一种实用的X射线灰度图像的压缩算法
作者：周丽华 王世迪
单位：(重庆医科大学 计算机室，重庆 400016)
关键词：压缩算法；象素；R，G，B值
生物医学工程学杂志000233 摘要 以医用X射线灰度图像为例，介绍基于象素R ，G，B值的无损压缩算法在X射线图像分析系统中的应用。通过对X射线灰度图像特征、象素 的R，G，B值、压缩等各个环节的设计与描述，完整地给出了该算法的实现过程。
A Practical Compression Algorithm of the X Ray Images
Zhou Lihua Wang Shidi
(Computer Center, Chongqing University of Medical Science, Chongqing 400016)
, 百拇医药
Abstract The application of a lossless compressioin algori thm, based on the R,G,B value of pixel, to a X ray analyzing system is introduc ed through some medical examples of the X Ray image. The realization of the algo r ithm is completely presented, based on the design and the description of the cha racteristics, the R,G,B value of the pixed and the lossless compression methods of the X ray images.
Key words Compression algorithm Pixel R,G,B value
, 百拇医药
1 前 言
现代医学实验起源于解剖学，它是整个现代医学的基础，解剖学的可视性使医学的真实性、 可靠性和人们的研究热情大大提高，现代医学的发展是多学科努力的结果，但医学可视化始 终 是人们不懈追求的目标。100年前，德国人伦琴发现了X射线，由此开创了医学放射学的先河 ， 此后，出现了各种的针对不同用途的X射线设备、体层摄影用X射线设备及特殊检查用X射线 设备等，这些设备均可与计算机技术相结合，计算机可通过数据采集卡从这些设备把原始X 线图像调入计算机，显示在计算机的显示屏上，并可将采入图像保存在计算机的存贮器中， 这样可反复调用和长期有效的保存，但是，由于计算机中保存图像需要用较大的存贮空间， 所以给其更为普遍的应用和在网上传输带来不便，基于此因，我们通过大量临床实践的验证 ，实现了一种即简单快捷又实用可行的X射线灰度图像无损压缩算法。
2 图像显示
在计算机中，要显示图像，就必须将其图像信息放入显示内存中，然后才能在计算机的显示 器上显示出来，而显示器是通过每个发光点(象素)的点阵方式来显示的，每个象素的色彩 由R(红色)值、G(绿色)值和B(蓝色)值来决定，所以保存在计算机中的图像须保存其每个象 素点的R，G，B值，随着显示分辨率的增加，保存在计算机中图像的容量也会增加。
, 百拇医药
3 图像压缩算法
3.1 压缩
由于在显示器上显示图像的色彩用R，G，B值来表示，当R值=G值=B值时，其图像为灰度图像 ，基于此原理，由于X射线图像是灰度图像，所以我们将X射线图像每个象素的R，G，B值从 内存中取出，求其R，G，B三数的平均值(用M表示)：
M=(R+G+B)/3
再把每个象素点的M值组成一个无损压缩文件存入磁盘，这样在磁盘中的压缩文件的大小就 会减少，以这样的方式存贮文件可节省存贮空间，以这样的方式传输文件可以提高传输速 度。
3.2 解压
从磁盘上调入压缩文件，只要将压缩文件中的每个M值分别放入显示内存对应的R，G，B值， 即可实现解压，在临床实践中效果非常好。
, 百拇医药
4 一个实例
下面给出一个X射线灰度图像压缩实例，如果不采用任何压缩方法其图像文件的长度为1301K bytes，见图1。如果采用第三节所用方法进行无损压缩，则压缩后的图像文件长度为432K bytes，其解压恢复后的图像，见图2。
图1 压缩前的X射线图像
Fig 1 A X ray image before compression
图2 解压后的X射线图像
Fig 2 The X ray image after decompression
, http://www.100md.com
5 程序实现
下面是在Windows 98中，采用24位真彩色，用Visual C++6.0编制的压缩Compressor() 和解压Decompressor()的函数程序段：
LONG WINAPI Compressor(HDC hDC, LPSTR Fn, LONG w, LONG h)
{ FILE Fp；
LONGPicW=w；
LONGPicH=h；
LONGSizBuf=wh3；
LPBYTEBuff；
HANDLEhMem;
, 百拇医药
HBITMAPhBmp；
HDChDCp；
LONGk；
BYTER，G，B
Hmem = GlobalAlloc(GMEM-FIXED,SizBuf)；
Buff=(LPBYTE)GlobalLock(hMem);
HDCp=CreateCompatibleDC(hDC)；
HBmp=CreateCompatibleBitmap(hDC,PicW,PicH);SelectObject(hDCp,h Bmp)；
BitBlt(hDCp,0,0,PicW,PicH,hDC,0,0,SRCCOPY)；
, 百拇医药
GetBitmapBits(hBmp,SizBuf,Buff)；
for(k=0;k
{
B=(Buff+k);G=(Buff+k+1);B=(Buff+k+2);
(Buff+kp)=(B+G+R)/3; kp++；
}
if((Fp=fopen(Fn,"wb"))!=NULL){z=fwrite(Buff,PicW;PicH,Fp);fclose(Fp);}
GlobalUnlock(hMem);GlobalFree(hMem); DeleteDC(hDCp);DeleteObject(hBmp);
, 百拇医药
return ()；
}
LONG WINAPI Decompressor(HDC hDC,LPSTR Fn, LONG w, LONG h)
{ FILE Fp;
LONGkp=SizPic-1；
LONGPicW=w;
LONGPicH=h;
LONGSizBuf=wh3；
LPBYTEBuff;
