醫(yī)學(xué)DICOM圖像的處理與輔助測量系統(tǒng)

王安　丁曉迪　任付杰　冮雪竹

摘 要：DICOM標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)圖像保存和傳輸?shù)膰H通用標(biāo)準(zhǔn)，由于其圖像格式特殊無法在Windows平臺下直接顯示和進行參數(shù)測量分析。系統(tǒng)采用LabVIEW的運動與視覺模塊和DICOM控件進行開發(fā)，首先對DICOM圖像和圖像中的患者身份信息等進行提取顯示，然后對圖像進行相應(yīng)處理，提高圖像質(zhì)量，最后通過鼠標(biāo)點選的方式實現(xiàn)圖像中參數(shù)測量。

關(guān)鍵詞：DICOM圖像；圖像測量；圖像處理

中圖分類號：TP391.41

DICOM是一種現(xiàn)代醫(yī)學(xué)圖像成像保存和通信的國際化標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于計算機斷層掃描、核磁共振等檢測后的醫(yī)學(xué)圖像保存與傳輸當(dāng)中[1]。由于其保存格式特殊，同時內(nèi)部包含多種信息，無法借助于通?？磮D工具在Windows平臺中打開，更無法對其進行圖像處理和數(shù)據(jù)測量[2-3]。為了幫助醫(yī)療工作者更好的分析DICM圖像，完成對圖像中距離、周長、角度、面積等參數(shù)的有效測量。開發(fā)一套DICOM圖像的顯示、處理以及測量系統(tǒng)具有較強的實際應(yīng)用價值。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)采用LabVIEW的運動與視覺模塊和DICOM控件共同進行開發(fā)。包括圖像和病患信息顯示、圖像處理、參數(shù)測量和格式轉(zhuǎn)換保存等功能。其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)具體功能與實現(xiàn)

2.1 DICOM圖像顯示功能

DICOM的信息不僅包括多幀的圖像數(shù)據(jù)，還包括病人基本信息、研究層次信息、圖像生成設(shè)備型號、醫(yī)院等大量文本信息等。

系統(tǒng)首先通過調(diào)用OpenFile屬性將DICOM文件導(dǎo)入到系統(tǒng)的內(nèi)存中，利用DICOMPatientName、DICOMPatientBirthDate、DICOMPatientSex等屬性節(jié)點對患者姓名、性別、生日等信息進行直接提取與顯示。通過調(diào)用ImageCoryImageToClipboard屬性將DICOM圖像的像素信息復(fù)制到剪切板中，再送到圖像窗口進行顯示。

2.2 圖像處理功能

圖像處理的目的是進一步的提高圖片質(zhì)量，方便后續(xù)對圖片中的參數(shù)進行測量。圖像的處理功能共包括四個部分：圖像增強、圖像去噪、圖像二值化和圖像邊緣檢測。

2.2.1 圖像增強

醫(yī)學(xué)圖像在采集成像時的曝光不充分和過度，以及設(shè)備的非線性等問題下會產(chǎn)生圖像對比度不足，為了提高其圖片可見性，此處采用了灰度均衡化的方法對圖像進行灰度拉伸。

2.2.2 圖像去噪

醫(yī)學(xué)圖像在沒有經(jīng)過處理的情況下，都會存在一定程度的噪聲。系統(tǒng)利用圖像處理模塊中的filters函數(shù)，構(gòu)建中值濾波器，濾除圖像中的椒鹽噪聲。

2.2.3 圖像二值化

為了方便圖像測量，需要對得到的8比特的灰度圖像進行了二值化處理。系統(tǒng)采用AutoBThreshold函數(shù)，通過自適應(yīng)方式獲取圖像閾值，進行二值化處理。

2.2.4 圖像邊緣檢測

圖像的邊緣包含許多的特征信息，有效的提取圖像中的邊緣輪廓，可以幫助醫(yī)生更好的觀察圖像中的組織形態(tài)。系統(tǒng)采用canny算子進行邊緣檢測，其得到較多的圖像邊緣細節(jié)信息。

3 參數(shù)測量功能

系統(tǒng)的測量功能包括：真實距離和像素距離比例尺設(shè)定、兩點間距離、三點或兩直線間的夾角以及閉合區(qū)域面積的測量。

3.1 比例尺設(shè)定

通過DICOM控件的屬性函數(shù)可以得到DICOM文件中圖像的長度尺寸，利用運動視覺模塊中的GetImageSize函數(shù)可以提取到顯示圖片的長度，兩者的比值就是所設(shè)定的比例尺。

3.2 距離測量

距離測量時首先通過鼠標(biāo)在圖片上點選兩個端點，然后利用歐式公式計算兩像素點間距離，再利用比例尺將像素距離轉(zhuǎn)換成真實距離進行顯示。

3.3 角度測量

角度測量通過鼠標(biāo)選擇所要測量的角度的三個頂點，系統(tǒng)將三個頂點值保存在一個一維數(shù)組中，利用IMAQ Get Angles函數(shù)完成角度計算。

3.5 面積測量

面積測量首先對圖像進行二值化，再利用鼠標(biāo)選擇測量目標(biāo)，將目標(biāo)區(qū)域轉(zhuǎn)換成掩膜，利用粒子分析模塊對掩模內(nèi)的像素進行統(tǒng)計，得到像素面積，再利用比例尺將其轉(zhuǎn)換為真實面積。

3.6 圖像保存功能

圖像測量完成之后，系統(tǒng)利用Writer File函數(shù)實現(xiàn)對處理后圖像的保存，保存的圖像類型由手動方式選擇保存。

4 結(jié)束語

文章應(yīng)用圖像處理技術(shù)設(shè)計了一套醫(yī)學(xué)輔助測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Labview視覺處理模塊和DICOM控件編寫，通過其提供的圖像處理和檢測函數(shù)，運用基本測量算法完成了對于醫(yī)學(xué)圖像中常見的距離、周長、角度、面積等參數(shù)的測量，可以滿足醫(yī)生在臨床中的實際需求。

參考文獻：

[1]楊波，朱新亞，王健琪，王海濱.醫(yī)學(xué)圖像計算機輔助測量系統(tǒng)的設(shè)計[J].第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2001（05）：478-479.

[2]陳念年，李波，蔡勇.醫(yī)學(xué)圖像的計算機輔助測量[J].西南科技大學(xué)學(xué)報，2004（01）：42-45.

[3]王加俊.基于乳腺X線圖像的計算機輔助診斷方法研究[D].蘇州大學(xué)，2014：1-40.

作者簡介：王安（1984-），男，回族，安徽安慶人，講師，工學(xué)碩士，研究方向：生物醫(yī)學(xué)圖像處理和計算機視覺。

作者單位：佳木斯大學(xué) 信息電子技術(shù)學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007

基金項目：佳木斯大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新自然科學(xué)面上項目（項目編號：XS2013-122）；佳木斯大學(xué)教育科學(xué)研究面上項目（項目編號：JYLB2012-009）；佳木斯大學(xué)教育科學(xué)研究面上項目（項目編號：JYLB2012-004）。