DICOM影像传输、显示和部分图像处理技术的开发研究

论文分类号 TP311 单 位 代 码 10183

密 级 内 部 研 究 生 学 号 2001532166

吉 林 大 学

硕 士 学 位 论 文

DICOM影像传输、显示和部分图像处理技术的开发研究

Development for Transmission，Display

and Some Image Processing on DICOM Image

作者姓名：孙洪文

专 业：计算机应用技术

导师姓名 高景昌 教授 及 职 称：

论文起止年月：2002年11月至2004年4月

吉林大学硕士学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：

日期： 年 月 日

《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明 研究生院：

本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。

论文级别：√ 硕士 □博士 □

学科专业：计算机应用

论文题目：DICOM影像传输、显示和部分图像处理技术的开发研究

作者签名： 指导教师签名：

年 月 日

作者联系地址（邮编）： 吉林大学前卫校区南苑5舍A区

198信箱 （130012）

作者联系电话：13596140356

提 要

近几年随着医院信息化建设的深入发展及放射影像从传统模式转向全数字影像的发展，建立医学图像归档和通讯系统（PACS）是数字化医疗发展的一个必然趋势。

随着计算机技术水平的发展和医学影像技术的提高，制造医学影像设备和PACS系统的厂商越来越多,但是医学影像的图像格式、传输方式却各式各样，这妨碍了PACS系统和各种设备之间的图像及其相关信息的传输，因此为了规范图像格式和相关信息的交换。美国放射学会(American College of Radiology；ACR)和美国全国电子厂商联合会(National Electrical Manufacturers Association; NEMA)于1985联合制定了医学数字图像通讯标准DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)这一标准经过几年的版本更新,于1993年正式成为医学数字图像通讯标准3. 0(Digital Imaging and Communications in Medicine 3.0, DICOM 3.0)。

DICOM是一个关于PACS的国际性的医学影像的标准，在PACS的建设中处于核心地位。DICOM标准作为一个被绝大多数医学影像设备和信息系统提供商遵从的国际标准规范，毫无疑问是医学影像设备和系统间开放性和互连(interconnectivity)及影像互操作性(interoperability)的根本保证。

本文介绍了DICOM标准的发展背景，形成历史，组成部分，并详细地研究了DICOM的信息模型。

对DICOM医学影像文件进行处理的时候，首要的问题是要对DICOM文件进行解析，所以了解DICOM数据格式与文件格式是极为重要的事情。本文对DICOM数据格式与文件格式进行了详细的说明。

面向对象的方法是软件开发方法的主流，可以大大提高软件的质量、可维护性和软件复用程度，本文使用面向对象的方法进行系统的开发，首先对DICOM文件进行解析，并在此基础上实现医学影像的显示。本文还详细的介绍了医学影像的调窗以及实现，还介绍了部分图像处理技术的开发研究，提出利用数学形态学对医学影像进行处理。

医学影像文件的传输对于PACS来说是极为重要的功能，本文还在DICOM网络的层次模型的基础上对医学影像的传输做了进一步的研究，根据DICOM的网络层次结构设计三个层次来实现医学影像通信，上层为DICOM应用实体，中间层为DICOM服务元素和服务对象类（SOP），底层为DICOM消息交换的通信支持类。

数据压缩对于网络上的传输和存储是极为重要的，本文介绍了各种DCOM协议支持的压缩方法，并对游程长编码RLE压缩和解压缩进行了介绍。

本文的工作用VC++来实现，运行在Windows 环境下。

第一章 绪 论.................................................................1

§1.1 DICOM标准的发展背景:.................................................................................................1

§1.2 DICOM标准的内容概要...................................................................................................1

§1.3 本文的工作......................................................................................................................3

第二章 DICOM信息模型........................................................4

§2.1 DICOM标准的信息模型...................................................................................................4

§2.1.1 病人层次...........................................................................................................4

§2.1.2 研究层次...........................................................................................................4

§2.1.3 系列层次...........................................................................................................4

§2.1.4 图像层次...........................................................................................................5

§2.2 面向对象机制..................................................................................................................6

§2.3 DICOM标准与面向对象的设计方法...............................................................................6

