基于DICOM3.0标准的眼底图像格式及传输

随着70年代引入了数字医学图像数据以及计算机技术不断的应用于数字图像处理这一领域,为了使医学图像及其相关数据能够在统一的标准之下进行编码和传输,同时也为了解决医学图像及其他诊断数据的存储,医院间共享,以及远程医疗等问题,美国放射学会(ACR)以及美国国家电子厂商联盟(NEMA)组成了专门的联合委员会,并于1983年至今陆续制定了一系列医学数字成像和通讯标准,简称DICOM｡目前,世界上绝大多数医学数字成像设备商均声明他们的成像产品支持DICOM标准;同时,我国的DICOM研究虽然起步较晚,但发展很快,许多医院也引进了相关设备,医院与研究机构在DICOM研究方面的合作也越来越多｡正是在这一背景下,我们提出了这一课题｡
目前,DICOM标准的最新版本是DICOM 3.0标准2003年草案｡本论文以该版本为基础,在对DICOM的E-R关系模型､编码规则､信息对象定义､文件格式､服务类､消息交换机制以及上层传输服务等内容进行详细研究分析之后,首先定义了眼底图像的DICOM文件格式,在定义文件格式的过程中我们一方面充分考虑到了DICOM标准兼容性的要求,另一方面,我们也尽可能的涵盖眼底图像数字化应用的要求｡最后,我们用DICOM官方兼容性软件以及其他较为著名的应用软件对我们定义的文件格式进行了兼容性测试｡结果表明,我们定义的眼底图像文件格式完全符合DICOM 3.0标准的要求｡
针对我国目前存在的非DICOM与DICOM设备并存所造成的医疗通讯问题,通过分析BMP 与DICOM图像文件的特点,基于VC 6.0++ 编程环境实现了BMP 医学图像向DICOM标准图像的转换,为不同设备之间的互联以及PACS 系统的发展提供了有利条件｡同时,将转换成的DICOM3.0标准的图像通过PACS进行传输已验证其正确性｡ (爱毕业设计网 www.2bysj.cn)

The introduction of digital medical image sources in the 1970’s and the use of com-puters in processing these images after their acquisition led the American College of Radiology (ACR) and the National Electrical Manufacturers Association (NEMA) to form a joint committee in order to create a standard method for the transmission of medical images and their associated information. From 1983 to present, the joint committee has published several versions of the DICOM standard. Now the newest version is DICOM 3.0 2003 draft.
The author’s work is mainly focused on designing the file format and realizing the communication of the eyeground images according to the DICOM 3.0 standard. Firstly, he designs the file format of the eyeground images based on the E-R relation model, encoding rules, information object definition (IOD) and file head information in DICOM 3.0. After that, he verifies his eyeground image files using many kinds of DICOM-Compatibility-Test software including the official CTN software. The result showes that the eyeground image files are totally compatible with DICOM 3.0.
Now there are some medical communication problems which are caused by the common existing of the DICOM devices and non-DICOM devices. Aiming at this question ,the format conversion from the BMP medical by analyzing the characters of the BMP and DICOM image file ,the format conversion from the BMP medical image to the standard DICOM image in the program condition of VC6. 0++ is implemented. The result supplies an adavantage for the compatible of the different devices and the development of PACS system.Then,we transmit the converted images according to the dicom 3.0 stadand by PACS in order to validate whether the transmission is right.

DICOM标准的基本情况
DICOM是Digital Imaging and Communications in Medicine的缩写，其字面含义很清楚，包括了医学的数字成像和通信两个方面,是医学图像及其相关信息的通讯标准。
20世纪70年代以来，计算机断层成像技术(CT)和其它数字成像技术飞速发展，很多厂商都研制了具有计算机的成像设备，制定了各自不同的图像格式。随着计算机网络的普及及其在医学上的广泛应用，在不同厂商生产的设备之间交换图像和相关信息的需求日趋迫切，而缺乏统一的标准成为图像交换的主要障碍。因此，美国放射学会ACR (American College of Radiology)及NEMA(National Electrical Manufacturers Association)在1983年组成一个联合委员会发起制定一个公共的标准，在标准中详细定义了影像及其相关信息的组成格式和交换方法，利用这个标准，人们可以在影像设备上建立一个接口来完成影像数据的输入/输出工作。1985年，该委员会发表了ACR-NEMA 1.0标准(No. 300-1985)。1986年10月和1988年1月又公布了该标准的两个修订版。1988年公布了ACR-NEMA 2.0标准(No. 300-1988)。然而由于技术上不成熟，这些规范并没有被广泛采用。但是这些努力吸引了国际上许多著名的医学影像设备制造商的关注及参与，终于在1996年，ACR-NEMA委员会发表了一套新的规范，正式命名为DICOM 3.0。此规范一经公布立即被众多的厂商及机构采用。此后，DICOM标准不断吸纳各方反馈的有用信息，从不同专业角度对规范在范畴和深度上进行扩充，1998年又推出了修订版本，目前仍然在不断的发展中[1][3]。

