(MATLAB)DICOM序列的读取与数字体模重建-白红宇

(MATLAB)DICOM序列的读取与数字体模重建

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发布时间：2019-03-13

本文共 2463 字，大约阅读时间需要 8 分钟。

DICOM 格式与读取

DICOM 格式涉及大量技术细节，本文不做详细解析，推荐查阅相关技术文档。以下是从 DICOM 数据序列到三维数字人体模的重建方法。

DICOM 序列读取

DICOM 数据的读取与处理技术复杂，关键在于对序列信息的正确解析。通常情况下，DICOM 文件的命名与序列编号顺序一致，但也可能存在重新排列或缺失的情况。本文将介绍如何处理这些情况。

注：本文假设读者已了解 DICOM 格式基本知识，仅从实际操作角度分享解决方案。

1. 顺序正确、序列完整的情况

特点：

线=> charitygood <=1.的 DICOM 文件按正确顺序排列，无缺失。

举例：01.DCM (1)、02.DCM (2)、...、05.DCM (5)。

处理方法：

初始化三维矩阵，读取所有文件并按顺序存储。

代码示例如下：

N = 5; % 数据总数  
DCM = zeros(512, 512, N); % 初始化三维矩阵  
for n = 1:N  
    filename = ['0', num2str(n), '.DCM']; % 根据实际文件名调整  
    DCM(:,:,n) = dicomread(filename); % 读取 DICOM 数据  
end

2. 顺序错误、序列完整的情况

特点：

线=> charitygood <=1.的 DICOM 文件按错误顺序排列，但所有文件完整存在。

举例：01.DCM (3)、02.DCM (2)、03.DCM (1)、04.DCM (5)、05.DCM (4)。

处理方法：

读取所有文件，同时记录每个文件的空间位置（如 SliceLocation）。

按空间位置重新排序文件，构建正确的 DICOM 数组。

代码示例如下：

N = 5; % 数据总数  
DCM = zeros(512, 512, N); % 初始化三维矩阵  
IDX = zeros(1, N); % 存储每个文件的空间位置  
for n = 1:N  
    filename = ['0', num2str(n), '.DCM']; % 根据实际文件名调整  
    DCM(:,:,n) = dicomread(filename);  
    info = dicominfo(filename);  
    IDX(n) = info.SliceLocation; % 记录空间位置  
end  
% 重排序文件  
[~, idx] = sort(IDX); % 根据空间位置排序  
DCM = DCM(:,:,idx); % 重新排列 DICOM 数据

3. 差序序列缺失的情况

特点：

DICOM 文件按序列编号存在缺失，或者某些文件缺失。

举例：01.DCM (1)、02.DCM (2)、03.DCM (4)、04.DCM (6)、05.DCM (7)。

处理方法：

在已有文件完成基础重建后，利用插值算法补齐缺失数据。

具体实现可参考下文重采样方法。

数字体模重建

三维数字体模重建的核心在于将低分辨率的 DICOM 数据进行重采样，达到统一分辨率的目标。以下是常用方法。

方法概述

其本质是利用插值算法，按特定规则从原始数据中生成高分辨率的新数据。以下是标准插值算法的数学表达：

model(i, j, k) = (1-a)(1-b)(1-c)*dcm(x, y, z) + (1-a)(1-b)c*dcm(x, y, z+1) + ... # 其他项

其中：

x, y, z 是插值点的物理坐标。

a, b, c 是相邻层的间隔比例。

代码实现示例

初始步骤：

将 DICOM 数据转换为数组形式。

提取待插值点的物理参数（如像素间距 PixelSpacing）。

案例代码：

% 转换为 double 类型以便插值  
DCM = double(DCM);  
% 提取物理参数  
info.PixelSpacing = 0.5; % 每像素间距（mm）  
info.SpacingBetweenSlices = 5; % 相邻层间距（mm）  
% 原始网格  
[R, C, D] = size(DCM);  
% 网格生成（按比例缩放）  
scale = 1; % 控制重采样比例  
mR = R * scale;  
mC = C * scale;  
mD = D * scale * info.SpacingBetweenSlices / info.PixelSpacing;  
% 确定插值比例  
dx = (R - 1) / (mR - 1);  
dy = (C - 1) / (mC - 1);  
dz = (D - 1) / (mD - 1);  
% 生成新网格  
[X2, Y2, Z2] = meshgrid(1:dx:R, 1:dy:C, 1:dz:D);  
% 进行插值计算  
newDCM = interp3(X1, Y1, Z1, DCM, X2, Y2, Z2);