第三章 DICOM数据格式与文件格式..............................................9

§3.1 DICOM数据格式...............................................................................................................9

§3.2 DICOM文件格式.............................................................................................................13

第四章 DICOM影像传输的研究与实现...........................................15

§4.1 DICOM的网络层次模型.................................................................................................15

§4.2 DICOM3.0上层协议（Upper Layer Protocol,ULP）...............................................16

§4.3 协议数据单元（Protoclo Data Unit,PDU）............................................................16

§4.4 表示数据值（Presentation Data Values,PDV）....................................................17

§4.5 数据压缩与解压缩的实现............................................................................................18

§4.6 影像文件传输的实现....................................................................................................19

§4.6.1 建立协商.........................................................................................................19

§4.6.2 数据传输.........................................................................................................20

§4.6.3 关闭连接.........................................................................................................21

§4.6.4 程序设计.........................................................................................................21

第五章 DICOM影像显示与处理.................................................23

§5.1 图像编码格式................................................................................................................23

§5.2 CT图像文件显示的实现...............................................................................................24

§5.3 调窗的实现....................................................................................................................28

§5.4 在医学影像显示中需要注意的几个具体技术问题....................................................29

§5.5 图像格式的转换的实现................................................................................................30

§5.6 图像的处理....................................................................................................................31

§5.6.1 灰度的窗口运算.............................................................................................32

§5.6.2 数学形态学的腐蚀膨胀算法.........................................................................32

§5.6.2.1 图像腐蚀（Erosion）.......................................................................33

§5.6.2.2 图像膨胀（Dilation）.....................................................................38

§5.6.2.3 具体实现..................................................................................................41

第六章 总 结...............................................................42

参考文献....................................................................43

致 谢....................................................................45

摘 要.....................................................................I Abstract...................................................................III

第一章 绪 论

医学影像存档与通讯系统PACS(picture archiving and communication system)是数字化医院的重要组成部份。它涉及医学影像学、数字图像处理、网络通讯、图像数据库等诸多领域技术，DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）是PACS的国际化标准，本文侧重阐述DICOM的信息模型、数据格式、文件格式的解析，以及DICOM影像传输、显示和部分图像处理技术的开发研究。

§1.1 DICOM标准的发展背景:

PACS的主要功能和特点：大容量、无失真光盘存储技术，降低管理代价；无胶片化节约硬考贝及相关的管理时间与费用；数字方式存储、管理医学影像数据，高效存取图像；先进的网络共享技术使多种影像设备得以集群作用；多种影像设备的图像数据可方便、快捷地传送到所需部门；信息后处理手段大大丰富了设备的功能；实现远程会诊与教学，扩大影像设备的服务范围；规范而先进的诊断体系，在整体上改善了医院的运行效率及诊断质量。

因为PACS有如此多的优点，再加上计算机水平的发展和医学影像技术的提高，制造医学影像设备和PACS系统的厂商越来越多,但是有关的图像格式、传输方式却各式各样,这就给PACS系统和各种设备之间的图像及其相关信息的交换带来了很大的障碍，同时医学影像诊断设备的网络化逐步成为影像科室的必然发展趋势，因此,对医学影像信息的格式、采集、存储、传送等标准化,是PACS系统中各种影像设备互连通讯需要解决的问题。

为了规范图像格式和相关信息的交换。美国放射学会(American College of Radiology；ACR)和美国全国电子厂商联合会(National Electrical Manufacturers Association; NEMA)于1985联合制定了医学数字图像通讯标准DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)这一标准经过几年的版本更新,于1993年正式成为医学数字图像通讯标准3. 0(Digital Imaging and Communications in Medicine 3.0, DICOM 3.0)。

§1.2 DICOM标准的内容概要

DICOM3.0标准共分16部分，各部分是相互关联的独立文件，各部分的功能如下： 第1部分：概述（Introduction and Overview）。这一部分简介各部分的概要及DICOM的概念、内容组成和设计原则。

第2部分：兼容性（Conformance）。这一部分定义了声明与DICOM兼容所应遵守的规则，它也指定了必须在兼容声明中存在的信息，它包括选择什么样的信息对象 (Information Objects)、服务类 (Service Classes)、传输协议（communications protocols）等。

