關鍵詞 DICOM；BMP；加窗顯示
Translating from DICOM image into BMP imageWANG Shi-gang , LI Yue-qing , WANG Chang-yuan(Taishan Medical College, Taian 271000,China)
Abstract：Objective: To explore the method of translating the DICOM image into BMP one in order to read, process and memorize the DICOM image. Methods：The structures of DICOM image and BMP one were analyzed; the data of DICOM image were read with the window displayed; plumb mirror were transformed and memorized in the format of BMP image. Results: The DICOM image was translated into BMP one by this method. Conclusion: The majority of computers are not provided with the software that can read DICOM image, but almost any computers can read the translated image in the format of BMP.
Key words：DICOM; BMP; window display
醫學數字成像與通訊（digital imaging and communication in medicine，DICOM）標準的應用促進了醫學影像設備之間的互操作性，提供了壹種用於醫學信息的開放性的數據交換標準，使得不同廠商生產的影像設備形成的圖像統壹存檔與通訊成為可能，加快了圖像存檔與通訊系統（picture archiving and communication systems，PACS）的發展；但是大多數圖像處理軟件都不支持DICOM圖像文件格式，所以要處理DICOM圖像文件必然要對其進行格式轉換，而BMP格式圖像是應用最廣泛的壹種圖像文件格式，且Windows操作系統帶有BMP圖像處理軟件——畫圖。因此，將DICOM圖像轉換成BMP圖像是非常必要的。
1 材料與方法
1.1 材料
勝利油田中心醫院somatom sensation 16CT DICOM圖像、Windows2000操作系統、Microsoft Visual C++ 6.0編程軟件。
1.2 方法
1.2.1 DICOM文件格式 DICOM圖像由文件信息頭和至少壹個圖像數據集合組成。DICOM文件格式見圖1，其文件頭是可選的，其中前同步碼長128Bytes，沒有結構，不能作為數據元編碼，它的存在是為了提供壹些通用計算機文件格式的兼容性，文件的說明信息應該放在前同步中，如文件的傳輸格式，生成該文件的應用程序等等。當壹個文件被切割成多個部分（例如用多張盤存儲壹個文件時），文件頭可以存放隨機訪問圖像所需要的信息。當文件頭沒有被使用時，它應該設為全零，即128Bytes的00H。前綴長4Bytes，為大寫字符“DICM”，可以根據該值來判斷壹個文件是否為壹個DICOM文件〔1～4〕。
圖1 DICOM文件格式
數據集合由數據元素組成，是數據元素的有序集合，它不僅包括醫學圖像數據，還包括許多和醫學圖像有關的信息，如病人姓名，圖像大小等等。數據元素由若幹字段組成：數據元素標簽（Data Element Tag）、數據值類型表述（value representation ,VR）、數據值長度、數據值體。
數據元素標簽，是壹個16Bits無符號整數對按順序排列。前面是數據元素的組號，後面是數據元素號碼，數據元素是通過數據元素標簽唯壹標誌的，組號為偶數的是標準數據元素，DICOM的數據字典中有定義，如(0008，0020)表示研究日期，（7FE0,0010）表示像素數據；組號為奇數的為私有數據元素，由用戶在使用過程中自己定義，但在DICOM標準中對自己定義的數據元素也有詳細的規則說明。
數據值類型表述，是16Bits的字符串，指明該數據元素中的數據是那種類型的，用DICOM默認字符集編碼。如：壹個數據元素的VR為DA,則表示該數據元素中存儲的數據為日期型數據。
