如何在DICOM中绘制侦察/参考线

Question

如何在DICOM中绘制侦察/参考线

c#image-processingdicommedical

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我是dicom开发组的初学者。我需要在dicom图像上创建定位器图像线。是否有好的想法？有没有技术专家能提供帮助。

- eurekha_ananth

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这里提到了几个来源：http://www.dclunie.com/medical-image-faq/html/part2.html，尽管没有C＃，但一些Java和C ++可以为您提供一个起点。 - David Brabant

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谢谢你提供的链接。我已经查看了，但仍然有疑问。我想在参考图像上绘制线条，因此我需要至少2个点，但是在计算后，我只得到了一个点。我无法理解这里的参数。我应该从哪里获取这些参数？ - eurekha_ananth

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Epikuros · Accepted Answer

David Brabant已经指出了正确的方向（如果您想使用DICOM工作，一定要阅读并珍藏dclunie的医学图像FAQ）。让我们看看我是否可以详细阐述并使您更容易实现。

我假设您有一个从DICOM文件中提取标签的工具/库（Offis' DCMTK？）。为了举例说明，我将参考CT扫描（许多切片，即许多图像）和侦察图像，您希望在其上显示定位线。每个DICOM图像，包括您的CT切片和侦察图像，都包含其在空间中的完整信息，在这两个标签中：

Group,Elem  VR Value                           Name of the tag   
---------------------------------------------------------------------
(0020,0032) DS [-249.51172\-417.51172\-821]  # ImagePositionPatient
                X0         Y0         Z0

(0020,0037) DS [1\0\0\0\1\0]                 # ImageOrientationPatient
                A B C D E F

ImagePositionPatient包含全局坐标，以毫米为单位，表示传输的第一个像素（即左上角像素）的位置，用(x,y,z)表示。我将它们标记为X0、Y0、Z0。ImageOrientationPatient包含两个向量，每个向量都有三个分量，指定图像的第一行像素和第一列像素的方向余弦。理解方向余弦并不会有害（例如，请参见http://mathworld.wolfram.com/DirectionCosine.html），但dclunie建议的方法直接使用它们，因此现在让我们先说它们可以给您图像平面在空间中的方向。我将它们标记为A-F，以便公式更容易编写。

现在，在dclunie提供的代码中（我认为它是C语言，但它非常简单，应该也适用于Java、C#、awk、Vala、Octave等语言），约定如下：

scr_* = 源图像，即CT切片

dst_* = 目标图像，即侦察图

*_pos_x，*_pos_y，*_pos_z = 上述的X0，Y0，Z0

*_row_dircos_x，*_row_dircos_y，*_row_dircos_z = 上述的A，B，C

*_col_dircos_x，*_col_dircos_y，*_col_dircos_z = 上述的D，E，F

设置正确的值后，只需应用这些值：

dst_nrm_dircos_x = dst_row_dircos_y * dst_col_dircos_z 
                   - dst_row_dircos_z * dst_col_dircos_y; 
dst_nrm_dircos_y = dst_row_dircos_z * dst_col_dircos_x 
                   - dst_row_dircos_x * dst_col_dircos_z; 
dst_nrm_dircos_z = dst_row_dircos_x * dst_col_dircos_y 
                   - dst_row_dircos_y * dst_col_dircos_x; 

src_pos_x -= dst_pos_x;
src_pos_y -= dst_pos_y;
src_pos_z -= dst_pos_z;

dst_pos_x = dst_row_dircos_x * src_pos_x
          + dst_row_dircos_y * src_pos_y
          + dst_row_dircos_z * src_pos_z;

dst_pos_y = dst_col_dircos_x * src_pos_x
          + dst_col_dircos_y * src_pos_y
          + dst_col_dircos_z * src_pos_z;

dst_pos_z = dst_nrm_dircos_x * src_pos_x
          + dst_nrm_dircos_y * src_pos_y
          + dst_nrm_dircos_z * src_pos_z;

或者，如果你有一些高级的矩阵类，你可以构建这个矩阵，并将其与你的点坐标相乘。

    [ dst_row_dircos_x  dst_row_dircos_y  dst_row_dircos_z  -dst_pos_x ] 
M = [ dst_col_dircos_x  dst_col_dircos_y  dst_col_dircos_z  -dst_pos_y ]
    [ dst_nrm_dircos_x  dst_nrm_dircos_y  dst_nrm_dircos_z  -dst_pos_z ]
    [ 0                 0                 0                 1          ]

那就像这样：

Scout_Point(x,y,z,1) = M * CT_Point(x,y,z,1)

在说了这些之后，我们应该将CT的哪些点转换为线条以创建侦察线？对于这个问题，dclunie已经提出了一个通用解决方案：

“我的方法是投影源图像的边界框（即连接切片TLHC、TRHC、BRHC和BLHC的线）”。

如果您投影CT切片的四个角点，则会得到垂直于侦察线的CT切片线和梯形。现在，如果您的CT切片与坐标轴对齐（即ImageOrientationPatient = [1\0\0\0\1\0]），那么这四个点就很简单。您可以使用行/列数和沿x/y方向的像素距离计算图像的宽度/高度（以毫米为单位），并适当地进行求和。如果要实现通用情况，则需要一些三角学知识...或者也许不需要。如果您还没有阅读过方向余弦的定义，现在可能是时候了。

我会试着给你指路。例如，在处理TRHC时，您可以知道体素在图像平面上的位置：

# Pixel location of the TRHC
x_pixel = number_of_columns-1 # Counting from 0
y_pixel = 0
z_pixel = 0 # We're on a plane!

DICOM中的像素距离值是指图像平面，因此您只需将x和y乘以这些值就可以得到它们在毫米中的位置，而z为0（既是像素也是毫米）。我说的是这些值：

(0028,0011) US 512                       #   2, 1 Columns
(0028,0010) US 512                       #   2, 1 Rows
(0028,0030) DS [0.9765625\0.9765625]     #  20, 2 PixelSpacing

上面的矩阵M是从全局坐标到图像坐标的通用变换，具有方向余弦可用。现在需要的是执行反向作业（图像到全局）并在源图像（CT切片）上使用。我会让你去查一下几何书以确保，但我认为应该是这样的（旋转部分被转置，平移没有符号变化，当然我们使用src_*值）：

     [src_row_dircos_x  src_col_dircos_x  src_nrm_dircos_x  src_pos_x ]
M2 = [src_row_dircos_y  src_col_dircos_y  src_nrm_dircos_y  src_pos_y ]
     [src_row_dircos_z  src_col_dircos_z  src_nrm_dircos_z  src_pos_z ]
     [0                 0                 0                 1         ]

将CT切片上的点（例如四个角）转换为毫米，然后应用M2使它们处于全局坐标系中。然后您可以将它们提供给dclunie报告的过程。在使用它进行患者诊断之前，请交叉检查我的数学计算！;-)

希望这有助于更好地理解dclunie的方法。干杯