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第3部分 ：信息对象定义 (Information Object definitions)。这一部分指出了一些能提供现实世界实体的抽象定义的信息对象类定义 。

第4部分 ：服务类说明（Service Class Specifications）。服务类 (Service Classes)说明定义了许多服务类，此部分详述了作用在信息对象（IOD）上的命令及其相应的结果。可以是一个或几个命令(如打印、存储)，也可以是一个或几个信息对象。

第5部分：数据结构和编码（Data Structures and Encoding）。这一部分描述了怎样对信息对象和服务类进行构造和编码，也说明了编码规则，此编码规则用于构造通过消息传递的数据流。此数据流由组成数据集合的数据元素构成，几个数据集合可以被包含在一个复合的数据集合中。也提供了DICOM默认的传输句法 ,所有声明与DICOM兼容的系统都应支持默认的传输句法。

第6部分：数据字典（Data Dictionary）。这一部分描述了所有信息对象是由数据元素组成的，而数据元素是对属性值的编码，数据字典给出了数据元素的精确定义。每个数据元素包括一个唯一的标签（由组号和元素号组成）、一个名字、数据类型、使用说明。

第7部分：消息交换（Message Exchange）。这一部分定义了进行消息交换通讯的医学图像应用实体所应用的服务和协议，也定义了应用软件参与DICOM通讯所需的条件。消息是二个交互的DICOM应用实体进行通讯的基本数据元素 ,它由一个命令流和紧随的一个数据流（如果需要的话）组成。该部分描述了联接的建立和终止的规则，用于交流的“请求及回应”命令的规则和用于构造命令流和消息的编码规则。

第8部分：消息交换的网络通讯支持（Network Communication Support for Message Exchange）。这一部分定义了 DICOM应用实体在网络环境下信息交换所必需的上层协议和通讯服务，也就是DICOM消息交换的网络支持，即网络协议。

第9部分：支持消息交换的点对点通讯（Point-to-Point Communication Support for Message Exchange）。这一部分定义了用于点对点通讯的与ACR-NEMA 2.0兼容的服务和协议。它在一些早期的设备上应用，因此，DICOM仍然保留了这种旧的点对点协议。

第10部分：用于介质交换的介质存储和图像格式（Media Storage and File Formats for Media Interchange）。这一部分定义了用于医疗图像信息在移动介质上存储的通用模型，也提供了不同类型医学图像及其相关信息在各种物理存储介质交换的格式。

第11部分：介质存储应用配置（Media Storage Application Profiles）。这一部分定义了系统兼容性声明中特定相关的DICOM标准的应用子集。

第12部分：用于介质交换的介质格式和物理介质（Media Formats and Physical Media for Media Interchange）。这一部分描述了介质存储模型与具体的物理介质和介质格式间的关系，还有具体的物理介质特点和一些相关介质格式。

第13部分：打印管理对点对点通讯的支持（Print Management Point-to-Point Communication Support）。这一部分描述了一种通讯中的服务和协议，这种服务和协议用来

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支持打印管理应用实体在打印用户和打印提供者之间建立的点对点连接。

第14部分：灰度显示函数标准 （Grayscale Display Function Standard）。这一部分描述了用于显示灰度图像的标准显示函数 ,也供了测量特定显示系统的特征曲线的测量方法的例子，目的是使显示系统复合灰度标准显示函数或是测量显示系统对灰度标准显示函数的兼容性。

第15部分：安全策略方法：说明了具体应用所应遵循安全策略的兼容方式。

第16部分：标准内容参考资源。

DICOM标准各部分之间的关系如图1-1。DICOM的这些部分之间既互相独立，又互相联系。

图1-1 DICOM标准各部分之间的关系图

§1.3 本文的工作

针对以上的问题，本文介绍了DICOM，并详细地阐述了DICOM信息模型、数据格式、DICOM文件格式，应用面向对象的方法来实现DICOM影像文件的解析，根据DICOM网络层次模型，应用面向对象的方法来实现医学影像文件的传输、显示，并给出数学形态学等部分图像处理技术的开发研究结果。

