C#开发PACS医学影像处理系统(十五)：Dicom影像交叉定位线算法

1.定位线概念：某个方位的影像在另一个方向的影像上的投影相交线，例如横断面(从头到脚的方向)在矢状面(从左手到右手)上的影像投影面交线。

举个例子：右边的是MR(核磁共振)的某一帧切片，这是从头开始扫描，扫描到眼睛这个位置，

而左边图像是从左手到右手的扫描切片，那么右边图像的位置就恰好在左边图像的眼睛的位置，用红线标出的位置则为定位线，一般用于医生参考病灶在矢状面、冠状面和横断面的具体方位。

 

2.检查设备示意图

在笛卡尔空间直角坐标系中，Y 右肩膀到左肩膀，X 后背到前胸，Z 足到头

 

 

 

3.算法流程

 

 

 4.代码实现：

创建图像结构

public FrameGeometry(DicomDataset image)
            : this(image.GetString(DicomTag.FrameOfReferenceUID),
                  image.GetValues<double>(DicomTag.ImagePositionPatient),
                  image.GetValues<double>(DicomTag.ImageOrientationPatient),
                  image.GetValues<double>(DicomTag.PixelSpacing),
                  image.GetSingleValue<int>(DicomTag.Columns),
                  image.GetSingleValue<int>(DicomTag.Rows))
        {
            // TODO: 
　　　　　　　　　　 FrameOfReferenceUID:图片UID
　　　　　　　　　　 ImagePositionPatient：病人方向
　　　　　　　　　　 ImageOrientationPatient：图片方向
　　　　　　　　　　 PixelSpacing：像素间距
　　　　　　　　　　 Columns：宽度
　　　　　　　　　　 Rows：高度

        }

判断是否符合定位条件：

　　　　 /// <summary>/// 判断是否可以画定位线
        /// </summary>
        /// <param name="sourceFrame">源图像结构</param>
        /// <param name="destinationFrame">目标图像结构</param>
        /// <returns></returns>
        public static bool CanDrawLocalizer(FrameGeometry sourceFrame, FrameGeometry destinationFrame)
        {
            // 检查图像结构
            if (sourceFrame == null) return false;
            if (destinationFrame == null) return false;

            // 如果两个帧中的任何一个不是空间坐标系，则无法定位
            if (sourceFrame.Orientation == FrameOrientation.None || destinationFrame.Orientation == FrameOrientation.None) return false;
            // 只有正交图像才能绘制，方向相同则退出
            if (sourceFrame.Orientation == destinationFrame.Orientation) return false;

            // 检查FrameOfReferenceUid
            if (string.IsNullOrEmpty(sourceFrame.FrameOfReferenceUid) || string.IsNullOrEmpty(destinationFrame.FrameOfReferenceUid)) return false;
            if (sourceFrame.FrameOfReferenceUid != destinationFrame.FrameOfReferenceUid) return false;

            return true;
        }

计算交线点：

 　　　　/// <summary>
        ///回两个图像相交处公共像素线
        /// </summary>
        /// <param name="sourceFrame">源图像结构</param>
        /// <param name="destinationFrame">目标图像结构</param>
        /// <param name="startPoint">起点输出</param>
        /// <param name="endPoint">重点输出</param>
        /// <returns></returns>
        public static bool CalcualteIntersectionLocalizer(FrameGeometry sourceFrame, FrameGeometry destinationFrame, out Point2 startPoint, out Point2 endPoint)
        {
            double t; // 平面方程系数
            double nA, nB, nC, nD, nP;
            var lstProj = new List<Point3D>();

            // 初始化
            startPoint = Point2.Origin;
            endPoint = Point2.Origin;

            // 验证
            if (destinationFrame.DirectionNormal.IsZero)
                return false;

            nP = destinationFrame.DirectionNormal * destinationFrame.PointTopLeft;
            nA = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointTopLeft;
            nB = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointTopRight;
            nC = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointBottomRight;
            nD = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointBottomLeft;

            //  AB
            if (Math.Abs(nB - nA) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nA) / (nB - nA);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointTopLeft + t * (sourceFrame.PointTopRight - sourceFrame.PointTopLeft));
            }

            // BC
            if (Math.Abs(nC - nB) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nB) / (nC - nB);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointTopRight + t * (sourceFrame.PointBottomRight - sourceFrame.PointTopRight));
            }

            // CD
            if (Math.Abs(nD - nC) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nC) / (nD - nC);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointBottomRight + t * (sourceFrame.PointBottomLeft - sourceFrame.PointBottomRight));
            }

            // DA
            if (Math.Abs(nA - nD) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nD) / (nA - nD);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointBottomLeft + t * (sourceFrame.PointTopLeft - sourceFrame.PointBottomLeft));
            }

            if (lstProj.Count != 2)
                return false;

            // 从空间坐标系返回平面坐标系
            startPoint = destinationFrame.TransformPatientPointToImage(lstProj[0]);
            endPoint = destinationFrame.TransformPatientPointToImage(lstProj[1]);
            return true;
        }

得到坐标之后就可以利用绘图操作类(参考本系列教程之图形标记)来自己绘制定位线。

看效果：

 

 

对于较复杂的身体部位，也可以同时绘制定位线范围，来确定当前序列的定位范围，思路是先计算第一帧和最后一帧，用黄色虚线标出，再计算当前帧。

看效果：