dicom文件格式
DICOM数据集与DCM文件格式
作者简介:全海英(1971-),讲师,博士研究生,主要研究方向:医学信号与图像处理、小波分析; 杨源(1976-),硕士研究生,主要研究方向:数字图像处理; 张歆东(1970-),硕士,主要研究方向:多媒体、信号处理; 郭树旭(1959-),教授,博士研究生,主要研究方向:多媒体、数字图像处理与传输、小波分析、微波通讯; 刘景鑫(1967-),工程师,主要研究方向:医学影像设备学.文章编号:1001-9081(2001)08-0145-02DICOM 数据集与DC M 文件格式全海英1,3,杨 源1,张歆东1,郭树旭1,刘景鑫2(1.吉林大学电子工程系,吉林长春130023; 2.长春市中日联谊医院,吉林长春130031;3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130021)摘 要:该文在介绍医学信息领域的一种通用的图像及数据通讯标准DIC OM3.0的基础上,对DIC OM 数据集和DC M 文件的组织形式进行了分析,并且提出了在实际应用中对DIC OM 数据集的编解码接口的实施方案。
关键词:DIC OM3.0;医学图像;文件格式中图分类号:TP311.52 文献标识码:A1 前言随着信息技术的发展和计算机应用水平的不断提高,新一代医疗信息系统已逐步发展成为面向医疗服务,集成医疗信息、医学影象信息和医疗管理信息的综合化多媒体医院管理信息系统[3]。
为了便于影象信息的共享和交流,美国放射学会(American C ollege of Radiology ,ACR )和美国国家电器制造商协会(National E lectrical Manu factures Ass ociation ,NE M A )联合制定了医学数字图像通讯标准ACR/NE M A DIC OM 3.0(Digital Imaging and C ommunications in Medicine )[1],其主要目的是为了在各种医疗影象产品之间提供一致性接口,以便更有效地在医学影象设备之间传输交换数字影象[2,3]。
DICOM的名词解释
DICOM的名词解释DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）即医学数字成像和通信，是一种用于医学图像和相关信息的国际标准。
DICOM被广泛应用于医学影像设备、医疗信息系统和图像处理软件等领域。
本文将介绍DICOM标准中一些常用的名词和概念。
1. DICOM图像DICOM图像是医学成像设备生成的二维或三维图像，如CT扫描、X射线片、核磁共振图像等。
DICOM图像文件通常以.dcm为扩展名，并包含了图像本身的像素数据以及与图像相关的患者信息、设备信息等。
DICOM图像具有跨平台、互操作性强的特点，可以在不同的医疗设备和软件中进行传输、显示和分析。
2. DICOM文件格式DICOM文件格式定义了图像和相关信息在存储和传输中的组织方式。
DICOM文件由一系列的数据元素（Data Element）组成，每个数据元素包含了一个标签、一个值和一些描述信息。
标签用于唯一标识每个数据元素，而值则存储了具体的信息。
DICOM文件采用二进制格式存储，可以通过解析文件头部的元数据来获取图像本身的像素数据。
3. DICOM标准DICOM标准由美国医学影像与生物工程学会（ACR-NEMA）和国际电工委员会（IEC）共同制定，旨在促进医学图像设备和信息系统之间的互操作性。
DICOM 标准规定了医学图像的格式、传输协议、数据元素的定义等内容，确保了不同厂商的设备和软件能够正确读取和解析DICOM图像。
DICOM标准的持续更新和演进，使其成为了医学影像行业的重要基础。
4. DICOM服务DICOM服务定义了医学影像设备和信息系统之间的通信方式和协议。
常见的DICOM服务包括图像查询检索服务（C-FIND）、图像存储服务（C-STORE）、图像传输服务（C-MOVE）等。
这些服务通过网络协议（如TCP/IP）实现，允许不同设备之间的图像传输、共享和查询。
DICOM服务的实现，使得医学影像数据能够在不同地点和时间进行远程交流和访问。
DICOM医学影像文件格式解析
DICOM医学影像⽂件格式解析DICOM医学影像⽂件格式解析dicom协议中⽂⽂档可去csdn下载1.DICOMDICOM(DigitalImaging andCommunications inMedicine)是指医疗数字影像传输协定，是⽤于医学影像处理、储存、打印、传输的⼀组通⽤的标准协定。
