DICM和BMP图像的显示及转换

一．与设备无关位图的显示（DIB）

与设备无关位图（DIB）可以在不同的及其或者系统中小时位图所固有的颜色。DIB是一种外部的位图格式，经常存储以BMP为后缀的位图文件。DIB位图还支持图像数据的压缩。

1.BMP文件组成

BMP文件有文件头、位图相信头、颜色信息和图像数据四部分组成。位图结构如下所示：

位图文件头结构BITMAPFILEHEADER

位图信息头结构BITMAPINFOHEADER

位图颜色表RGBQUAD

位图像素数据

a.BMP文件头

BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图其实位置等信息。其结构定义如下：

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {

WORD bfType; //位图文件的类型，必须为BMP

DWORD bfSize; //位图文件的大小，一字节为单位

WORD bfReserved1; //位图文件的保留字，必须为O

WORD bfReserved2; //位图文件的保留字，必须为O

DWORD bfOffBits; //位图数据的起始位置，一相对于位图文件

//的偏移量表示，以字节为单位

} BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;

b.位图信息头

BMP位图信息头数据用于说明位图的尺寸等信息。

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{

  DWORD  biSize;           //本结构所占用的字节数

  LONG   biWidth;          //位图的宽度，以像素为单位

  LONG   biHeight;         //位图的高度，一像素为单位

  WORD   biPlanes;         //目标设备的级别，必须为1

  WORD   biBitCount;       //每个像素所需要的位数，必须是1（双色），//4（16色），8（256色）或24（真彩色）之一

  DWORD  biCompression;    //位图压缩类型，必须是0（不压缩），1

//（BI_RLE8//压缩类型）或者2（BI_REL4）之一

  DWORD  biSizeImage;      //位图的大小，以字节为单位

  LONG   biXPelsPerMeter;  //位图水平分辨率，每米像素数

  LONG   biYPelsPerMeter;  //位图垂直分辨率，每米像素数

  DWORD  biClrUsed;        //位图实际使用的颜色表中的颜色数

  DWORD  biClrImportant;   // 位图显示过程中重要的颜色数

} BITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;

c.颜色表

颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构，定义一种颜色。RGBQUAD结构的定义如下：

typedef struct tagRGBQUAD

  BYTE    rgbBlue; //蓝色的亮度

  BYTE    rgbGreen; //绿色的亮度

  BYTE    rgbRed;// 红色的亮度

  BYTE    rgbReserved; //保留，必须为0

} RGBQUAD;

颜色表中RGBQUAD结构数据的个数由biBitCount来确定：

当biBitCount = 1，4，8，时，分别有2，16，256个表项；

当biBitCount = 24时，没有颜色表项。

位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下：

Typedef struct tagBITMAPINFO

  BITMAPFILEHEADER  bmiHeader;//位图信息头

RGBQUAD bimColors[1];       //颜色表

d.位图数据

位图数据记录了位图的没一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右，扫描行之间是从下到上。位图的一个像素所占的字节数：

当biBitCount = 1时，8个像素占一个字节；

当biBitCount = 4时，2个像素占一个字节；

当biBitCount = 8时，一个像素占一个字节；

当biBitCount = 24时，一个像素占3个字节。

二．BMP图像的显示

大多数图像处理都是基于与设备无关位图（DIB）来进行讨论的，我们所使用的是方法是windows API来实现BMP的显示，而API中又没有处理DIB位图的类，所以需要定义一个处理DIB位图的专用Cbmp类，在其中封装必要而有效的DIB数据成员和处理函数，该类具有的功能如下：

class CBmp

{

public:

int GetHeight();//返回位图的高度

int GetWidth();//返回位图的宽度

bool SaveToFile(CString & filename); //保存位图

bool IsCreate();

void ShowBmp(HDC hdc,int x,int y,double k); //显示BMP位图

bool SetColor(int x,int y,COLORREF color);