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第二章 DICOM信息模型

DICOM标准的现实世界中的层次模型是分析DICOM实体之间关系重要手段。本章详细地介绍了DICOM标准的信息模型。

§2.1 DICOM标准的信息模型

在DICOM标准将现实世界中的医学图像与病人的关系抽象成为一个以病人(patient)，研究（study），系列（series）、图像（image）四个层次的信息模型，见图2-1。这四个层次分别对应了有关类型信息的生成阶段和不同来源。

§2.1.1 病人层次

病人层是信息系统模型中的最高层次，它定义病人信息实体的属性（包含病人姓名、性别、年龄等人口统计信息）。一个病人可能由于其它或以前的检查而有一个或多个研究。 §2.1.2 研究层次

研究层次是在信息模型中最重要的层次，一个研究是某个特定类型检查请求的结果，研究层定义对病人所作的医学检查的属性（含有医学检查设备等信息）。放射科的所有活动都是围绕着正确处理病人的研究请求而进行的。在研究层次上，保存着病人的标识信息，并包含有与同一个研究有关的医院管理信息系统中的其它参考信息。一般地，一个研究的请求可能会涉及不同模式（Modality）的检查过程，因而涉及一个或多个图像的序列，这取决于检查所定义的协议。按照PACS系统中的成像模式，将检查划分为CT（Computed Tomography）、MRI(Magnetic Resonance Imaging) 、CD(Color Doppler) 、US(Ultrasound)等大类。研究作为DICOM的信息根将所有图像数据收集到一起。在研究层次下收集了所有的图像序列。 §2.1.3 系列层次

系列层将医学图像进行了分组，系列层包含一个或多个图像层。系列层次标识了生成图像的模式类型、系列生成的日期、检查类型的细节和使用的设备等信息，是来自单一模式有关图像的集合。图像组合到系列中的方式取决于它们的临床用途。而图像在模式上是如何获取的对系列的分组并不重要。但是不同的属性将获取标识并在显示图像时表现出来。在许多情况下，图像关系是通过获取发生的方式定义的。当按顺序的获取具有空间或普通的关系时，

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这种获取结果的图像可以成组到一个系列中。当存在于图像之间的关系不再有效时，必须开始新系列。

§2.1.4 图像层次

信息模型的最低层次是图像层次，图像层描述了图像的点阵数据的属性，每个图像包含获取位置以及图像数据本身，取决于模式的类型。图像层次包含有一幅（单幅）、两幅（双屏）和在相对短的时间内收集的多幅图像（多帧图像）。多帧图像的使用节约了高层次上信息的重复，但这仅仅是在帧之间关系可以用简单方法描述时才有可能，例如时间间隔或系统移动的增量在所有帧之间都是相等的。

图2-1 现实世界DICOM模型图

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§2.2 面向对象机制

面向对象的方法是今后软件开发方法的主流，面向对象机制是另一种观察应用程序的方式。对象是人们要进行研究的任何事物，具体一点讲就是研究对象。它可以是有形实体，也可以是作用、事件、性能说明等。利用面向对象方法把应用程序分成许多小块（或对象），这些对象是相互独立的，然后可以组合这些对象，建立应用程序，面向对象机制主要好处是复用。具有相同或相似性质的对象的抽象就是类。类具有属性，属性是状态的抽象，如有人叫张三，有人叫李四，则抽象出一个属性“姓名”。类具有操作，它是对象行为的抽象。

传统开发方法集中考虑系统要维护的信息，关注信息，而不是关注信息的作用或系统的功能。这种方法以数据为中心，适合数据库设计和捕获信息，但用来设计商业应用程序就有问题，主要是系统要求随着时间不断地变化。以数据为中心的系统可以方便地处理数据库变化，但很难实现商业规则的变化和系统功能的变化。

面向对象机制的设计可以用来解决这个问题。利用面向对象机制，关注众多的类及交互模式，同时关注信息与功能，提高软件的质量、可维护性和软件复用程度，因此我们可以开发出高效、便于维护和升级的系统。

