一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载方法

摘要

本发明公开了一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载方法，包括以下步骤：首先加载DICOM影像，并解析出DICOM影像的文件头信息及像素数据，然后构造PNG图像，接着从DICOM影像的文件头信息中取得DICOM影像的色彩类型，并根据不同的色彩类型来生成PNG格式图像。本发明采用PNG图像的格式承载DICOM影像的像素数据，使其具有无损压缩的特性，并能在跨平台的客户端快速解压还原。使其不仅具有无损压缩，压缩比高，解压速度快的优点，而且跨平台的客户端解压支持友好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种医院和区域医疗影像处理系统，特别是应用于移动设备和 互联网络上的医学影像传输与处理的一种DICOM影像原始数据的PNG格式承 载方法。

背景技术

随着当前医疗信息化水平的快速发展，尤其是在远程医疗、移动医疗的领 域，基于数字医疗信息的医疗诊治活动已超出局域网环境下的医院内部范围， 扩展到专用网络、广域网络和无线网络应用环境下的医院间、地区间的区域协 同医疗范围。其中医学影像存储与传输系统(PACS)应用平台从Windows、Linux 扩展到基于IOS、Android、WindowsPhone等移动操作系统的应用平台。

随着现代医学影像技术的发展，临床医疗影像检查设备的速度越来越快， 扫描精度越来越高，每次产生的影像数据量越来越大，使得现代医学影像的网 络传输量急剧增加。因此，如何高效的实现跨平台的、多网络环境下的影像传 输和显示应用，成为目前迫切需要解决的难题。

针对上述的难点，目前广泛采取的方法是使用压缩的DICOM影像进行传输 及显示，减轻数据存储和网络传输压力。DICOM(DigitalImagingand CommunicationsinMedicine)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(ISO12052)。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。但是传统DICOM压缩算法压缩的影像，在客户端解压显示时不仅需 要较大的运算量，这对运算能力有限的智能移动终端造成了巨大的压力(比如 JPEG2000压缩的影像在Web端利用Javascript进行解压时就需要耗费很长的时 间和巨大的内存资源)；而且针对跨平台的应用，实现DICOM影像格式的解析、 影像处理算法、图像显示等开发工作量大，维护困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种不仅能够方便的 实现跨平台的医学影像传输与显示应用，而且图像解压速度快的DICOM影像原 始数据的PNG格式承载方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种DICOM影像原始数据的PNG格 式承载方法，包括以下步骤：

步骤S1、加载DICOM影像，并解析出DICOM影像的文件头信息及像素 数据；

步骤S2、构造一幅PNG图像，其宽度和高度和DICOM影像相同；

步骤S3、从DICOM影像的文件头信息中取得DICOM影像的色彩类型， 其色彩类型包括4类，其中第1类是RGB、ARGB色彩类型的影像，所述RGB 色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通 道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、 绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色， 是目前运用最广的颜色系统之一。

第2类是PALETTECOLOR色彩类型的影像，所述PALETTECOLOR描述 的是一类彩色图像，像素数据存储的是待显示颜色的索引值，通过红、蓝、绿 的颜色模板(查找表LookupTable)，映射为实际显示的像素值。

第3类是HSV、CMYK、YBRFULL、YBRFULL422、YBRPARTIAL422色 彩类型的影像，所述HSV(Hue,Saturation,Value)是根据颜色的直观特性由A.R. Smith在1978年创建的一种颜色空间,也称六角锥体模型。这个模型中颜色的参 数分别是：色调(H)，饱和度(S)，亮度(V)；所述CMYK(印刷四分色模式) 是彩色印刷时采用的一种套色模式，利用色料的三原色混色原理，加上黑色油 墨，共计四种颜色混合叠加，形成所谓“全彩印刷”。四种标准颜色是：C：Cyan ＝青色，M：Magenta＝品红色，Y：Yellow＝黄色，K：KeyPlate(blacK)＝定 位套版色(黑色)；所述YBRFULL像素数据表示的彩色图像的亮度(Y)的 描述和两个色度平面(Cb和Cr)；所述YBRFULL422基本与YBRFULL相同， 除了两个色度平面(Cb和Cr)的值采样水平为YBRFULL的一半；所述 YBRPARTIAL422基本与YBRFULL422相同，但有以下差异：1、黑色对应于 亮度Y＝16；2、亮度Y被限制为220级(即最大值为235)；3、色度Cb和Cr 每一个最低值为16；4、色度Cb和Cr被限制在225级(即最大值是240)；5、 缺乏颜色代表由Cb和Cr等于128。

第4类是MONOCHROME1、MONOCHROME2色彩类型的影像；所述 MONOCHROME1为单色灰阶图像，最小像素值将显示为白色，最大像素值将 显示为黑色。所述MONOCHROME2为单色灰阶图像，最小像素值将显示为黑 色，最大像素值将显示为白色。

步骤S4、若为RGB、ARGB色彩类型的影像，则直接将DICOM像素矩阵 赋值给PNG图像的像素矩阵；

步骤S5、若为PALETTECOLOR色彩类型的影像，则将色彩模板赋值给PNG 图像的色彩模板，然后将DICOM像素点的值直接填入PNG对应像素点的G通 道，并将R通道和B通道的赋值为零；

