DICOM医学图像读取涉及到的医学坐标体系2019-11-04

DICOM定义

医疗数位影像传输协定（DICOM，DigitalImaging andCommunications inMedicine）是一组通用的标准协定，在对于医学影像的处理、储存、打印、传输上。它包含了档案格式的定义及网络通信协定。DICOM是以TCP/IP为基础的应用协定，并以TCP/IP联系各个系统。两个能接受DICOM格式的医疗仪器间，可借由DICOM格式的档案，来接收与交换影像及病人资料。[1]

DICOM坐标系

从当前人体MRI图像的头文件中分析发现，文件包含了一些比较有价值的坐标信息。包括解剖学坐标体系，图像坐标体系和参考坐标体系。

解剖学坐标体系

image

[2]

三个面是分别对应以上三个人体，垂直于红色矢量的平面。

矢状面：垂直于地面，左右分离人体，下图的红色平面。

冠状面：垂直于地面，前后分离人体，下图的紫色平面。

横截面：平行于地面，上下分离人体，下图的绿色平面。

image

[3]

图像坐标体系

image

图像坐标体系即通常生活中会用到的平面xy坐标。以左上角为(0, 0)原点，向右为y轴正向，向下为x轴正向。

参考坐标体系

参考坐标体系即Reference Coordinate System(RCS)。也是后续在坐标转换时候的目标坐标系，其符合各个对象实例之间的相对空间关系，功能近似于解剖学坐标体系。

坐标转换

需求

已知磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）在同一时刻得到的只有单个切面的一张图。如果在已有当前部位（比如说心脏）各个深度的dicom图像之后，想要构造完整的三维模型，就需要把当前图像都转换到统一的坐标系下之后再进行重建。

输入

数据前期处理部分略过，轮廓检测部分略过，这里主要整理的是坐标系转换的过程和对应的函数(matlab)。

在这个过程中，DICOM头文件里面包含的有用信息包括：

• ImageOrientationPatient：六元double数组。用来表示，在RCS坐标系下，当前图像平面的xy轴（记为x_plane和y_plane）方向单位长度的终点坐标。换句话说，是当前图像平面xy轴在RCS坐标系下的方向余弦。以下图为例，x_plane的方向余弦分别是θx1, θx2, θx3。y_plane的方向余弦分别是θy1, θy2, θy3, 则该变量代表的含义即 [θx1; θx2; θx3; θy1; θy2; θy3]，维度是6 * 1。

image

[5]

• ImagePositionPatient：三元double数组。用于表示当前图像坐标的原点（左上角）在参考坐标体系下的坐标。具体见下图，主体XYZ坐标是参考坐标系，ImagePositionPatient即图中(P1, P2, P3)这个坐标，维度是3 * 1。

image

• SliceThickness：Double变量。通常称同一个部位，不同深度的MRI图像为不同的slice。SliceThickness用于表示相邻slice之间的距离，这个值在同一个对象的MRI图象中一般是一个定值。
• PixelSpacing：二元Double数组。用来表示当前二维图像坐标上，xy轴的单位长度，在实际坐标系中所占据的长度。同样在同一个对象的MRI图象中一般是一个定值，并且xy方向相同。

https://blog.csdn.net/sunyao_123/article/details/72801429
https://blog.csdn.net/zssureqh/article/details/61636150
https://zhuanlan.zhihu.com/p/37230575