COLORREF GetColor(int x,int y);

bool Create(int width,int heigh);

bool CreateFromFile(CString &FileName); //图像文件读取

CBmp();

virtual ~CBmp();

private:

bool is_create;

int BytesPerLine;

int buffer_size;

const int Max_Width;

const int Max_Height;

char * buffer;

int Width;

int Height;

};

Cbmp类设计的目标

用面向对象的方法处理位图的核心是设计一个DIB的类，称之为Cbmp类，我主要从功能、数据封装、和继承等方面来分析Cbmp类的设计目标。

1.功能

a.根据上面对DIB操作的分析，Cbmp的基本功能包括:

b.DIB文件的读、写；

c.提供位图宽度、高度、颜色数目等位图相关信息；

d.提供有关位图占据内存空间信息，包括：图像数据区首地址、颜色表首地址、位图信息结构首地址等信息。

2.数据封装

面向对象方法的一个主要的特征就是数据封装，即将类的成员数据隐藏在类中，外界只能通过类的成员函数来操作类的成员数据。这是面向对象方法的重要优点，它可以保护类中的数据不受外界的故意修改。

3.继承

在这里不多介绍！

三．DICM图像的读取与显示

DICM数据的编码方式和文件结构在莘浩萍本科毕业论文中有详细的论述。

将DCM图像转化为BMP图像

要把DICOM图像转换为BMP图像，首先要读取DICOM图像文件中的参数。通过DICOM说明文件或DICOM标准中的数据字典，查询到存储图像的相关数据，主要有：图像显示矩阵，即图像的宽与高；图像存储位数，即每一个像素占用几个字节，如果图像为标准的12位灰度（黑白）图像，必然占用2个字节；找到标签号为（7FE0，0010）的元素，它指明了图像像素的起始位置。

DICOM中像素的显示顺序是从左到右，从上到下，第一行显示完再显示第二行，设左上角第一个像素坐标为(1，1)，在存储文件中的地址为“A0”，显示矩阵为宽M、高N，图像显示的时候某一坐标为（X，Y）的像素点在文件中存储的位置为：2×[X+M×(Y-1)-1]+A0。

有了以上数据，就可以确定BMP图像的相关参数，确定每一个像素在文件中的存储位置。但与DICOM图像中像素的显示顺序不同的是，BMP图像从左下角开始显示，从左到右，从下到上，因此要将DICOM图像中最下排的像素填到BMP图像的最上排。

需要注意的是：BMP图像中，其存储像素的蓝、绿、红3个字节的值相等就构成了黑白图像，因此在显示黑白图像时，这3个字节只包含一个字节的信息量，从而BMP图像只能包含8位256个灰度等级。而DICOM的12位灰度图像可以包含4096个灰度等级。将12位的DICOM图像转换为BMP图像，必须进行变换。

变换利用窗口技术，变换之前，要先读取DICOM图像中的显示窗宽、窗位值（在DICOM设备或软件中，将窗宽、窗位调节到最佳），根据窗位确定中间值，低于窗宽的显示为最

暗，高于窗宽的显示为最亮，窗宽范围内的值通过线性或非线性变换转换为小于256的值。由于人眼的分辨率有限，256个灰度级已完全能满足人眼的辨别极限。

对于8位的黑白图像或彩超等的彩色图像的像素，和BMP的单个像素长度结构一致，只须按坐标位置填入BMP图像中即可。

四．DICM转换的具体实现：

有DICM的复杂性，本文只针对某些DCM图像做读取与显示。

首先在Cbmp类中添加public成员函数：

bool CreateFromDicm(DICM & Dicm);//从DICM图像中读取数据

设计一个新的类DICM，其成员变量和成员函数如下：

class DICM

{

public:

bool IsCreate();

int buffer_size;

char * buffer;

bool CreateFromFile(CString & filename);//从文件中打开图像

bool Create();

DICM();

virtual ~DICM();

private:

bool is_create;

};

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