§2.3 DICOM标准与面向对象的设计方法

DICOM标准应用面向对象的设计方法,采用了“实体-关系” (Entity- Relationship， E-R)模型来表示现实世界对象的信息。“实体-关系”模型是用来描述信息对象 (如病人、研究、图像、等 )以及它们之间的相互关联。实体表示一个或一类有相同特性的现实世界对象 ,如各种图像的 IOD（Information Object Definition）等。实体用一个矩形表示。关系表示各实体之间是怎样相互联系的。关系用菱形表示。E-R模型如图2-2：

图2-2 E- R模型

图中m和n 的意义为：n个源实体名与m个目标实体名相关联。

使用E- R模型可以清晰地描述各实体之间的层次关系 ，清楚地表明了实际应用中所需要的数据元素以及这些元素之间的关系。DICOM信息模型定义了关于医疗图形通讯的信息的结构和组织，DICOM信息模型的主要结构用E-R图表示如图2-3：

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图2-3 DICOM信息模型的主要结构

信息对象定义 (Information Object definitions，IOD)定义了一组具有相同属性的现实世界实体，在其属性有了具体的值之后 ,该实体就成为一个实例 (Instance)。DICOM定义了二类信息对象：普通型信息对象 (normalized Object)和复合型信息对象 (Composite Object)。 普通型信息对象类的属性是来自于那些代表现实世界的实体。对于“病人 IOD”这个普通型信息对象 ,它包括了病人姓名、性别、年龄、身高、等属性。复合型信息对象 (Composite Object)：它不仅具有了现实世界实体所固有的属性 ,还包括了不是现实世界实体所固有的，但与之相关的属性。对于“CT图像 IOD”这个复合型信息对象 ,其图像是本身固有的属性 ,而病人姓名是与之相关的属性。

在面向对象方法中，存在被定义的对象，也有应用于其上的方法。在DICOM中，这个方法是用服务来定义的。DICOM定义了许多如“存储图像”，“获得患者信息”等的服务，叫作DICOM消息服务元素(DICOM Message Service Element，DIMSE)。服务就是一些操作（如存储），服务是由一个或多个DICOM消息服务元素组成的。DICOM服务组（DIMSE Service Group ，DSG）是能在数据结构上执行的操作。信息对象和与之相应的DIMSE服务组合成服务—对象对( Service-Object Pair ，SOP)。SOP类是信息对象可能应用的一系列服务，一个信息对象可以同几个服务想联系。要是SOP类的属性及相应的服务具有具体的值，那就成为了服务对象对实例，如传输一幅指定的CT图像。服务类、信息对象、DICOM服务组和服务—对象对的关系如图2-4。

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服务类 a

图2-4 服务类、信息对象、DICOM服务组和服务—对象对的关系图

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第三章 DICOM数据格式与文件格式

在对符合DICOM标准的医学影像文件进行处理的时候，首要的问题是怎样去读取图像文件的信息，所以了解DICOM数据格式与文件格式是极为重要的事情。

§3.1 DICOM数据格式

数据集表示一个现实世界信息对象的一个实例，它是由数据元素组成的。如图3-1：

图3-1 数据集

数据元素按照逻辑关系分成不同的组,组是一些同一类别的从属数据元素的集合，同一组内不同的元素具有不同的元素号，各数据元素相互关联，组由相应的组号标识。

数据元素中含有对象属性的编码值，属性的具体内容及语义由IOD定义。数据元素由数据元素标签唯一识别，组号与元素号构成了数据元素的标签 (Tag)。Tag后面是类型表示 (Value Representation,VR) ,这是一个可选的域 ,是否出现由传输语法决定。其后是数据元素的长度与值。例如 ,病人的性别就表示如下 (十六进制数 )：

组号 元素号 VR 长度 值

0010 0040 CS 0002 4D20

组长度数据元素的VR是“UL”，并且值多重性（VM）是1。值多重性说明了多少个具有这个VR的值能被放进这个数据值域。可以通过组长度直接跳过不重要的组，不必在这个不重要的组中因为一个个地访问数据元素而浪费时间，从而增加了灵活性。根据实际需要，应用程序可以解析组长度这个数据元素，也可以不去解析。

