱、參考以及同行之間的交流。更進(jìn)一步地，有時(shí)需要對(duì)圖像進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的處理，如銳化、對(duì)比度的調(diào)節(jié)等等。這時(shí)就有必要把DICOM文件中的圖像信息提取出來(lái)，保存為一種比較易于訪問(wèn)的格式。DICOM Image I/O Plug-in支持將DICOM文件保存為當(dāng)前最為流行的JPEG格式。此外，如果對(duì)圖像的質(zhì)量有比較高的要求的話，我們可以考慮使用JPEG2000格式，在此處我們僅舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明一下寫入的過(guò)程：

// 應(yīng)用灰度變換

BufferedImage bi = dmd.apply Grayscale Transformations(bi_stored, i);

BufferedImage bi_out = new BufferedImage(bi.getWidth(),

bi.getHeight(), BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR);

bi_out.createGraphics().drawImage(bi, 0, 0, null);

// 保存圖像

File f_out = new File("i"+i+".jpg");

f_out.delete();

ImageIO.write(bi_out, "jpeg", f_out);

如前所述，DICOM標(biāo)準(zhǔn)建議的圖像灰度為12以上，即大于4096個(gè)量級(jí)，這需要專業(yè)的醫(yī)用顯示器才能完整地顯示。但很多時(shí)候由于條件的限制我們所用到的大多都是8位的一般民用顯示器，而且超過(guò)8位(256級(jí))灰度人眼就已經(jīng)不太容易分辨出來(lái)。

4 結(jié)論

醫(yī)學(xué)圖像的處理是比較一個(gè)熱門的話題。然而如前文所述，由于醫(yī)學(xué)圖像文件灰度的特殊性，其轉(zhuǎn)換為常見(jiàn)圖像格式時(shí)必然會(huì)帶來(lái)信息的丟失。如果能在原始數(shù)據(jù)直接進(jìn)行高級(jí)的圖像處理，那么程序會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用，這也是我們下一步要努力的目標(biāo)。

[1]DICOM官方文檔, http://medical.nema.org/

[2] Cay S. Horstmann, Gary Cornell著,葉乃文等譯, Java核心技術(shù)(第8版). 機(jī)械工業(yè)出版社-2008

[3] DICOM Image I/O Plug-in官方文檔, http://imaging.apteryx.fr/dicom

[4] Java Image I/O API Guide, http://www.oracle.com

[5] Oleg S. Pianykh著, Digital Imaging and Communications in Medicine. Springer-Verlag Berlin and Heidelberg-2008

[6] Wilhelm Burger等著,黃華譯, 數(shù)字圖像處理-Java語(yǔ)言算法描述. 清華大學(xué)出版社-2010

[7] 梁云, 宋鴻陟等. DICOM醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法研究, 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)(專業(yè)版), 2008-04: 42-44

2013-11-23

TH772+.2

B

1002-2376(2014)04-0015-02