數據值長度，是壹個16Bits或32Bits（取決於顯示或隱式VR）無符號整數，表明準確的數據值體的長度，按字節數目記錄。
數據值體，其長度為偶數字節，存放了該數據元素的數值，該字段的數據類型由數據元素的VR所確定。
1.2.2 BMP文件格式 BMP文件由四個部分組成：位圖文件頭（Bitmap-file）、位圖信息頭(Bitmap-information)、彩色表（Color Table）或調色板（Palette）、圖像數據陣列。〔5〕
位圖文件頭包含文件類型、文件大小、存放位置等信息，在Windows中用BITMAPFILEHEADER結構定義，這個結構的長度是固定的，為14Bytes；位圖信息頭BITMAPINFOHEADER也是壹個長度固定的結構，為40Bytes；調色板是可選項，如果有調色板，則調色板實際上是壹個數組，它建立了數組和顏色之間的對應關系，其個數為位圖使用的顏色數個元素，數組中每個元素的類型是壹個RGB QUAD結構，占4Bytes，定義如下：1Byte用於藍色分量，1Byte用於綠色分量，1Byte用於紅色分量，1Byte用於填充符（設置為0）；圖像數據位於調色板之後。若沒有調色板，則在BITMAPINFOHEADER之後。
1.2.3 兩種圖像文件格式的不同 DICOM圖像與BMP圖像文件頭和數據結構都有很大差別，DICOM圖像除了有圖像大小、高度、寬度、每像素字節數等普通圖像的必備信息外，還在數據集合的數據元素中存儲了大量醫療信息如病人姓名、年齡、醫院名、成像時間、檢查部位等。
兩種圖像的圖像數據陣列也有很大差異，DICOM圖像是按順序存儲的，陣列中的第壹個字節表示圖像左上角的像素，而最後壹個字節表示圖像右下角的像素；BMP圖像是由底向上存儲的，也就是說，陣列中的第壹個字節表示圖像左下角的像素，而最後壹個字節表示圖像右上角的像素，因此在圖像轉換中需要用到鏡像變換。
閱讀DICOM與BMP文獻，分析比較其圖像存儲格式，編程讀取DICOM圖像文件信息，進行鏡像變換和加窗顯示技術，寫入BMP文件以實現圖像格式的轉換。
1.2.4 鏡像變換 鏡像變換是醫學圖像處理的壹種手段，分為水平鏡像變換、垂直鏡像變換、對角鏡像變換等。水平鏡像變換圖像以圖像鉛直中軸線為對稱軸進行列像素對調；垂直鏡像變換以圖像水平中軸線為對稱軸進行行像素對調,對角鏡像變換以圖像對角線為對稱軸進行像素對調。
1.2.5 加窗顯示技術 所謂加窗顯示是指通過壹個窗口，將窗口區域的圖像線性地轉換到顯示器的最大顯示範圍內，高於或低於窗口上下限的圖像數據則分別設置為最高或最低的顯示值。這樣通過動態地調節窗口的窗寬（需顯示的圖像數據的範圍）和窗位（需顯示的圖像數據的中心值），則可以觀察醫學圖像的更多信息。〔6〕
1.2.6 圖像轉換過程 圖像轉換程序的流程圖如圖2所示，在圖2中，cb 表示圖像文件的大小，DICOM表示數組，Rows 表示圖像行數，Columns表示圖像列數， WC表示圖像窗位， WW表示圖像窗寬， PixData表示圖像數據的起始位置。
2 結 果
程序實現的圖像格式轉換的結果如圖3和圖4所示。
圖4便是由圖3轉換得到的圖像，此程序實現的功能並沒有讀取DICOM圖像患者本身的信息（如姓名、性別、年齡、等等）、掃描參數（如千伏、毫安、層厚、等等），只讀取了圖像的數據。
3 討 論
由於BMP圖像每壹行的字節數必須是4的整倍數，因此，在轉換時需補齊；另外，BMP文件的數據從下到上，從左到右的存放，因此，寫入BMP的像素需要做垂直鏡像變換處理。
在BMP圖像中，其存儲像素的藍、綠、紅3Bytes的值相等就構成了黑白灰階圖像，因此在顯示黑白灰階圖像時，這3Bytes只包含了1Byte的信息，從而BMP圖像只能包含256個灰度等級；而DICOM格式的圖像數據可以按8Bits、12Bits、16Bits或24Bits存儲，對於8Bits的數據可以直接按坐標位置填入BMP圖像中，對於其他三種情況則可通過加窗顯示技術使其轉換為8Bits的BMP圖像或再填充使藍、綠、紅3Bytes的值相等構成24Bits 的黑白灰階圖像。
勝利油田中心醫院somatom sensation 16CT DICOM圖像每壹個像素占2個Bytes，有效的是12Bits信息，即12Bits的黑白灰階圖像。圖3是初始的DICOM圖像，大小為514K，圖4是圖3轉換後的BMP圖像，大小為257K，大小為原圖像的壹半，原因是DICOM圖像每壹個像素占2Bytes，而轉換後的BMP圖像每壹個像素占1Byte。