【VTK库学习】使用VTK读取DICOM数据及其与DCMTK/ITK数据的转换

使用vtkDICOMImageReader读取dicom数据

1、vtkDICOMImageReader

DICOM（代表通信和医学数字成像）是一种广泛用于交换数据的医学图像文件格式。
该类可能会处理 ACR-NEMA 文件（医学图像 DICOM 格式的前身）。但该类不处理封装格式，仅处理普通原始文件。
该类不处理多帧 DICOM 数据集。

常用的成员函数：

• SetFileName(const char *)：设置文件读取路径，读取单张单帧的DCM文件
• SetDirectoryName(const char *)：设置文件夹读取路径，读取多张单帧的DCM文件
• vtkGetFilePathMacro(DirectoryName)：返回目录名称
• GetPixelSpacing ()：获取体数据的x/y/z三轴的像素间距（mm），返回double*
• GetWidth ()/GetHeight ()：获取image数据的宽、高，返回int
• GetImagePositionPatient()：最后一个图像中左上角的x,y,z 坐标返回float*
• GetImageOrientationPatient()：获取 (DICOM) 方向余弦
• GetBitsAllocated()：获取为文件中每个像素分配的位数，返回int
• GetTransferSyntaxUID()：获取最后处理的图像的传输语法 UID，
• GetGantryAngle()：获取最后处理的图像的绕y轴的旋转角度，返回float
• GetPatientName ()/GetStudyUID ()/GetStudyID ()：获取病人的姓名、检查UID和检查ID等，返回const char *

2、代码示例

#include <vtkDICOMImageReader.h>
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkImageViewer2.h>
#include <vtkAutoInit.h>

VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2)
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle)

//path:单张：DICOM数据的存储路径，多张：DICOM数据的存储文件夹
int loadDcmDataByVTK(std::string path)
{
    //读取单张单帧DICOM数据
    //vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader> reader =
	//	vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader>::New();
	//reader->SetFileName(path.c_str());
	reader->SetFileDimensionality(3);
	//reader->Update();
	
	//读取多张单帧DICOM数据
	vtkNew<vtkDICOMImageReader> reader;
    reader->SetDirectoryName(path.c_str());
    reader->Update();

    vtkSmartPointer<vtkImageData> imgData = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
	imgData->DeepCopy(reader->GetOutput());   //深拷贝
	//imgData->ShallowCopy(reader->GetOutput());   //浅拷贝
    std::cout << imageViewer[0] << endl;  //打印体数据详细信息
    this->showDiocmData(imgData);
    return 1;
}

int showDiocmData(vtkSmartPointer<vtkImageData> reader)
{
	int size = reader->GetNumberOfPoints();
	if (size <= 0)
	{
		std::cerr<< ": 输入的Dicom数据为空，请重新输入！" << std::endl;
		return 0;
	}
	vtkSmartPointer<vtkImageViewer2> imageViewer =
		vtkSmartPointer<vtkImageViewer2>::New();
	imageViewer->SetInputData(reader);

	int index = 0;   
	imageViewer->SetSlice(index);     //设置切片index
	//imageViewer->SetColorLevel(int);      
	//imageViewer->SetColorWindow(int);     //设置窗宽窗位
	
	imageViewer->GetRenderer()->ResetCamera();
	imageViewer->Render();
	renderWindowInteractor->Start();

	return 1;
}
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3、延伸学习：多帧的DCMTK数据转VTK的imagedata

实际应用过程中，经常会遇到多帧的DICOM数据的读取与现实，由于VTK不支持多帧数据的读取，因此可以利用DCMTK库先读取DICOM数据，再将其转换为vtkimagedata进行后续处理
DCMTK读取多帧数据的方法参见之前的帖子：
【DCMTK】使用DCMTK库读取多帧DICOM数据

读取后的两种库数据转换代码如下：

//将DCMTK读入的dicom数据存入vtkimagedata中
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <dcmtk/dcmimgle/dcmimage.h>
//imgDCM：利用dcmtk库读取的多帧dicom数据
int DCMTKtoVTKImageData(DicomImage *imgDCM,double[3] spacing)
{
	//开辟vtkimagedata的空间，初值为0
	vtkSmartPointer<vtkImageData > imageVTK= vtkSmartPointer<vtkImageData >::New();
	vtkSmartPointer<vtkInformation> info = vtkSmartPointer<vtkInformation>::New();
	//dicom图像的宽、高和帧数（z），可以在dcmtk读取文件时获得
	int row = 512;    
	int col = 512;
	int frameCount = 100;   
	int extent[6] = { 0,row - 1,0,col - 1,0,frameCount - 1 };
	imageVTK->SetDimensions(row, col, framecount);
	imageVTK->SetExtent(extent);
	imageVTK->SetSpacing(spacing[0],spacing[1],spacing[2]);
	imageVTK->SetOrigin(0, 0, 0);
	imageVTK->SetScalarType(VTK_INT, info);
	imageVTK->SetNumberOfScalarComponents(1, info);
	imageVTK->AllocateScalars(info);
	//将DcmDataset中的像素值写入vtk
	for (int k = 0; k < framecount; k++)
	{
		Uint8 /*unsigned short*/ *pixelData = (Uint8*)/*(unsigned short*)*/(img->getOutputData(8, k, 0)); //获得图像数据指针  
		if (pixelData != NULL)
		{
			for (int i = 0; i < row; i++) 
			{
				for (int j = 0; j < col; j++) 
				{
					int*p = (int*)(imageVTK->GetScalarPointer(i, j, k));
					*p = int(*(pixelData + row * i + j));
				}
			}
		}
	}
	return 1;
}
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4、延伸学习：ITK image体数据与VTK image体数据的互相转换

实际应用过程中，经常可能碰到itk库和vtk库的共同应用，就需要两种库数据的互相转换

具体转换代码如下：

#include <itkVTKImageToImageFilter.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <itkImageToVTKImageFilter.h>
#include <itkImage.h>
#include <vtkSmartPointer.h>

typedef int PixelType;
typedef itk::Image< PixelType, 3> ImageType;

//imageVTK：传入的vtk体数据 vtkSmartPointer<vtkImageData> imageVTK = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
bool VTKImageToITKImage(vtkImageData* imageVTK)
{
    typedef itk::VTKImageToImageFilter<ImageType> vtkToitkFilter;
    
	vtkToitkFilter::Pointer itkFilter = vtkToitkFilter::New();
	itkFilter->SetInput(imageVTK);
	itkFilter->UpdateLargestPossibleRegion();
	try
	{
		itkFilter->Update();
	}
	catch (itk::ExceptionObject)
	{
		std::cerr<<"vtk to itk failed!"<<std::endl;
		return false;
	}
	
	return true;
}

//itkImage: 传入的itk体数据 ImageType::Pointer itkImage = ImageType::New();
bool ITKImageToVTKImage(ImageType::Pointer itkImage)
{
    typedef itk::ImageToVTKImageFilter<ImageType> ConnectorType;
	ConnectorType::Pointer connector = ConnectorType::New();
    connector->SetInput(itkImage );
	try
	{
		connector->Update();
	}
	catch (itk::ExceptionObject)
	{
		std::cerr<<"itk to vtk failed!"<<std::endl;
		return false;
	}
	
	vtkSmartPointer<vtkImageData> imageVTK = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
	imageVTK->ShallowCopy(connector->GetOutput());
    return true;
}
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