DICOM：Transfer Syntax传输语义之奇葩GE Private TS

背景：

专栏之前对Transfer Syntax（暂定中文翻译为传输语义，8月初博客中提到的DICOM3.0标准中文版开源书籍计划顺利启动。兴许会面临诸多专有名词的翻译工作，欢迎广大博友提意见）进行过多次的介绍。在DICOM医学图像处理：DICOM网络传输中差别过Abstract Syntax与Transfer Syntax，在DICOM：dcmqrscp.exe与storescu.exe中C-STORE服务的差别中介绍过在网络服务中Transfer Syntax的作用。以及上一篇DICOM：dcm4che工具包怎样压缩dcm文件探讨（续篇）中介绍对dcm文件进行压缩时提到的JPEG LossLess压缩语义以及Implicit VR Little Endian。

Transfer Sytanx在DICOM标准中占有重要的一席之地，既作为必要元素写入到DCM文件元信息（MetaInformation）中，又是DICOM网络服务中两方传输数据的前提（如博文DICOM医学图像处理：DICOM网络传输描写叙述TransferSyntaxx是PresentationContext必备元素）。

题记：

最近收到了GE一款设备的数据，使用dcm4che3提供的StoreSCP服务起初无法识别，在开启“–accept-known”后顺利完毕接收，但数据打开后图像“失真”——与原始图像全然不同。因此特意研究了一下GE私有的Transfer Syntax。即1.2.840.113619.5.2。以下让我们看看这奇葩的私有协议。

dcm4che3的StoreSCP：

dcm4che3提供的StoreSCP服务在未开启“–accept-known”选项时，仅仅支持sop-classes.properties文件里的标准，开启后能够接受其它未知协议。

通过查看StoreSCP.java源代码能够看到对未知协议相同採用直接将数据流存储到文件里。

    private void storeTo(Association as, Attributes fmi,
        PDVInputStream data, File file) throws IOException  {
    LOG.info("{}: M-WRITE {}", as, file);
    file.getParentFile().mkdirs();
    DicomOutputStream out = new DicomOutputStream(file);
    try {
        out.writeFileMetaInformation(fmi);
        data.copyTo(out);
    } finally {
        SafeClose.close(out);
    }
    }

将StoreSCP的“–accept-known”选项开启后。在本地顺利接收到了GE设备的数据。依照上述代码所看到的直接存储到了文件里。可是图像显示结果失真。

图像失真：

使用DICOM Viewer打开数据。结果例如以下所看到的：



即使调节窗宽窗位，也无法顺利显示各种组织。通过查看DICOM相关信息并未找出问题。



相同採用直接查看二进制的方法。定位到PixelData元素能够看到真实像素数据数值为FA 24。依照GE Private TransferSyntax=1.2.840.113619.5.2的说明，该私有语义是Implicit VR - Big Endian (G.E Private)假设依照Big Endian来解析像素数据为0xFA24=-1500，假设依照Little Endian像素数据为0x24FA=9466.在Sante Editor查看背景数据显示为9466.由此能够推測问题出如今PixelData数据读取有误。即Sante Editor对GE Private TransferSyntax=1.2.840.113619.5.2理解有误。

奇葩之GE Private TS：

利用Wireshark抓取GE设备发送到StoreSCP的数据包。依据Wireshark中对DICOM协议数据包的提示。发现GE Private TransferSyntax的确非常奇葩，例如以下所看到的：



言外之意，GE Private TransferSyntax私有传输语义仅仅对PixelData元素採用Big Endian进行处理。对于其它非PxielData元素依旧採用Implicit VR Little Endian，即GE Private TransferSyntax对标准Implicit VR Little Endian语义所做的改动仅限于PixelData数据。



结合之前StoreSCP.java中的源代码可知。dcm4che3的StoreSCP通过开启“–accept-known”选项尽管能够接受GE Private TransferSyntax私有语义。可是并未真正理解当中的含义。而是简单的将1.2.840.113619.5.2写入到MetaInformation元信息中。而将PixelData直接复制到文件流中。加之多数DICOM Viewer无法顺利理解GE Private TransferSyntax。因此导致在解析PixelData时依照之前大多数元素的方式直接以Implicit VR Little Endian语义读。导致图像失真。

解决方式：

參照GE的说明文档，了解GE Private TransferSyntax私有语义后可知，除了PixelData的存储顺序是Big Endian以外，其它元素GE私有语义与Implicit VR Little Endian标准默认语义没有差别。

因此考虑到DICOM Viewer的兼容性问题。在StoreSCP.java的storeTo函数中对GE Private TransferSyntax私有语义进行单独处理，对PixelData进行转序处理就可以。在完毕PixelData的Big Endian到Little Endian转序后。也就能够将Transfer Syntax直接由GE Private TransferSyntax改成Implicit VR Little Endian。

示范代码例如以下所看到的:

    private void storeTo(Association as, Attributes fmi, PDVInputStream data,
        File file) throws IOException {
    LOG.info("{}: M-WRITE {}", as, file);
    file.getParentFile().mkdirs();
    boolean bExchange=false;
    // TransferSyntax=1.2.840.113619.5.2,is GE Private TS,
    // Implicit VR Little Endian for all elements except pixel Data, which is Big Endian
    if(fmi.getString(Tag.TransferSyntaxUID)=="1.2.840.113619.5.2")
    {
        fmi.setString(Tag.TransferSyntaxUID, VR.UI, "1.2.840.10008.1.2");
        bExchange=true;
    }
    DicomOutputStream out = new DicomOutputStream(file);
    try {
        out.writeFileMetaInformation(fmi);
        data.copyTo(out);
    } finally {
        SafeClose.close(out);
        if(bExchange)
        {
            //这里应该对于GE Private进行单独推断。将Pixel Data数据由Big Endian转换成Little Endian
            try {
                DicomInputStream input=new DicomInputStream(file);
                Attributes attrs=input.readDataset(-1, -1);
                byte[] bytes=attrs.getBytes(2145386512);
                byte[] newBytes=new byte[bytes.length];
                for(int i=0;i<bytes.length/2;++i)
                {
                    newBytes[2*i]=bytes[2*i+1];
                    newBytes[2*i+1]=bytes[2*i];
                }
    //          //或者直接交换
    //          for(int i=0;i<bytes.length;i+=2)
    //          {
    //              byte swap=bytes[i];
    //              bytes[i]=bytes[i+1];
    //              bytes[i+1]=swap;
    //          }
                attrs.setBytes(2145386512, VR.OW, newBytes);
                File file2=new File("c:\\GE2.dcm");
                DicomOutputStream out2=new DicomOutputStream(file2);
                out2.writeDataset(input.getFileMetaInformation(), attrs);
                input.close();
                out2.close();
            } catch (IOException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

改动后又一次打开新接收的数据，能够看到正确的图像例如以下所看到的:



至此，GE Private TransferSyntax私有语义的奇葩问题就攻克了。

作者：zssure@163.com

时间：2015/08/03