在数据集中的数据元素是以数据元素标签的增序来排列的，并且至少出现一次（由于数据集中有嵌套数据集，所以数据元素可能再次出现）。在数据集中存在两种类型的数据元素：标准数据元素（Standard Data Element）和私有数据元素（Private Data Element）。标准数据元素的组号是偶数的，而私有数据元素的组号是奇数的。数据元素具有三种结构，都包含有数据元素标签（Data Element Tag）、值长度（Value Length）和数据元素相对应的值域（Value Field）。有两种结构还含有数据元素的VR，称为显式VR（Explicit VR）,但是这两种结构的长度不同。第三种结构因为不含有VR，所以称为隐式VR（Implicit VR）,数

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据元素的结构如图3-2：

图3-2 数据元素

数据元素标签是一个16位的无符号整数的有序对，前8位代表组号，后8位代表元素号。

值表示类型是含有数据元素VR的2字节的字符串，这2个字符的VR用DICOM默认字符集来编码。

值长度有二种情况：1) 一个16位或32位的无符号整数（取决于显式VR或隐式VR）指示了数据值域存储长度的字节数目（只能是偶数）。这个值不是整个数据元素的存储长度，它只说明了数据值域的存储长度。2) 一个32位的字段，其内容为“FFFFFFFF”，是固定的，表示未定义的数据值域长度。用于数据元素的VR是SQ（Sequence of Items）或UN(Unknown)这种情况的。而对VR为OB（Other Byte String）或OW（Other Word String）的数据元素，未定义长度也可以被使用（由被协商的传输语法决定）。

数据值域含有数据元素的值，它的存储长度为偶数个字节。存储在这个字段的值的数据类型由这个数据元素的值表示类型(VR)决定。标准数据元素的VR必须符合数据字典中的说明。

当使用显式VR结构时，数据元素将被构造为四个连续的段：数据元素标签，VR，值长度和数据值域。依照数据元素的VR，数据元素将按下列方法被构造：

1）对于VR是OB、OW、SQ、和UN的数据元素，二个字符的VR域后还有16位，这16位是为DICOM标准的后来版本保留的，被设置为0000H，并且不能使用。值长度段是32位无符号整数。如果数据值域有一个显式长度，那么值长度就指示数据值域的存储长度，这个长度以字节数来表示。如果数据值域没有一个显式长度，那么数据值域就有未定义长度，这时值长度段的内就是“FFFFFFFF”，数据值域的结尾用序列标界条目(FFFE,E0DD)（Sequence Delimitation Item）来标识。如图3-3

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图3-3 VR是OB、OW、SQ、和UN的数据元素

2）对于VR是UT的数据元素，二个字符的VR域后还有16位，这16位是为DICOM标准的后来版本保留的，被设置为0000H，并且不能使用。值长度段是32位无符号整数。数据值域必须有显式长度，值长度指示数据值域的存储长度，这个长度以字节数来表示。也就是说VR为UT的数据元素的数据值域不能有未定义长度。

3)对于VR不为以上各种情况的数据元素，二个字符的VR段后是值长度段，用16位无符号整数来表示。值长度段的值等于数据值域的存储长度（以字节表示）。如图3-4：

图3-4 VR不是OB、OW、SQ、和UN的数据元素

当使用隐式VR结构时，数据元素将被构造为三个连续的段：数据元素标签，值长度和数据值域。如果数据值域有一个显式长度，那么值长度段就指示数据值域的存储长度，这个长度以字节数表示。否则数据值域就有未定义长度，数据值域的结尾用序列标界条目(FFFE,E0DD)来标识。如图3-5：

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图3-5 隐式VR结构

与数据集有关的一些定义:

(1)字节顺序 (byte ordering)

字节顺序同样有传输语法决定。不同的计算机系统有以下两种字节顺序 :

1) 低位地址低位字节顺序(Little Endian byte ordering)

编码时，在含有多个字节的二进制数中，最末位字节最先被编码，剩下的字节也是按照从后向前进行编码的。

在含有多个8位单字节码的字符串中，字符按照在字符串中出现的次序进行编码（从左至右）。

2)低位地址高位字节顺序(Big Endian byte ordering)