它包含了⽂件格式的定义以及⽹络通信协议。
DICOM是以TCP/IP为基础的应⽤协定，并以TCP/IP联系各个系统。
两个能接受DICOM格式的医疗仪器间，可通过DICOM格式的⽂件，来接收与交换影像及病⼈资料。
⽬前，DICOM被⼴泛应⽤于放射医疗，⼼⾎管成像以及放射诊疗诊断设备（X射线，CT，核磁共振，超声等），并且在眼科和⽛科等其它医学领域得到越来越深⼊⼴泛的应⽤。
⽬前采⽤的标准是DICOM3.0，每⼀张图像中都携带着⼤量的信息，这些信息具体可以分为以下四类：（a）Patient（b）Study（c）Series（d）Image每⼀个DICOM Tag都是由两个⼗六进制数的组合来确定的，分别为Group和Element。
如(0010,0010)这个Tag表⽰的是Patient’s Name，它存储着这张DICOM图像的患者姓名。
2.DICOM存储格式DICOM⽂件的整体结构如下表所⽰，先是128字节的导⾔部分（没有实际信息），接着是四个字节组成的"DICM"字符串，然后是若⼲DataElement元素依次排列直⾄⽂件结束。
导⾔"DICM"DataElement DataElement...DataElement128 Byte 4 Byte n Byte n Byte n Byte2.1 DataElement的三种结构DataElement是存储⽂件信息的主体，DataElement的总体结构如下表所⽰：Tag VR（值表⽰法）Len(数据长度)数据值（内容）4 Byte 2 Byte 2 Byte Len ByteTag由2 Byte的组号（group）和2 Byte的元素号(element)组成，VR是DICOM特有的值表⽰法，关于值表⽰法的解释见下⽂按照VR的类型以及是否显⽰VR，DataElement⼜分为三种具体的结构。
13 BMP、JPG、DICOM文件
(1) 图像开始SOI(Start of Image) 标记结构 字节数 0XFF 1 0XD8 1 可作为JPEG格式的判据(JFIF（JPEG File Interchange Format）还需要APP0的配合)
(7) 扫描线开始SOS(Start of Scan) 标记结构 字节数 意义 0XFF 1 0XDA 1 Ls 2 SOS标记码长度，不包括前两个字节0XFF，0XDA Ns 1 Cs1 1 (Td1,Ta1) 1 Cs2 1 (Td2,Ta2) 1 … CsNs 1 (TdNs,TaNs) 1 Ss 1 Se 1 (Ah，Al) 1 压缩图像数据 Ns为Scan中成分的个数，在基本系统中，Ns=Nf(Frame中成分个数)。CSNs 为在Scan中成分的编号。TdNs为高4位，TaNs为低4位，分别表示DC和AC编码 表的编号。在基本系统中Ss=0，Se=63，Ah=0，Al=0。
(6) 霍夫曼(Huffman)表DHT(Define Huffman Table) 标记结构 0XFF 0XC4 Lh (Tc,Th) L1 L2 … L16 V1 V2 … Vt 字节数 1 1 2 1 1 1 16组数据中，每组个数 1 1 1 每个代码值；t=L1+L2+…L16 1 意义
(4)DRI(Define Restart Interval) 此标记需要用到最小编码单元(MCU，Minimum Coding Unit)的概念。前面提到，Y 分量数据重要，UV分量的数据相对不重要，所以可以只取UV的一部分，以增加压 缩比。目前支持JPEG格式的软件通常提供两种取样方式YUV411和YUV422，其含 义是YUV三个分量的数据取样比例。举例来说，如果Y取四个数据单元，即水平取 样因子Hy乘以垂直取样因子Vy的值为4，而U和V各取一个数据单元，即 Hu×Vu=1,Hv×Vv=1。那么这种部分取样就称为YUV411。
Dicom数据格式资料
平滑
空间平滑就是将数据在空间上用一个光滑的函数(通常
是Gauss函数
)去卷积
作用：
1、提高信噪比
2、符合Gauss随机场的要求
3、消除不同被试脑结构之间的细微差别
DICOM数据格式
张静远
DICOM数据格式
DICOM全称为医疗数位影像传输协定（Digital Imaging and Communications in Medicine），是一组通用的标准协定，在对于医学影像的处理、 储存、打印、传输上。它包含了档案格式的定义及网络通信协定。DICOM 是以TCP/IP为基础的应用协定，并以TCP/IP联系各个系统。两个能接受 DICOM格式的医疗仪器间，可借由DICOM格式的档案，来接收与交换影像 及病人资料。
