4 DICOM成像协议编码实现-元数据组解析

本文主要是介绍4 DICOM成像协议编码实现-元数据组解析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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系列文章

以下链接中的代码是完整的且可运行的，链接如下，可按需下载：
dicom成像程序

本篇文章对应专栏从零讲解DICOM协议-成像协议中的文章DICOM成像协议剖析和DICOM成像协议实现思路，建议先看以上两篇文章以了解DICOM底层协议，有助于理解代码实现。

上篇文章DICOM成像协议编码实现-文件头解析讲解了DICOM解析引擎的实现思路和整体代码框架，并完成

读取DICOM文件至内存中
读取文件头到文件头对象中

本篇文章将继续进行以下几部分的代码思路讲解和实现：

按照元数据组特性读取元数据组中的各个DataElement
按照数据组特性读取数据组中的各个DataElement
如果PixelData是压缩格式，则用相应的解压算法解压
CT值转BMP，保存BMP图像

依赖：

class DcmRead : public FileRead
{
public:DcmRead(bool iscompress = false);DcmRead(string path, bool iscompress = false);DcmRead(char *buffer, int len, bool iscompress = false);~DcmRead();
public:virtual bool ReadFile(string path) override;vector<ElementData> ParseFile(TagName tagname);ElementFormat GetTransferSyntax();//获得除了pixeldata以外的元素ElementValue GetElement(TagName tagname);ElementData GetPixelData();DcmToBmpTag GetBMPInfo();void SaveBMP(string path);virtual void Clear() override;bool IsCompress();
public:DcmTags * GetDcmTags();DcmFile *GetDcmFile();void SetClassify(DcmFilePeriod *dcmclassify);
private://dicom文件前128个0和4个"DICM"virtual void GetHead() override;//dicom文件0x0002组，元数据组virtual void GetMetadata() override;//dicom文件信息组virtual void GetInfodata(void *dcmelementset) override;//dicom所有元素//virtual void GetElements(void *dcmelementset) override;private://压缩图像数据ElementData UnCompressPixel(vector<ElementData> pixelset);vector<ElementData> GetUnCompressPixel();void TransferUnCompress();
private:void MemCopy(int len, int &datalen, char **data);void TagClassify(int startindex,vector<DcmElement> *dcmelementset);//判断是否是元数据组0x0002（显式小端）bool IsMetaData(char *data);//判断是否是SQbool IsSQ(char * data);int GetDataLen(char *data);//是否完整获取SQ序列bool IsSQEnd();//函数是否递归操作bool IsEmbed();void SetVrDataLen(char *data);void DeletePartPointer(DcmElement dcmelement);void DeletePointer(DcmElement dcmelement);void Init(bool iscompress);
private:void SetBinding();bool(DcmRead::*CompareModel)(char *source, char *des);int(DcmRead::*ElementIntValue)(char *buffer, int len);bool BigCompareModel(char *source, char *des);bool LittleCompareModel(char *source, char *des);int BigElementLen(char *buffer, int len);int LittleElementLen(char *buffer, int len);
private:void GetDcmClassifyInfo();void FileClassify();
private:bool status;bool isbigmodel;bool isin;bool iscompress;DcmFile dcmFile;int offset;//SQ序列嵌套层数int embednum;int vrlen;int datalen;ElementFormat ef;CompressFormat cf;ElementValueType et;vector<DcmElement> sqelementset;//Pipe *jpeg2k;SocketClient *sc;private:DcmTags *dcmtags;DcmFilePeriod *dcmclassify;
};

前面文章讲过元数据组的特点是：
元数据组是小端显式格式
元数据组和数据组都是由DICOM协议中的DataElement结构组成
DataElement由Tag，VR，Length，Value组成
Tag由group和elment组成，VR有显式和隐式之分，Length所在字节由显隐式和VR类型决定，Value长度是偶数等
元数据组中最重要的元素是传输语法(0002,0010) Transfer Syntax UID
根据以上特点，从DcmRead类中实现GetMetadata()函数

void DcmRead::GetMetadata()
{//元数据都是显式小端ef = ElementFormat::ExplicitLittle;int startindex = sizeof(dcmFile.Head) + sizeof(dcmFile.DcmFlag);TagClassify(startindex, &dcmFile.DcmElementSet);GetTransferSyntax();
}

startindex为从元数据组在buffer内存指针的偏移地址
TagClassify函数的主要内容为：
for循环内判断是否是元数据组0002，循环执行

memcpy(dcmelement.tag, buffer + offset, sizeof(dcmelement.tag));
SetVrDataLen(dcmelement.tag);
MemCopy(vrlen, dcmelement.vr.len, &dcmelement.vr.data);
MemCopy(datalen, dcmelement.datalen.len, &dcmelement.datalen.data);
int len = (this->*ElementIntValue)(dcmelement.datalen.data, dcmelement.datalen.len);
MemCopy(len, dcmelement.data.len, &dcmelement.data.data);