编码时，在含有多个字节的二进制数中，第一个字节最先被编码，剩下的字节也是按照从前往后进行编码的。

在含有多个8位单字节码的字符串中，字符按照在字符串中出现的次序进行编码（从左至右）。

字节顺序由已经协商的传输语法决定，默认的DICOM传输语法使用Little Endian字节顺序。命令集结构用Little Endian Implicit VR进行编码。在默认的Little Endian字节编码情况下，Big Endian 类型的计算机在对某一数据元素进行解析或操作前要进行字节交换。

DICOM格式转换软件的输入 /输出流模块应该能正确地进行字节交换。

(2)嵌套数据集 (nested data set)

嵌套数据集中数据元素的值又是由零个或多个数据元素构成的。这样的数据集称为条目(item) ,往往用于重复的简单数据集 ,或者构成复杂 IOD的 folder。条目的 VR(类型表示 )为 SQ (sequence of items)。如果条目中的数据元素的 VR也是 SQ,则构成了递归嵌套。由于嵌套数据的存在 ,格式转换软件应该使用一种树型的数据结构以存储递归嵌套的数据元素 ,并且程序也应该具有递归遍历功能。

(3)压缩图像数据 (encapsulated pixel data)

图像数据可以是非压缩的 (native format) ,也可以是压缩的 (encapsulated

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format)。图像的编码方式也是由传输语法规定的。DICOM目前支持两种压缩方式 ：

1）JPEG压缩 ,包括基于离散余弦变换 (DCT)的有损 (lossy)压缩和基于差分脉冲编码调制的无损 (lossless)压缩。JPEG压缩图像的传输语法 UID是以 “1.2.840.10008.1.2.4”开始的。

2）游程编码(RLE lossless) ,是无损压缩，传输语法的UID为 “1.2.840.10008.1.2.5”。

§3.2 DICOM文件格式

DICOM文件格式提供了一种在文件中封装数据集的方法，文件中的数据集代表了一个与IOD相关联的SOP实例。每个DICOM文件都包含了一个单独的SOP实例。DICOM文件是由DICOM文件元信息(DICOM File Meta Information)和DICOM数据集（Data Set）组成的，数据集放在文件元信息之后。文件元信息含有被封装的数据的信息。文件元信息是由文件序言（File Preamble）、DICOM前缀（DICOM Prefix）和文件元元素（File Meta Information）构成的。

文件序言占128字节，被用于应用简介或具体实现。文件序言的大小是固定的，不需要构造为带有标签和长度的DICOM数据元素。在文件序言中放入一些通用图像文件格式信息（如图像的存储方式、图像数据在文件中的偏移位置、图像大小等），可以方便地从DICOM文件中访问到存储在数据集中的图像和有用的数据元素。

由于文件序言中可以含有便于多媒体应用程序从DICOM数据集中访问图像的信息，所以同一个DICOM文件能以二中方式访问：1、由能使用文件序言中信息的多媒体应用程序访问；

2、无论文件序言中是否有信息，DICOM应用程序都将忽略文件序言，直接访问文件。如果文件序言中没有信息，那么128字节都设置为00H。

DICOM前缀占4个字节，内容是大写字母的字符串“DICM”，在文件中为十六进制的“44 49 43 4D”，这4个字节没有被构造为带有标签和长度的DICOM数据元素。

在文件序言和DICOM前缀的后面是DICOM元元素，DICOM元元素带有标签和长度。DICOM元元素包括组长度（Group Length）、文件元信息版本(File Meta Information Version)、媒体存储SOP类(Media Storage SOP Class)、媒体存储SOP类实例UID(Media Storage SOP Instance UID)、传输语法UID(Transfer Syntax UID)、实现类UID（Implementation Class UID）、实现版本名称(Implementation Version Name)、源应用实体标题(Source Application Entity Title)、私有信息建立者UID(Private Information Creator UID)和私有信息（Private Information）。这些文件元元素将依照Explicit VR Little Endian传输语法来编码。例如：媒体存储SOP类这个数据元素在文件中从第159字节开始存储，用16进制表示如下：

0200 0200 5549 1a00 312e 322e 3834 302e 3130 3030 382e 352e 312e 342e 312e 312e

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tggi.html