DICOM标准的语义扩充.pdf
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1、D I C O M 标准的语义扩充 张凯1 陈磊1赵成1吕扬生2 1 (扬州大学 物理科学与技术学院,扬州2 2 5 0 0 2 ) 2 (天津大学 精密仪器与光电子学院,天津3 0 0 0 7 2 ) 摘要医学图像数字成像和通信( D i g i t a l I ma g i n ga n dC o mmu n i c a t i o n s i nMe d i c i n e ,D I C OM)标准是美国电气 制造商联合会( NE MA)和美国放射学会( AC R )为了医学图像的存储和传输而制定的标准,在医学上得到广泛的应 用。但该标准目前没有充分定义图像语义内容,从而使得实际中不能有
2、效的实现D I C OM的基于语义的应用。本文 讨论了医学图像中的语义描述层次结构,概述了D I C OM标准中对图像的描述方法并指出了该标准对图像语义内 容描述的不足,给出了使用D I C OM标准中私有属性对D I C OM图像语义内容进行扩充的方法。 关键词医学图像语义内容医学图像数字成像和通信标准 S e ma n t i cE x t e n s i o nt oD I C O M S t a n d a r d Z h a n gKa i 1 C h e nL e i 1 Z h a oC h e n 1 L Y a n g s h e n g 2 1 ( C o l l e g
3、e o fP h y s i c s S c i e n c e T e c h n o l o g y ,Y a n g z h o uUn i v e r s i t y , Y a n g z h o u 2 2 5 0 0 2 ,C h i n a ) 2 ( C o l l e g e o fP r e c i s i o nI n s t r u me n t a n dO p t o - E l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,T i a n j i n Un i v e r s i t y , T i a n j i n g 3
4、 0 0 0 7 2 ,C h i n a ) A b s t r a c tT h eD i g i t a lI ma g i n ga n dC o mmu n i c a t i o n si nMe d i c i n e( D I C OM)S t a n d a r dwa sd e v e l o p e db y Na t i o n a l E l e c t r i c a l Ma n u f a c t u r e r s As s o c i a t i o n( NE MA)a n dt h e Ame r i c a nC o l l e g e o f R a
5、 d i o l o g y( AC R )f o r me d i c a l i ma g ea r c h i v i n ga n dc o mmu n i c a t i o n .T h eS t a n d a r di swi d e l yu s e di nme d i c i n en o w.B u ti td o e sn o td e f i n ei ma g e s e ma n t i cc o n t e n ts u f f i c i e n t l y ,s ot h e r ei sad i f f i c u l t yi nt h ei mp l
6、 e me n t a t i o nb a s e do ns e ma n t i cc o n t e n t .I nt h i s a r t i c l ea r ed i s c u s s e dt h es e ma n t i ch i e r a r c h ys t r u c t u r ei nme d i c a li ma g ea n dt h eme t h o dt od e s c r i b et h ei ma g e c o n t e n tu s e di n t h eD I C OM S t a n d a r d .Wep o i n t
7、o u tt h el i mi t a t i o n so fD I C OM i n i ma g es e ma n t i cc o n t e n t d e s c r i p t i o n ,a n dt h e ns e tf o r t h awa yt oe x t e n dt h es e ma n t i cc o n t e n td e s c r i p t i o n b yu s i n gD I C OM p r i v a t e a t t r i b u t e s . Ke yw o r d sMe d i c a li ma g eS e m
8、a n t i cc o n t e n tD i g i t a lI ma g i n ga n dC o mmu n i c a t i o n si nMe d i c i n e ( D I C OM)S t a n d a r d 1 引言 D I C OM标准是医疗影像领域的主要标准 1 , 2 , 制定于1 9 9 3年的D I C OM 3 . 0版本目前广泛使用 在 C T、 C R 、 MR 、 US等各种影像设备和存储介质 上。D I C OM标准充分考虑了设备的有关信息和与 图像有关的信息,但是D I C OM对于图像内容的支 持则没有充分定义,使得在对图像内容进行的
9、检索 和存储等应用上缺乏必要的信息,无法实现相关功 能。为此本文依据我们对图像内容信息的理解,结合 D I C OM现有的扩充模块定义, 给出了语义扩充模 块的定义,作为对图像语义内容相关工作的支持。 通讯作者。 2 图像内容的语义层次结构 D I C OM标准给出了图像的设备信息和图像数 据格式,对于图像的内容信息则未加定义,这是由于 图像内容本身的定义在当时还未有充分认识。 对于一幅图像,我们首先得到的是它的视觉印 象,进而通过观察可以辨认出图像中所表现的具体 内容,以及领悟出这幅图像所表达的内在含义。人类 对图像的认知过程表明图像中包含有如下4个要 素: ( 1 )视觉上的特征; ( 2
10、 )视觉元素的表现; ( 3 )视觉 元素与已知知识对象的联系; ( 4 )所有知识对象之间 的相互关系及意义。这些要素构成了我们认知一幅 图像,比较图像的相似程度的依据。 图像的视觉特征以及图像中所表现的各种形 状、质地的视觉元素都是从外观上表现了图像的内 生物医学工程学杂志 JB i o me dE n g = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 2 0 0 6 ; 2
11、 3 ( 2 ) :2 8 7 2 8 9 容,所表达是图像表面上的浅层信息。而视觉元素与 概念元素的结合,以及各种概念元素之间的逻辑上 的关系,是属于图像深层次的信息,需要具有一定的 与图像所表达内容有关的背景知识,以及经过推理 等认识过程才能掌握。所以对图像的比较,不仅要求 有视觉表现上的一致,还有对图像中表现的抽象的 概念、逻辑关系等语义内容上的一致要求。 按照人对图像的理解深度,我们可以使用图像 的金字塔型语义模型 3 分层次描述反映图像内容的 语义对象和对象关系。这个模型如图1所示。它的 最上层定义的是技术类型。技术类型指出产生图像 的技术方式。它是图像的外部信息,可以在外面说 明。
12、但由于它影响图像的视觉特征,影响对图像的理 解,所以语义模型把它放在最上层成为内、外(部)信 息的交汇点。 全局分布是视觉内容的感官特征,如颜色、亮 度、纹理的分布等。颜色、亮度、纹理的分布在视觉上 把图像分割成若干区域;局部结构着重于组成图像 的基本元件的检测和定征,这些基本元素有点、线、 色调、颜色、纹理等。局部结构还指空间位置、局部颜 色、局部变形等。全局组成指图像中基本元素的空间 布局和安排。以上属性都是表象性的,可以用计算机 进行分析处理而得到的信息,无需特别的知识。 图1视觉内容属性分类的金字塔结构 F i g1 P y r a mi d a l s t r u c t u r e
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