显式，VR长度根据27种类型判断

class ElementBytes
{
public:static const int ImplicitLenBytes = 4;//隐式VR，vr长度为0字节，len长度为4字节static const int ExplicitLenComBytes = 2;//显式VR，普通类型vr长度为2字节，len长度为2字节static const int ExplicitVrComBytes = 2;//显式VR，OB,OW,OF,SQ,UT,UN的vr长度4字节，len长度为4字节static const int ExplicitLenOtherBytes = 4;//显式VR，OB,OW,OF,SQ,UT,UN的vr长度4字节，len长度为4字节static const int ExplicitVrOtherBytes = 4;//显式VR，OB,OW,OF,SQ,UT,UN的vr长度4字节，len长度为4字节};

void DcmRead::SetVrDataLen(char *data)
{if (!IsSQ(data)){switch (ef){case ElementFormat::ImplicitLittle:vrlen = 0;datalen = ElementBytes::ImplicitLenBytes;break;case ElementFormat::ExplicitLittle:case ElementFormat::ExplicitBig:case ElementFormat::CompressPixel:char vrtype[2];memcpy(vrtype, buffer + offset, sizeof(vrtype));for (int j = 0; j < TagType::VrType.size(); j++){if (memcmp(vrtype, TagType::VrType[j], sizeof(vrtype)) == 0){vrlen = ElementBytes::ExplicitVrOtherBytes;datalen = ElementBytes::ExplicitLenOtherBytes;break;}if (j == TagType::VrType.size() - 1){vrlen = ElementBytes::ExplicitVrComBytes;datalen = ElementBytes::ExplicitLenComBytes;}}break;default:break;}}
}

得到VR的长度和Length的长度后，从buffer内存指针中获取对应的数据，偏移地址累加

void DcmRead::MemCopy(int len, int &datalen, char **data)
{datalen = len;*data = new char[datalen];memcpy(*data, buffer + offset, datalen);offset += datalen;
}

小端，ElementIntValue绑定小端转换函数

void DcmRead::SetBinding()
{if (ef == ElementFormat::ExplicitLittle || ef == ElementFormat::ImplicitLittle || ef == ElementFormat::CompressPixel){CompareModel = &DcmRead::LittleCompareModel;ElementIntValue = &DcmRead::LittleElementLen;}else if (ef == ElementFormat::ExplicitBig){CompareModel = &DcmRead::BigCompareModel;ElementIntValue = &DcmRead::BigElementLen;}
}

int DcmRead::LittleElementLen(char *buffer, int len)
{int data = 0;int flag = 0x000000FF;for (int i = 0; i < len; i++){data |= ((buffer[i] << i * 8) & (flag << i * 8));}return data;
}

传输语法获取

ElementFormat DcmRead::GetTransferSyntax()
{for (int i = 0; i < dcmFile.DcmElementSet.size(); i++){if (memcmp(dcmFile.DcmElementSet[i].tag, TagType::TransferSyntaxUID, sizeof(dcmFile.DcmElementSet[i].tag)) == 0){if (memcmp(dcmFile.DcmElementSet[i].data.data, TransferSyntaxType::ImplicitLittle.c_str(), dcmFile.DcmElementSet[i].data.len) == 0){ef = ElementFormat::ImplicitLittle;isbigmodel = false;}else if (memcmp(dcmFile.DcmElementSet[i].data.data, TransferSyntaxType::ExplicitLittle.c_str(), dcmFile.DcmElementSet[i].data.len) == 0){ef = ElementFormat::ExplicitLittle;isbigmodel = false;}else if (memcmp(dcmFile.DcmElementSet[i].data.data, TransferSyntaxType::ExplicitBig.c_str(), dcmFile.DcmElementSet[i].data.len) == 0){ef = ElementFormat::ExplicitBig;isbigmodel = true;}else //压缩格式都是显式小端{isbigmodel = false;ef = ElementFormat::CompressPixel;if (memcmp(dcmFile.DcmElementSet[i].data.data, TransferSyntaxType::Jpeg2000.c_str(), dcmFile.DcmElementSet[i].data.len) == 0){cf = CompressFormat::Jpeg2000;}else if (memcmp(dcmFile.DcmElementSet[i].data.data, TransferSyntaxType::Jpeglossless.c_str(), dcmFile.DcmElementSet[i].data.len) == 0){cf = CompressFormat::Jpeglossless;}}break;}}return ef;
}