基于Java的DICOM文件格式转换与信息提取

李 伟，李仕红，韩中保

(盐城卫生职业技术学院，江苏盐城224006)

基于Java的DICOM文件格式转换与信息提取

李 伟，李仕红，韩中保

(盐城卫生职业技术学院，江苏盐城224006)

在普通计算机上对DICOM格式文件图像信息的显示及相关临床信息的读取至今仍然是一个问题，我们研究了使用较为流行Java语言对这种标准医学影像文件进行处理的一些方法。包括对原始的图像进行有损和无损的转换，以及对存储在文件中的其它临床数据进行提取、修改。

Java；DICOM；图像处理；JPEG

1 简介

DICOM作为医学数字成像和通信的标准，详细定义了医学影像文件及其相关信息的组成格式和交换方法。利用这个标准，人们可以在影像设备上建立一个接口来完成影像数据的输入/输出工作。然而DICOM格式是针对医疗设备特有的格式，普通的个人计算机对其支持非常有限。基于此，我们探索了利用Java语言来对DICOM格式文件的像素及其他信息的进行获取和修改的方法

2 工具

由于Java具有良好的可移植性，我们选择用它作为对DICOM原始文件进行处理编程语言。对于Java来说，目前已经有较为成熟的插件可供使用，其中也包括一些比较好的开源项目如Dcm4che等，他们大都符合DICOM的标准。利用现成的插件可以显著地减少我们在时间、精力上的投入，而且使程序更具健壮性和可移植性。

我们选择使用的是DICOM Image I/O Plug-in，这是一个适用于Java语言的DICOM格式文件的处理插件。它提供了DICOM到Java之间的一个接口。换句话说， DICOM Image I/O Plug-in扩充了JAVA的API，使得Java几乎能像处理普通图像那样去处理DICOM文件。DICOM Image I/O Plug-in插件不但可以读取并修改本地DICOM文件(或文件集)，也支持通过网络访问远程服务器或数据库中的文件和数据。

3 实现

3.1 获取单个DICOM文件的图像信息

我们可以直接将一个DICOM格式文件(此处为image.dcm)创建为Java中的BufferedImage对象：

BufferedImage image = getIO.read(

new File("image.dcm"));

在后续的代码中我们可以像操纵普通的图像对象那样来对DICOM文件进行直接操作，如我们可以通过getWidth()，getHeight()方法获得图像的高度、宽度，以及复制指定区域(感兴趣区)的数据进行再处理等等。更进一步地，我们可以从创建的BufferedImage对象所实现的接口获取相关图像的原始信息，因而可以在像素级别上对图像进行处理。由于很多DICOM文件的灰度空间为12位甚至是16位，如果格式转换后再进行图像处理，那么图像的失真更大。所以较好的办法就是先处理再进行格式的转换。把图像创建为BufferedImage可以将像素的损失最小化。

3.2 读取DICOM文件,并抽取相关临床信息

DICOM文件中包含了大量的临床信息，这对疾病的诊断、疗效的评估都相当重要，因而对这些数据获取的重要性也是显而易见的。

在从一个DICOM标准格式文件中读取属性这前我们需要创建一个DICOM元数据(Metadata)对象用于存储在文件中的所有属性，此外还需要一个迭代器(Iterator)来遍历取得的结果。

//创建一个DicomMetadate(Dicom元数据)对象

DicomMetadata dmdata =

reader.getDicomMetadata();

//获得元数据中病人ID信息，并保存到一个String对象中

String patient_id =

dmd.getAttributeString(Tag.PatientID);

在本例中，我们仅用一个String对象来显示其PatientID信息，其它属性都可以利用上述方法来获得，在此不一一列举。我们在具体的实现中获得的部分数据如下所示：

DICOM标准包含了大量的字典，DICOM Image I/O Plug-in支持其中的绝大部分内容，满足要求。

3.3 将信息写入到DICOM文件

除了读取信息外，也可以把指定的属性值写入到文件中，过程与读取是类似的，现仅列出关键的写入部分代码：

//设置指定的PatientID(12345)属性

dmd.setAttribute(Tag.PatientID, 12345);

//写入到一个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，为了写入DICOM属性，首先创建一个DicomMetadata()对象，然后利用setAttribute()方法来重新设置病人的PatientID属性为12345，对于不同的数据元素所使用的语句略有差别，具体可参考文档。在接下来的代码中，我们将修改后的内容重新写入到一个新的标准DICOM格式文件。

3.4 对文件进行格式转换

对于影像诊断来说，文件的像素信息是最为重要的部分。DICOM文件格式显然不利于随时随地的查阅、参考以及同行之间的交流。更进一步地，有时需要对图像进行一些简单的处理，如锐化、对比度的调节等等。这时就有必要把DICOM文件中的图像信息提取出来，保存为一种比较易于访问的格式。DICOM Image I/O Plug-in支持将DICOM文件保存为当前最为流行的JPEG格式。此外，如果对图像的质量有比较高的要求的话，我们可以考虑使用JPEG2000格式，在此处我们仅举一个简单的例子来说明一下写入的过程：

// 应用灰度变换

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);

// 保存图像

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

f_out.delete();

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

如前所述，DICOM标准建议的图像灰度为12以上，即大于4096个量级，这需要专业的医用显示器才能完整地显示。但很多时候由于条件的限制我们所用到的大多都是8位的一般民用显示器，而且超过8位(256级)灰度人眼就已经不太容易分辨出来。

4 结论

医学图像的处理是比较一个热门的话题。然而如前文所述，由于医学图像文件灰度的特殊性，其转换为常见图像格式时必然会带来信息的丢失。如果能在原始数据直接进行高级的图像处理，那么程序会有更加广泛的应用，这也是我们下一步要努力的目标。

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

[2] Cay S. Horstmann, Gary Cornell著,叶乃文等译, Java核心技术(第8版). 机械工业出版社-2008

[3] DICOM Image I/O Plug-in官方文档, 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,黄华译, 数字图像处理-Java语言算法描述. 清华大学出版社-2010

[7] 梁云, 宋鸿陟等. DICOM医学图像数据转换算法研究, 现代计算机(专业版), 2008-04: 42-44

2013-11-23

TH772+.2

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1002-2376(2014)04-0015-02