王晨希，王權(quán)，任海萍

中國(guó)食品藥品檢定研究院，北京市，100050

0 引言

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了包括計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、核磁共振(MRI)、超聲成像(US)、數(shù)字減影血管造影術(shù)(DSA)等多種醫(yī)學(xué)成像方法和設(shè)備，為疾病的診斷提供了重要的依據(jù)。需要PACS(Picture Archiving and Communication System)解決數(shù)據(jù)傳輸和圖像存儲(chǔ)，因此如何利用有限的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)更多的圖像，即醫(yī)學(xué)圖像壓縮成為PACS關(guān)鍵的技術(shù)之一。

在PACS的發(fā)展過程中，由于醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的圖像格式、傳輸方式在不同的影像設(shè)備和系統(tǒng)中千差萬別，給PACS及各種設(shè)備之間的圖像及其相關(guān)信息的交換帶來了很大困難。為此，美國(guó)放射學(xué)會(huì)(American College of Radiology：ACR)和美國(guó)全國(guó)電子廠商聯(lián)合會(huì)(National Electrical Manufactures Association:NEMA)于1985年聯(lián)合建立了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊DICOM標(biāo)準(zhǔn)，以利于規(guī)范圖像及其相關(guān)信息的交換。DICOM圖像數(shù)據(jù)源的最大特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量巨大，在醫(yī)院每天產(chǎn)生的圖像及附屬信息數(shù)據(jù)量可以從幾十Mb到幾十Gb，其中90%以上是圖像數(shù)據(jù)。如此巨大的數(shù)據(jù)量使得存儲(chǔ)空間的管理、圖像存取速度和數(shù)據(jù)可靠性成為重要的問題。其中，對(duì)圖像進(jìn)行壓縮處理是解決存儲(chǔ)空間的一個(gè)重要方法。因此，在DICOM作為醫(yī)學(xué)圖像與通信的重要標(biāo)準(zhǔn)中，加入了對(duì)圖像壓縮算法的支持。

1 DICOM醫(yī)學(xué)圖像壓縮技術(shù)介紹

圖像壓縮目的是盡量減少表述數(shù)字圖像時(shí)需要的數(shù)據(jù)量。通常是通過改變圖像的表示方式來達(dá)到的，因此壓縮和編碼是分不開的。第一代圖像壓縮編碼主要是基于信息論的編碼方法，壓縮比較小。其中變換壓縮編碼與量化壓縮編碼是當(dāng)時(shí)的研究熱點(diǎn)。變換壓縮編碼是通過對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，然后通過量化去除對(duì)視覺影響不大的高頻分量，再采用行程編碼或哈夫曼編碼達(dá)到壓縮效果。按照正交變換的不同，常用的變換壓縮編碼又分為Karhunerr Loeve變換，離散余弦變換，離散哈德瑪變換，離散斜變換等，由于離散余弦變換壓縮編碼算法具有編碼效果較好、運(yùn)算復(fù)雜度適中等優(yōu)點(diǎn)，目前己經(jīng)成為國(guó)際圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的核心算法。

近年來，出現(xiàn)了許多新的編碼算法，如基于對(duì)象(Object-Based)的算法、基于模型(Model-Based)的算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (Artificial Neural Network)的算法、小波(Wavelet)算法等等。

2 DICOM醫(yī)學(xué)圖像壓縮的實(shí)現(xiàn)

首先，將DICOM文件中的圖像部分提取出來，轉(zhuǎn)換為BMP這種通用格式的文件。然后，將DICOM文件中的非圖像信息部分存儲(chǔ)到文本文件中，將非壓縮的BMP圖像轉(zhuǎn)換為JPEG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮圖像，將JPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像和非圖像信息部分封裝到DICOM格式圖像中去。其壓縮流程如圖1所示。

圖1 圖像壓縮流程Fig.1 Image compression flow chart

2.1 DICOM非像素信息部分的提取

根據(jù)對(duì)DICOM圖像文件結(jié)構(gòu)的解析，我們知道DICOM圖像文件的數(shù)據(jù)元素中包含了大量的非圖像信息，這些在DICOM標(biāo)準(zhǔn)的PS3.6部分可以查到。數(shù)據(jù)元素包括了標(biāo)簽、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)值域等內(nèi)容，標(biāo)簽在數(shù)據(jù)元素的最開始位置，唯一標(biāo)志了數(shù)據(jù)元素，因此可采用查找標(biāo)簽的方法來確定數(shù)據(jù)元素。本文采用的思路是首先建立數(shù)據(jù)元素的字典，然后讀取DICOM文件，跳過文件頭，取得數(shù)據(jù)元素的入口地址，開始查找標(biāo)簽并與數(shù)據(jù)字典中的標(biāo)簽比對(duì)，找到相應(yīng)的VR字段，確定傳輸語法，并根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度VL取出相應(yīng)字節(jié)數(shù)，最后根據(jù)傳輸語法及VR來確定該元素的值，這是一個(gè)循環(huán)遍歷過程，直到查找完最后一個(gè)數(shù)據(jù)。

(1) 數(shù)據(jù)字典的建立

首先，定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量：

然后定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的數(shù)組，按照DICOM標(biāo)準(zhǔn)的PS3.6部分制作數(shù)據(jù)字典：

數(shù)據(jù)字典中的最后一個(gè)元素是以{0 x 0000,0x0000,”

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