DICOM文件结构
文件头 数据元素 数据元素 数据元素 …… 数据元素 标签 VR 数据长度 数值
文件头
文件头包含了标识数据集合的相应信息，由128字节的文 字导言构成。如果该导言不传达信息，可由十六进制的00 填充。
文件头之后是DICOM前缀，内容是字符串“DICM”，表示 是DICOM文件。
文件头之后是数据集合，文件头也可以缺省。
DICOM文件格式
符号及缩写
ACSE：联合控制服务元素
CT：计算X射线断层摄影术 DICOM：医学数字成像和通讯 HIS：医院信息系统
NIU：网络接口单元
OSI：开放系统互连 PACS：图像归档和传输系统 RIS：放射学信息系统 TCP/IP：传输控制协议/互联网协议
现在大部分的设备 DICOM 都是标准配置的一部 分，不需要另外加钱。国内医院买设备的时候一 定要把几个 DICOM 内容包括进去：
o o o o o DICOM Store SCU (图像输出) DICOM CD-R/DVD-R (读和写) DICOM Store SCP (接受网络 DICOM 输入) DICOM Query/retrieve (网络查询和导入) DICOM Print SCU (DICOM 图像打印)
3.0标准的发展现状
近年来由於ACR与NEMA在医疗数位影像传输规范的发展与 努力，DICOM3.0已成为北美、欧洲及日本各国在Health care informatics影像应用的标准。这些协会除了ANSI,ISO 外， 还包括欧洲的“Europen Committee for Standardization Technical committee on Medical Informatics ”(CENTC 251)及日本的"Japan Industries of Association for Radiation Apparatus (JIRA)"。1994年, 在美 国芝加哥所举办的RSNA 年会上, 就已经有40个以上的厂商 参与DICOM的成果展示, 他们利用DICOM3.0的标准，透过 网络与各医院连线，进行医学影像传输及处理的功能显示， 主题包括:CR,CT,MR,US各类型医学影像资料。
几种常见ECG数据格式及对比
⼏种常见ECG数据格式及对⽐SCP、DICOM、HL7aECG、GDF格式及对⽐本⽂档⾸先给出SCP、DICOM、HL7aECG、GDF四种⼼电信号格式的具体数据结构，然后分析其各⾃的特点及适⽤范围。
⼀、SCP-ECG format这种格式是专门针对ECG数据的标准格式，其中包含了ECG数据波形，患者信息，ECG采集信息以及测量诊断信息等丰富内容。
SCP-ECG格式主要分为Title(2 bytes for CRC-checksum and 4 bytes for size of ECG record)和Section0-Section11两部分。
其中Title,Section0,Section1是必须有的，其他部分则是可选的。
具体数据结构如下：Table 1. Structure of SCP-ECG records.Mandatory 2 bytes - checksum - crc -CCITT over the entire record(excluding this word)Mandatory 4 bytes - (unsigned) size of the entire ecg record (in bytes)Mandatory (Section 0)pointers to data-areas in the recordMandatory (Section 1)header information - patient data/ecg acquisition dataOptional (Section 2)huffman tables used in encoding of ecg data (if used)Optional (Section 3)ecg lead definitionOptional (Section 4)QRS locations (if reference beats are encoded)Optional (Section 5)encoded reference beat data if reference beats are storedOptional (Section 6)"residual signal" after reference