.NET平台下的DICOM文件解析

【题外话】

其实早就想开始重新写博客，但总是有各种各样的理由“说服”自己偷懒，这次在一家小公司实习，要做Dicom文件的解析，觉得有必要记录一些东西，也是本博第一篇文章了。

【文章索引】

1. DICOM文件的组成
2. .NET平台下开源类库fo-dicom
3. 使用中的几个问题
4. 相关链接

【一、DICOM文件的组成】

个人感觉，要想解析一个文件，虽然可能会有各种各样的类库去做，但还是很有必要去了解下最起码文件的结构，这样在使用类库的时候思路也会更清晰一些。

总体来说，DICOM的文件格式还是很清晰的，简单看其实可以分为三部分：

1. 第一部分是文件开始固定的128字节为DICOM文件的引言（Preamble），不过由于可以不写，所以基本上所有的DICOM文件前128字节均为置0；
2. 第二部分为跟在之后的4字节文件标识，即“DICM”四个字节，如果不是则表示不是DICOM文件；
3. 第三部分为数据集（DataSet），数据集中包含若干个数据元素（DataElement），数据集中包含了文件的元数据（File Meta Data Element）、患者及检查的数据、私有数据（Private Data Element）以及图像、覆盖层等数据（Encoding of Pixel, Overlay and Waveform Data）。

对于每一个数据元素，其又包含如下图所示的四部分：

1. 数据元素标识 Tag（2字节UInt16分组号和2字节UInt16元素号）；
2. 数据表现类型 Value Representation（2个单字节Char，有些情况之后会预留两字节的置0，如上图的0x20 0x00 0x01 0x00）；
3. 数据长度 Value Length（2字节UInt16，有些情况是4字节UInt32，如上图的0x20 0x00 0x01 0x00）；
4. 数据内容 Value Field（长度为Value Length，如果VL=0xFFFFFFFF，则需要一直读到截止符）。

数据内容的存储与表现格式与VR是关联的（参见标准第五部分第24页），但比较恶心的是，VR不是一定存在，也就是可能有隐式的情况（需要根据元素标识进行判断），此外VR的属性还可能是UN（Unknown）等等等等。当然除非你要自己写解析，否则了解到这就可以了。

【二、.NET平台下开源类库fo-dicom】

.NET平台下其实有好多好用的DICOM解析库，之前有一个叫mDCM的类库（https://github.com/rcd/mdcm），能读取大部分DICOM文件（手头有几张色深16位的片子解析有偏差，还有几张测试软件的片子无法读取，再就是无法支持32位色片子等等），作者也已经对类库停止了更新。不过好在之后又有了fo-dicom（https://github.com/rcd/fo-dicom），用起来感觉跟mDCM是一样的（代码很多也是一样的），而且上述的问题都解决了，起码我手头几个医院的片子都能正常解析。

要获取的fo-dicom的话，需要去上述提供的github链接上下载代码，可以直接点击上方工具栏的ZIP打包下载所有代码，然后在本地打开编译一下。需要说明的是，项目是基于.NET 4.0的，由于这个项目包含了C++的代码，所以如果用VS2012打开的话需要更新为VC++2012编译。其实如果不需要Jpeg解析，只需要编译Dicom项目即可。

fo-dicom对DICOM文件格式进行了高度封装，首先一个DICOM文件是一个DicomFile类（using Dicom），你可以这样从文件中创建，比如这样：

DicomFile dcmFile = DicomFile.Open(filePath);

或者这样从流中创建，比如这样：

DicomFile dcmFile = DicomFile.Open(stream);

如果要获取DICOM文件中的数据元素（Data Element），需要从DICOM的数据中获取，与mDCM不同的是，fo-dicom提供了泛型的方法，而不是针对每个类型提供了一个方法。同时，与mDCM一样的是，fo-dicom对所有的数据元素标识（Tag）都进行了封装，你无需考虑Tag到底是多少，而只需要给出你需要什么就可以了，DicomTag类下提供了几千个封装好的静态类可供选择，比如这样：

DicomDataset dcmDataSet = dcmFile.Dataset;
String patientName = dcmDataSet.Get<String>(DicomTag.PatientName);

如果要获取图像信息的话需要创建DicomImage类（using Dicom.Imaging），比如这样：

DicomImage dcmImage = new DicomImage(dcmDataSet);//可以增加第二个参数来指定获取第几帧
Image image = dcmImage.RenderImage();

fo-dicom另一点比mDCM好的地方在于，其将窗位（WindowCenter）和窗宽（WindowWidth）也放到了DicomImage类中，可以直接修改DicomImage类中的这两个参数来获取和设置窗位和窗宽，调整完直接RenderImage即可，而无需调整DataSet中的参数再重新创建DicomImage类（不但简化了操作而且提交了效率），比如这样：

dcmImage.WindowCenter = 300;
dcmImage.WindowWidth = 1500;

【三、使用中的几个问题】

1、在某个WindowCenter和WindowWidth程序提示数组越界，程序崩溃。

修改Dicom/Imaging/LUT/OutputLUT.cs中的索引器（public int this[int value]，如下图），将注释掉的四行屏蔽注释即可（判断value < 0 和 > 255的部分）。不知道作者的因为调试程序还是其他原因，为什么将这四行注释掉，mDCM的这个文件也是如此，实际测试中对于某些WindowCenter和WindowWidth，在这个地方可能会导致数组越界。

2、调整Overlays层的绘制颜色。

修改Dicom/Imaging/DicomImage.cs中的常量OverylayColor；

3、在输出图片时直接输出旋转后的影像。

修改Dicom/Imaging/DicomImage.cs中RenderImage方法，在创建完ImageGraphic的对象graphic之后执行graphic.Rotate(angle)方法，其中angle如果大于零表示向右旋转的度数，如果小于零表示向左的度数，所以你可以在DicomImage中创建个属性设置好旋转的度数或者直接在RenderImage方法传入旋转的度数。例如改成下图这样：

【四、相关链接】

1、Dicom格式文件解析器：http://www.cnblogs.com/assassinx/archive/2013/01/09/dicomViewer.html
2、《DICOM标准医学图像文件解析及工具软件的研制》：http://wenku.baidu.com/view/7511df2c2af90242a895e524.html
3、The DICOM Standard：http://medical.nema.org/standard.html