 研究背景
DICOM是随着图像化、计算机化的医疗设备的普及和医院管理信息系统，特别是图像存档和通信系统PACS和远程医疗系统的发展应运而生的。当CT和MR等设备生成高质量的、形象直观的图像在医疗诊断中广泛使用时，由于不同的生产商不同型号的设备产生的图像各自采用了不同的格式，使得不同的设备之间的信息资源难以互相使用，医院PACS系统的实施具有很大的困难。解决方法就是采用统一的标准[12]。
因为DICOM标准建立的目的正是为:
（1）推动开放式与厂牌无关的医疗数位影像的传输与交换，促进数字图像设备的网络化，而不论设备的开发商是谁；
（2）促使影像储存与传输系统PACS的发展与各种医院信息系统HIS (Hospital Information Systems) 的结合；
（3）允许所产生的诊所资料库能广泛地经由不同地方的设备来访问DICOM Version3.0，即建立有价值的诊断信息数据库，使它能处理地理上分散的不同设备间的请求。

研究内容
本次课题的目的就是将非Dicom3.0标准格式的眼底图像转换为基于非Dicom3.0标准格式的图像。在定义文件格式的过程中要一方面充分考虑到了DICOM标准兼容性的要求，另一方面，我们也尽可能的涵盖眼底图像数字化应用的要求。

研究指导思想
本次课题是在认真解析Dicom3.0标准，熟悉DICOM标准的医学图像格式及医学图像归档系统PACS的基础上，利用开发工具visualstudio6.0进行编码，二次开发，实现了BMP 医学图像向DICOM标准图像的转换；同时，将转换成的DICOM3.0标准的图像通过PACS进行传输已验证其正确性。







目录
中文摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 DICOM标准概述 1
1.1.1 DICOM标准发展简介 1
1.1.1.1 DICOM标准的基本情况 1
1.1.1.2 DICOM标准在国内、国外的发展 1
1.1.2 DICOM标准的应用范畴 2
1.1.3 DICOM标准技术概要 2
1.2 PACS简介 3
1.3 研究背景及研究内容 3
1.3.1 研究背景 3
1.3.2 研究内容 4
1.3.3 研究指导思想 4
第二章 DICOM 3.0标准 5
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2.1 DICOM 3.0标准纵览 5
2.1.1 标准的应用领域与范畴 5
2.1.2 相关定义 5
2.1.3 DICOM 3.0标准的目标 6
2.2 DICOM 3.0标准各章节简介 6
2.2.1 DICOM 3.0标准的文档结构 6
2.3 DICOM 3.0标准中的有关重要概念 7
2.3.1 DICOM 3.0中的信息定义与服务 7
2.3.2 DICOM 3.0中的服务类与角色 9
2.3.3 DICOM 3.0中的编码与传输 9
第三章 DICOM图像文件格式 11
3.1 DICOM图像文件概述 11
3.2 DICOM信息模型 11
3.3 DICOM信息定义 12
3.4 DICOM文件格式 12
3.4.1 DICOM文件头 13
3.4.2 DICOM数据集合 13
3.4.3 图像像素的编码 15
第四章 BMP图像文件格式 16
4.1 BMP图像概述 16
4.2 BMP图像格式 16
4.2.1 文件头 16
4.2.2 文件信息头 16
4.2.3 调色板 17
4.2.4 图像数据 17
第五章 眼底图像介绍 18
5.1 眼底图像的E-R关系模型 18
5.2 眼底图像的信息对象 18
5.2.1 信息对象定义（IOD） 18
5.2.2 眼底图像信息定义描述 19
5.3 原始眼底图像的DICOM格式 20
5.4 二次开发获得的眼底图像DICOM格式 20
第六章 眼底图像及其相关数据的传输 21
6.1 DICOM3.0通信模型 21
6.2 DICOM网络模型的实现方法 21
6.3 SCU和SCP层的实现 22
第七章 基本研究方法与步骤 24
7.1设计思路 24
7.1.1 BMP图像与DICOM图像比较 24
7.1.2 设计方法 24
7.2设计步骤 24
7.2.1 图像采集 24
7.2.2 图像分析 25
7.2.3 图像信息对象部分的转换 25
7.2.3.1 BMP格式转DICOM格式应注意的问题 25
7.2.3.2 BMP图像信息部分转DICOM格式 26
7.3 DICOM图像的二次开发 28
7.4 传输验证 31
7.5 程序运行错误的归纳 33
结论 34
谢辞 35
参考文献 36
附录 37