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ITK-读取DICOM文件标签

news 来源：原创 2025/5/24 6:09:11

作者：翟天保Steven
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前言

‌‌在医学影像领域，DICOM（医学数字成像和通信）格式是存储和传输医学图像的行业标准，其文件头中包含的元数据标签承载着患者信息、扫描参数等关键内容。准确读取这些标签对临床诊断、影像分析及研究数据管理至关重要。Insight Segmentation and Registration Toolkit（ITK）作为开源的医学图像处理框架，提供了高效处理DICOM数据的能力。

本文将通过实例代码，详细介绍如何利用ITK读取DICOM文件中的元数据标签，涵盖从文件读取、标签解析到特定信息提取的完整流程，为医学影像开发者提供实用的技术参考。

环境准备

参见：Windows下用CMake编译ITK及配置测试_itk配置-CSDN博客

功能说明

本程序通过ITK库实现了DICOM医学图像的读取与元数据解析，主要功能包括：

DICOM图像读取：使用itkImageFileReader和itkGDCMImageIO组件读取2D DICOM图像，支持自动解析DICOM格式规范。
元数据全量解析：遍历DICOM头文件中的所有元数据标签，通过GDCM字典将数字标签（如0010|0010）转换为可读名称（如 "Patient's Name"），并输出标签值。
特定标签查询：演示如何通过标签号0010|0010查询患者姓名，演示如何通过标签号0008|1050查询检查日期。
图像技术参数获取：提取DICOM文件中的像素类型（如 SHORT、USHORT）和组件类型（如 SCALAR、VECTOR），为后续图像处理提供基础信息。

使用说明

需安装ITK库及相关依赖。
将test.dcm替换为你的DICOM文件路径。
编译时需链接 ITK的库文件。

完整代码

#include "itkImageFileReader.h"    /
#include "itkGDCMImageIO.h"         
#include "itkMetaDataObject.h"      int main()
{// --------------------------- 定义图像基本参数 ---------------------------using PixelType = short;          // 定义像素类型为short，适用于医学影像的灰度值范围constexpr unsigned int Dimension = 2;  // 定义图像维度为2D（适用于切片图像）using ImageType = itk::Image<PixelType, Dimension>;  // 组合像素类型和维度定义ITK图像类型// --------------------------- 创建图像读取器 ---------------------------using ReaderType = itk::ImageFileReader<ImageType>;  // 定义图像文件读取器类型auto reader = ReaderType::New();  // 新建读取器实例（ITK采用智能指针管理内存）// --------------------------- 配置DICOM图像IO ---------------------------using ImageIOType = itk::GDCMImageIO;  // 定义GDCM图像IO类型（基于GDCM库处理DICOM）auto dicomIO = ImageIOType::New();  // 新建DICOM图像IO实例reader->SetImageIO(dicomIO);  // 将图像IO设置到读取器，使其能解析DICOM格式// --------------------------- 设置读取参数并执行 ---------------------------reader->SetFileName("test.dcm");  // 设置要读取的DICOM文件名try {reader->Update();  // 触发图像读取和更新操作（可能抛出异常）}catch (const itk::ExceptionObject& ex) {std::cout << ex << std::endl;  // 捕获并输出ITK异常信息return EXIT_FAILURE;}// --------------------------- 提取DICOM元数据字典 ---------------------------using DictionaryType = itk::MetaDataDictionary;  // 定义元数据字典类型const DictionaryType& dictionary = dicomIO->GetMetaDataDictionary();  // 从IO获取元数据字典// --------------------------- 遍历元数据字典 ---------------------------using MetaDataStringType = itk::MetaDataObject<std::string>;  // 定义字符串类型元数据对象auto itr = dictionary.Begin();  // 获取字典迭代器起始位置auto end = dictionary.End();    // 获取字典迭代器结束位置std::cout << "===== DICOM元数据标签列表 =====" << std::endl;while (itr != end) {itk::MetaDataObjectBase::Pointer entry = itr->second;  // 获取当前元数据项// 尝试将元数据项转换为字符串类型（DICOM标签通常以字符串存储）MetaDataStringType::Pointer entryvalue = dynamic_cast<MetaDataStringType*>(entry.GetPointer());if (entryvalue) {std::string tagkey = itr->first;  // 获取DICOM标签键（格式为组号|元素号）std::string labelId;  // 用于存储标签对应的可读名称bool found = itk::GDCMImageIO::GetLabelFromTag(tagkey, labelId);  // 从GDCM获取标签名称std::string tagvalue = entryvalue->GetMetaDataObjectValue();  // 获取标签对应的值// 输出带标签名称的键值对（若标签存在于GDCM字典中）if (found) {std::cout << "(" << tagkey << ") " << labelId << " = " << tagvalue.c_str() << std::endl;}else {std::cout << "(" << tagkey << ") Unknown = " << tagvalue.c_str() << std::endl;}}++itr;  // 移动到下一个元数据项}// --------------------------- 查询特定DICOM标签（患者姓名）---------------------------std::string entryId = "0010|0010";  // 患者姓名的DICOM标签（0010组0010元素）auto tagItr = dictionary.Find(entryId);  // 在字典中查找该标签if (tagItr != end) {// 尝试将找到的元数据项转换为字符串类型（常量版本）MetaDataStringType::ConstPointer entryvalue = dynamic_cast<const MetaDataStringType*>(tagItr->second.GetPointer());if (entryvalue) {std::string tagvalue = entryvalue->GetMetaDataObjectValue();  // 获取患者姓名值std::cout << "\n===== 患者信息 =====" << std::endl;std::cout << "Patient's Name (" << entryId << ") is: " << tagvalue.c_str() << std::endl;}}// --------------------------- 查询特定DICOM标签（检查日期）---------------------------std::string tagkey = "0008|1050";  // 检查日期的DICOM标签（0008组1050元素）std::string labelId;if (itk::GDCMImageIO::GetLabelFromTag(tagkey, labelId)) {  // 获取标签名称std::string value;std::cout << labelId << " (" << tagkey << "): ";if (dicomIO->GetValueFromTag(tagkey, value)) {  // 获取标签值std::cout << value;}else {std::cout << "(No Value Found in File)";  // 若文件中无该值}std::cout << std::endl;}else {std::cerr << "Trying to access inexistent DICOM tag." << std::endl;  // 标签不存在}// --------------------------- 获取图像像素类型信息 ---------------------------itk::IOPixelEnum pixelType = reader->GetImageIO()->GetPixelType();  // 获取像素类型枚举值itk::IOComponentEnum componentType = reader->GetImageIO()->GetComponentType();  // 获取组件类型枚举值std::cout << "\n===== 图像技术参数 =====" << std::endl;std::cout << "PixelType: " << reader->GetImageIO()->GetPixelTypeAsString(pixelType) << std::endl;  // 输出像素类型名称std::cout << "Component Type: " << reader->GetImageIO()->GetComponentTypeAsString(componentType) << std::endl;  // 输出组件类型名称return EXIT_SUCCESS;
}