步骤S6、若为HSV、CMYK、YBRFULL、YBRFULL422、YBRPARTIAL422 色彩类型的影像，则首先进行色彩类型转换，将其转换为RGB或ARGB，然后 转到步骤S4。

步骤S7、若为MONOCHROME1、MONOCHROME2色彩类型的影像，则 先判断DICOM影像的像素存储位数：

若像素存储位数为8位影像，则将像素点的值直接填入PNG对应像素点的 G通道，并将R通道和B通道赋值为零，重复本步骤直到遍历完DICOM影像 中所有的像素点；

若像素存储位数是大于8位，小于等于16位影像，则将高8位的值填入到 PNG像素点的B通道，将低8位填入到PNG像素点的G通道，并将R通道赋 值为零，重复本步骤直到遍历完DICOM影像中所有的像素点。

所述低8位是指位数在第1位与第8位之间的数值，所述高8位是指位数 在第9位与第16位之间的数值。

本发明得到的一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载方法，其采用 PNG(可移植网络图形格式，也是一种位图文件存储格式)格式来承载DICOM影 像像素数据，不仅具备无损压缩的特性，减轻数据存储和传输压力，客户端能 快速解压还原像素数据；而且PNG格式具有良好的适应性，各类开发工具均能 提供API支持，方便的实现跨平台的应用。通过将DICOM影像的文件头信息 和像素数据分离存储，采用PNG图像承载原始像素数据，这样不仅能够方便的 实现跨平台的医学影像传输与显示应用；而且根据实测在各种终端客户端上的 图像解压速度远远快于传统DICOM影像JPEG/JPEG2000压缩方式生成的影像 的解压速度；由于PNG支持16位灰度和48位彩色，采用LZ77无损压缩算法， 完全能够满足临床诊疗对医学影像高质量的要求。

本发明得到的一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载方法，用PNG图 像的格式承载DICOM影像的像素数据，使其具有无损压缩的特性，并能在跨平 台的客户端快速解压还原。使其不仅具有无损压缩，压缩比高，解压速度快的 优点，而且跨平台的客户端解压支持友好。

附图说明

图1是实施例中一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图1所示，本实施例提供的一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载 方法，包括以下步骤：

步骤S1、加载DICOM影像，并解析出DICOM影像的文件头信息及像素 数据；

步骤S2、构造一幅PNG图像，其宽度和高度和DICOM影像相同；

步骤S3、从DICOM影像的文件头信息中取得DICOM影像的色彩类型， 其色彩类型包括4类，其中第1类是RGB、ARGB色彩类型的影像，

第2类是PALETTECOLOR色彩类型的影像，

第3类是HSV、CMYK、YBRFULL、YBRFULL422、YBRPARTIAL422色 彩类型的影像，

第4类是MONOCHROME1、MONOCHROME2色彩类型的影像；

步骤S4、若为RGB、ARGB色彩类型的影像，则直接将DICOM像素矩阵 赋值给PNG图像的像素矩阵；

步骤S5、若为PALETTECOLOR色彩类型的影像，则将色彩模板赋值给PNG 图像的色彩模板，然后将DICOM像素点的值直接填入PNG对应像素点的G通 道，并将R通道和B通道的赋值为零；

步骤S6、若为HSV、CMYK、YBRFULL、YBRFULL422、YBRPARTIAL422 色彩类型的影像，则首先进行色彩类型转换，将其转换为RGB或ARGB，然后 转到步骤S4。

步骤S7、若为MONOCHROME1、MONOCHROME2色彩类型的影像，则 先判断DICOM影像的像素存储位数：

若像素存储位数为8位影像，则将像素点的值直接填入PNG对应像素点的 G通道，并将R通道和B通道赋值为零，重复本步骤直到遍历完DICOM影像 中所有的像素点；

若像素存储位数是大于8位，小于等于16位影像，则将高8位的值填入到 PNG像素点的B通道，将低8位填入到PNG像素点的G通道，并将R通道赋 值为零，重复本步骤直到遍历完DICOM影像中所有的像素点。所述低8位是指 位数在第1位与第8位之间的数值，所述高8位是指位数在第9位与第16位之 间的数值。

本发明所得到的一种DICOM影像原始数据的PNG格式承载方法，用PNG 图像的格式承载DICOM影像的像素数据，使其具有无损压缩的特性，并能在跨 平台的客户端快速解压还原。使其不仅具有无损压缩，压缩比高，解压速度快 的优点，而且跨平台的客户端解压支持友好，其具体的解压速度详见表1，从下 面的测试结果可以看出，即便PNG压缩在大小上会比JPEGLossless稍微大一点， 但是在解压速度上快了将近5倍的时间。

表1文件解压速度测试

注：Lossless解压测试需要用到如下开源库

JPEGLosslessDecoderJS：https://github.com/rii-mango/JPEGLosslessDecoderJS；

DICOMWebViewer：https://github.com/ivmartel/dwv。