医学图像格式预处理
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发布时间：2024-12-24 18:58
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时间：2024-12-24 19:54
DICOM，Digital Imaging and Communications in Medicine，是医疗数字影像传输协定，用于影像处理、储存、打印、传输。它基于TCP/IP，连接医疗设备间，实现影像和病人资料的交换。DICOM格式广泛应用于放射医疗、心血管成像、放射诊疗设备（如X射线、CT、核磁共振、超声）以及眼科、牙科等医学领域。
一个DICOM文件包括文件头部和同名的*.dcm图像数据。头部信息包括病人ID、姓名、图像模态等，定义了帧数和图像精度。当显示图像时，这些信息会被图像浏览器使用。对于单个单词采样，会有多份DICOM文件。
尽管DICOM是MRI数据的标准输出格式，但在数据分析前通常需要将其转换为其他分析格式，因为DICOM数据庞大。由于每层图像都存储，产生大量小文件，易堵塞系统，降低分析速度。
读取、显示和编辑DICOM图像大小，可以使用特定工具和库。NRRD是一种支持科学可视化和图像处理的库和文件格式，旨在处理n维栅格数据。NRD格式支持类型（8种积分类型，2种浮点类型）、编码（RAW、ASCII、HEX或GZIP或BZIP2压缩）和Endianness。除了NRD格式，库还能读取和编写PNG、PPM和PGM图像以及VTK“burstical_points”数据集。NRD格式包含操作，如量价、切片、裁剪等，以及更复杂的操作，如任意分离内核投影、直方图均衡和重采样。
MITK默认使用NRRD格式保存医学图像，一个NRRD文件大致包括数据头，如下图所示。使用ITK转换工具可以将DICOM格式转换为NIFTI格式，即nii格式，此格式包含三个部分：hdr、ext、img。
NIFTI格式最初是为神经影像学设计的，后成为ANALYZE7.5格式的替代品，适用于神经影像和一些其他领域。NIFTI格式特点在于包含两个能够将每个体素的索引（i,j,k）与空间位置（x,y,z）关联起来的仿射坐标。与DICOM格式相比，NIFTI格式中图像原始数据存储为3维图像，而DICOM格式中包含多个2维图层，使得NIFTI格式更适用于机器学习方法，处理NIFTI文件比处理成百上千个DICOM文件更为简便。NIFTI格式下，每个3D图像仅有两个文件。
NIFTI格式扩展名为.nii，包含头文件和图像数据。由于与ANALYZE格式的关系，NIFTI格式也可以使用的图像文件[.img]和头文件[.hdr]。单独的.nii格式文件优势在于可以使用标准压缩软件（如gzip），并支持一些分析软件包直接读取和写入压缩的.nii文件（扩展名为.nii.gz）。
简而言之，nii格式和.nii.gz格式是同一格式，区别在于后者是前者的压缩版本。NIFTI格式的头文件（hdr）包含固定长度的数据，如维度、体素大小、数据类型、Form和转换矩阵。扩展部分允许自定义数据，但通用软件公司无法使用。
读取.nii/.nii.gz文件可以使用nibabel包或itk包。main函数可以封装读取多个nii.gz文件的功能。读取参考资料提供了更详细的指导和示例。
