DICOM图像知识：DICOM图像排序与坐标系解析

Image Position (Patient) (0020,0032)：表示图像左上角像素在患者体坐标系中的位置，通常为三个坐标值 (x, y, z)。
Image Orientation (Patient) (0020,0037)：表示图像行和列的方向向量，通常为六个值，前三个表示行方向，后三个表示列方向。

排序方法：

根据Image Orientation确定主要的切片方向（轴向、矢状或冠状）。
在主要方向上，使用Image Position的值进行排序。

3. DICOM坐标系与相关元数据

3.1 DICOM坐标系概述

DICOM坐标系基于患者体坐标系，通常定义如下：

X轴：从患者左侧到右侧，左为负，右为正。
Y轴：从患者背部到腹部，背为负，腹为正。
Z轴：从患者脚到头，脚为负，头为正。

这种坐标系有助于标准化不同设备和厂家生成的影像数据。

3.2 Image Position (Patient)和Image Orientation (Patient)

3.2.1 Image Position (Patient)

含义：图像左上角像素在患者体坐标系中的三维位置。
用途：用于确定图像在三维空间中的绝对位置，特别是在多切片排序和重建中。

3.2.2 Image Orientation (Patient)

含义：描述图像行和列在患者体坐标系中的方向。
用途：用于确定图像的拍摄角度和方向，确保不同扫描间的对齐。

Image Orientation提供了两个向量，分别表示图像的行和列方向。例如，[1, 0, 0, 0, 1, 0]表示标准轴向切片，其行方向为X轴正方向，列方向为Y轴正方向。

4. 实际应用与示例

4.1 示例排序流程

假设我们有一个患者的DICOM影像数据集，包含不同的Study、Series和SOP。排序流程如下：

按Study Date排序Study：将所有Study按日期升序排列。
按Series Number排序Series：在每个Study中，对其包含的Series按Series Number排序。
按Image Position (Patient)排序SOP：在每个Series中，根据Image Orientation判断主要方向，并使用Image Position进行排序。

4.2 C++实现示例

下面是一个简单的C++示例，使用DCMTK库对DICOM文件进行排序：

#include <dcmtk/dcmdata/dctk.h>
#include <dcmtk/dcmimgle/dcmimage.h>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

// 定义一个结构体来存储DICOM信息
struct DicomInfo {
    DcmDataset* dataset;
    std::string studyDate;
    int seriesNumber;
    float imagePosition[3];
};

// 比较函数：用于按Study Date排序
bool compareByStudyDate(const DicomInfo& a, const DicomInfo& b) {
    return a.studyDate < b.studyDate;
}

// 比较函数：用于按Series Number排序
bool compareBySeriesNumber(const DicomInfo& a, const DicomInfo& b) {
    return a.seriesNumber < b.seriesNumber;
}

// 比较函数：用于按Image Position排序（假设Z轴为主要方向）
bool compareByImagePosition(const DicomInfo& a, const DicomInfo& b) {
    return a.imagePosition[2] < b.imagePosition[2];
}

int main() {
    const char* dicomDirectory = "path/to/dicom/files";
    std::vector<DicomInfo> dicomFiles;

    // 遍历目录并读取DICOM文件
    DcmFileFormat fileFormat;
    DcmDirInterface dicomDir(dicomDirectory);
    if (dicomDir -> isGood()) {
        const DcmDirectoryRecord* record = dicomDir -> getFirstRecord();
        while (record != NULL) {
            OFString fileName;
            if (record -> findAndGetOFString(DCM_ReferencedFileID, fileName).good()) {
                if (fileFormat.loadFile(fileName.c_str()).good()) {
                    DcmDataset* dataset = fileFormat.getDataset();
                    DicomInfo info;
                    
                    dataset -> findAndGetOFString(DCM_StudyDate, info.studyDate);
                    dataset -> findAndGetSint32(DCM_SeriesNumber, info.seriesNumber);
                    dataset -> findAndGetFloat32Array(DCM_ImagePositionPatient, info.imagePosition);
                    
                    info.dataset = dataset;
                    dicomFiles.push_back(info);
                }
            }
            record = dicomDir -> getNextRecord();
        }
    }

    // 排序
    std::sort(dicomFiles.begin(), dicomFiles.end(), compareByStudyDate);
    std::sort(dicomFiles.begin(), dicomFiles.end(), compareBySeriesNumber);
    std::sort(dicomFiles.begin(), dicomFiles.end(), compareByImagePosition);

    // 输出排序结果
    for (const auto& dicom : dicomFiles) {
        std::cout << "Study Date: " << dicom.studyDate
                  << ", Series Number: " << dicom.seriesNumber
                  << ", Image Position: (" << dicom.imagePosition[0] << ", "
                  << dicom.imagePosition[1] << ", " << dicom.imagePosition[2] << ")" << std::endl;
    }

    return 0;
}

注意事项

DCMTK库提供了强大的DICOM文件操作能力，但使用时需注意DICOM数据的完整性和有效性。
在使用DCMTK库时，请确保安装并配置库路径，以便编译和链接正确。

5. 总结

DICOM图像的排序是医学影像分析中的基础步骤，确保了影像的连贯性和准确性。通过理解和应用DICOM的相关元数据，尤其是坐标系信息，可以有效地对影像进行排序和定位。这种排序不仅适用于临床诊断中的影像查看，也为后续的三维重建和影像分析打下坚实基础。理解DICOM的坐标系和元数据，将有助于更好地解析和应用影像数据。

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From： https://blog.csdn.net/martian665/article/details/143486519

DICOM图像知识：DICOM图像排序与坐标系解析

引言

1. 概述

2. DICOM图像排序规则

2.1 Patient的Study按Study Date排序

2.2 Study的Series按Series Number排序

2.3 Series的SOP按Instance Number或Slice Location排序

2.3.1 Instance Number排序

2.3.2 Slice Location排序

2.3.3 使用Image Position (Patient)和Image Orientation (Patient)