beat subtraction if reference beats are stored, otherwise encoded rhythm dataOptional (Section 7)global measurementsOptional (Section 8)textual diagnosis from the "interpretive" deviceOptional (Section 9)manufacturer specific diagnostic and over-reading data from the "interpretive" deviceOptional (Section 10)lead measurement resultsOptional(Section 11)universal statement codes resulting from the interpretation 缺点：（1）只⽀持静态⼼电信息，不⽀持信号平均⼼电即晚电位信息，不⽀持动态⼼电信息(HOLTER)和运动⼼电信息(Exer- cise ECG)等；（2）仅仅⽀持RS232串⼝传输，使⽤⼆进制⽅式存储不利于⽹络传输的信息交换；（3）使⽤的复杂压缩算法难以进⾏实现和测试，也不能⽀持预约等其他⼯作流。
DICOM医学图像文件格式解析与信息提取
（） ３ 完成特殊的工作（ 如在胶片上打印图像） ；
（） ４ 工作流程的管理（ 支持 ＷＯ Ｋ ＩＴ和状态 Ｒ ＬＳ 信息 ） ； （） ５ 可视图像的质量和一致性 。
简而 言 之 ， Ｉ Ｏ 标 准 是 基 于 内 容 的 医学 图 ＤＣ Ｍ
ＺＨｏ Ｆｅ ｇ Ｕ ｎ
【ｂｔ ｃ】 Ｔ ｉｐｐｒ ｒｆ ｅ ｒ ｅ ｔ ＩＯ ｔ ｄｒ，ｎ ｙｉｏ ｔ ＩＯ ｌ ｆ ｍ ｔｔｅ ｓ ｏ Ｅ Ｄ Ａｓ ｆ ｈ ＤＣ Ｍ ｆ ｒ ａ， ｅ ｆ Ａ — ｓ ｉｌ ｃｂ ｅ ａ ｄ ｌ ｓ ｅ ｉ ｏ ｅ ｈ ｕ Ｌ
Ｍ ｄ ｉ ）是美 国放射学会 和美 国电器制造商协会 ｅｉｎ ， ｃｅ 组织制定的专 门用于医学 图像存储和传输的标准 。 经过十多年的发展 ， 该标 准已经被 医疗设备生产商 和医疗界广泛接受 ， 为医学 图像信息学领域的国 成
际通 用标 准 。
信息对象可以完成五个方面的功能 ： （） １传输和存储完整 的对象 （ 如图像 、 波形和文
据元素一 一对应。它 由组号 和元素 号构成 ， 如 例 （０ ８０２ ） ０ ０ ，０ ０就是组号为 ０ ００ ， ｘ０ ８元素号为 ＯＯ ２ ｘ ００ 的“ 检查 日期” 数据元素 的 Ｔ ｇ ａ 号。Ｄ Ｃ Ｍ 的数据 ＩＯ 字典定义 了许多数据元素标记 ， 涵盖 了大多数 的应
用需 要 。组号 为偶 数 的 是标 准 数 据元 素 ， 体 含 义 具 在 ＤＩＯＭ 的数 据 字 典 中定 义 ； 号 为 奇 数 的为 私 Ｃ 组
・
有数据元素 ， 由用户在使用过程中定义。
３ ・ ２
第 １ 卷・ ５ １ 第 期
周峰 ： Ｉ Ｏ 医学 图像文件格式解析与信息提取 ＤＣ Ｍ
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3.0标准的作用
在影像扫描设备、存储设备、后处理工作站等设备之间交换影像 时，要寻找一种把数字化影像及其信息输入、输出影像设备的方 法。在没有一种工业化的标准之前，每种影像设备上都必须有一 个专门的接口。放射科的影像设备来自多个厂家，它们之间数据 都不兼容。为实现设备的互联，医院必须专门开发或者购买相应 的接口。一个医学影像设备内置有对DICOM标准的支持，那么无 须开发专门的接口,利用DICOM标准的计算机联网技术，就可与 另一台支持DICOM标准的设备直接相连,与医院内可能已经存在 的网络硬件和远程通信设施相连。无论是进行医院内部网络建设、 实现远程临床通信，还是实现远程放射会诊，利用DICOM都会获 益。
3.0标准的特点
它按照多部分的文档结构来组织。通过简化新特性的增 加，这种结构使标准在迅速发展的环境中的演变更为容 易。ISO指示——定义如何去构造多部分文档——已经 加入到DICOM标准的构造中。
它提出了明确的信息对象，并不只是针对图象和图形， 还有研究、报告等。
它为唯一地识别任何信息对象指定了一个确定的技术。 这促进了在网络上运作的信息对象之间的关系的明确定 义。
第三部分：利用面向对象的方法，定义了两类信息对象类：普通性、 复合型。
第四部分：服务类，说明了许多服务类，服务类详细论述了作用与信 息对象上的命令及其产生的结果。
第五部分：数据结构及语意，描述了怎样对信息对象类和服务类进行 构造和编码。
DICOM标准文件内容概要
第六部分：数据字典，描述了所有信息对象是由数据元素组成的， 数据元素是对属性值的编码。
第七部分：消息交换，定义了进行消息交换通讯的医学图像应用 实体所用到的服务和协议。
第八部分：消息交换的网络通讯支持，说明了在网络环境下的通 讯服务和支持DICOM应用进行消息交换的必要的上层协议。
DICOM文件格式
第二组
历史背景
DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准 (ISO 12052)。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据 交换的医学图像格式。
DICOM 标准最初是由ACR (the American College of Radiology)及NEMA(the National Electrical Manufacturers Association)于1983年组成的联合委员会起草，以后陆续发 展成为医疗数字影像及相关信息的传输标准。
DICOM标准文件内容概要
第一部分：第二部分：兼容性，精确地定义了声明DICOM要求制造商精确地描 述其产品的DICOM兼容性，即构造一个该产品的DICOM兼容性声明， 它包括选择什么样的信息对象、服务类、数据编码方法等，每一个用 户都可以从制造商处得到这样一份声明。
历史背景
1970年代，随着以CT为代表的数字成像诊断设备 在临床得到广泛应用，美国放射学院(ACR)和国家 电气制造协会(NEMA)在1983年成立了一个联合委 员会，以制定相应规范达成以下目的:
I. 推动不同制造商的设备间数字图像信息通信标准 的建立。
II. 促进和扩展图片归档及通讯系统(PACS)，使它可 以与其它医院信息系统进行交互。
3.0标准的发展现状
近年来由於ACR与NEMA在医疗数位影像传输规范的发展与 努力，DICOM3.0已成为北美、欧洲及日本各国在Health care informatics影像应用的标准。这些协会除了ANSI,ISO 外， 还包括欧洲的“Europen Committee for Standardization Technical committee on Medical Informatics ”(CENTC 251)及日本的"Japan Industries of Association for Radiation Apparatus (JIRA)"。1994年, 在美 国芝加哥所举办的RSNA 年会上, 就已经有40个以上的厂商 参与DICOM的成果展示, 他们利用DICOM3.0的标准，透过 网络与各医院连线，进行医学影像传输及处理的功能显示， 主题包括:CR,CT,MR,US各类型医学影像资料。
以开放互联的架构和面向对象的方法定义了一套包含各种类型的 医学诊断图像及其相关的分析、报告等信息的对象集;
定义了用于信息传递、交换的服务类与 命令集，以及消息的标准 响应;
详述了唯一标识各类信息对象的技术;提供了应用于网络环境(OSI 或TCP/IP)的服务支持;
结构化地定义了制造厂商的兼容性声明(Conformance Statement)。
Publications NO.300-1988) 1993年发布DICOM标准3.0 此标准经过其他标准化组织如IEEE，HL7，ANSI， CEN TC251
和JIRA等的讨论和审查。现在DICOM格式文件已发展成为医学 影像信息学领域的国际通用标准。
标准介绍
DICOM标准中涵盖了医学数字图像的采集、归档、通信、显示 及查询等几乎所有信息交换的协议;
III. 允许广泛分布于不同地理位置的诊断设备创建统 一的诊断信息数据库。
标准更新
1985年，ACR-NEMA联合委员会发布了最初的1.0版本(ACRNEMA Standards Publications No.300-1985）
1986年10月和和1988年1月发布了校订No.1和校订No.2。 1988年该委员会推出2.0版本(ACR-NEMA Standards
3.0标准的应用范围
DICOM 3.0应用范围不仅包括CT、MRI、DSA、 SPECT、超声、数字化X线影像(CR、DR、FPD) 等，还包括内窥镜图像、病理学图像、耳科图 像、皮肤图像以及中医的舌苔图像等。它的应 用范围几乎包括所有医学图像领域，它本身具 有面向对象的特性和开放性，有利于自身不断 的发展和完善，但也带来不少新问题和新课题。