HANDLEhMem;
, http://www.100md.com
HBITMAPhBmp；
HDChDCp;
LONGk;
BYTER，G，B；
HMem = GlobalAlloc(GMEM-FIXED,SizBuff)；
Buff=(LPBYTE)GlobalLock(hMem)；
HDCp=CreateCompatibleDC(hDC)；
hBmp=CreateCompatibleBitmap(hDC,PicW,PicH)；
SelectObject(hDCP,hBmp)；
, 百拇医药
if((Fp=fopen(Fn,"rb"))!=NULL)
{
z=fread(Buff,PicW,PicH,Fp);fclose(Fp);
for(k=SizBuf-3;k>=0;k-=3)
{
B=(Buff+kp);G=B;R=B;kp-;
(Buff+k)=B;(Buff+k+1)=G;(Buff+k+2)=R；
}
}
SetBitmapBits(hBmp,SizBuf,Buff)；
, 百拇医药
BitBlt(hDC,0,0,PicW,PicH,hDCp,0,0,SRCCOPY);
GlobalUnlock(hMem);GlobalFree(hMem); DeleteDC(hDCp);DeleteObject(hBmp);
return();
}
6 结束语
以上给出的是一种算法简单、实现容易、处理速度快的无损压缩算法，可广泛应用于黑白B 超图像、MRI(磁共振成像术)、PET(正电子发射断层扫描技术)等其它灰度图像的压缩存贮。
参考文献
1，陈鹤声.医用影像设备学，人民卫生出版社，1998∶102～398
2，程文斌，金相凤.Visual C++实用大全，北京航空航天大学出版社，1995 年，601～629
3，[美]Clayton Walnum著，齐舒创作室译.Windows98编程核心技术精解， 中国水利水电出版社，1998∶83～100
(收稿：1999-12-23), 百拇医药
单位：(重庆医科大学 计算机室，重庆 400016)
关键词：压缩算法；象素；R，G，B值
生物医学工程学杂志000233 摘要 以医用X射线灰度图像为例，介绍基于象素R ，G，B值的无损压缩算法在X射线图像分析系统中的应用。通过对X射线灰度图像特征、象素 的R，G，B值、压缩等各个环节的设计与描述，完整地给出了该算法的实现过程。
A Practical Compression Algorithm of the X Ray Images
Zhou Lihua Wang Shidi
(Computer Center, Chongqing University of Medical Science, Chongqing 400016)
, 百拇医药
Abstract The application of a lossless compressioin algori thm, based on the R,G,B value of pixel, to a X ray analyzing system is introduc ed through some medical examples of the X Ray image. The realization of the algo r ithm is completely presented, based on the design and the description of the cha racteristics, the R,G,B value of the pixed and the lossless compression methods of the X ray images.
Key words Compression algorithm Pixel R,G,B value
, 百拇医药
1 前 言
现代医学实验起源于解剖学，它是整个现代医学的基础，解剖学的可视性使医学的真实性、 可靠性和人们的研究热情大大提高，现代医学的发展是多学科努力的结果，但医学可视化始 终 是人们不懈追求的目标。100年前，德国人伦琴发现了X射线，由此开创了医学放射学的先河 ， 此后，出现了各种的针对不同用途的X射线设备、体层摄影用X射线设备及特殊检查用X射线 设备等，这些设备均可与计算机技术相结合，计算机可通过数据采集卡从这些设备把原始X 线图像调入计算机，显示在计算机的显示屏上，并可将采入图像保存在计算机的存贮器中， 这样可反复调用和长期有效的保存，但是，由于计算机中保存图像需要用较大的存贮空间， 所以给其更为普遍的应用和在网上传输带来不便，基于此因，我们通过大量临床实践的验证 ，实现了一种即简单快捷又实用可行的X射线灰度图像无损压缩算法。
2 图像显示
在计算机中，要显示图像，就必须将其图像信息放入显示内存中，然后才能在计算机的显示 器上显示出来，而显示器是通过每个发光点(象素)的点阵方式来显示的，每个象素的色彩 由R(红色)值、G(绿色)值和B(蓝色)值来决定，所以保存在计算机中的图像须保存其每个象 素点的R，G，B值，随着显示分辨率的增加，保存在计算机中图像的容量也会增加。
, 百拇医药
3 图像压缩算法
3.1 压缩
由于在显示器上显示图像的色彩用R，G，B值来表示，当R值=G值=B值时，其图像为灰度图像 ，基于此原理，由于X射线图像是灰度图像，所以我们将X射线图像每个象素的R，G，B值从 内存中取出，求其R，G，B三数的平均值(用M表示)：
M=(R+G+B)/3
再把每个象素点的M值组成一个无损压缩文件存入磁盘，这样在磁盘中的压缩文件的大小就 会减少，以这样的方式存贮文件可节省存贮空间，以这样的方式传输文件可以提高传输速 度。
3.2 解压
从磁盘上调入压缩文件，只要将压缩文件中的每个M值分别放入显示内存对应的R，G，B值， 即可实现解压，在临床实践中效果非常好。
, 百拇医药
4 一个实例
下面给出一个X射线灰度图像压缩实例，如果不采用任何压缩方法其图像文件的长度为1301K bytes，见图1。如果采用第三节所用方法进行无损压缩，则压缩后的图像文件长度为432K bytes，其解压恢复后的图像，见图2。
图1 压缩前的X射线图像
Fig 1 A X ray image before compression
图2 解压后的X射线图像
Fig 2 The X ray image after decompression
, http://www.100md.com
5 程序实现
下面是在Windows 98中，采用24位真彩色，用Visual C++6.0编制的压缩Compressor() 和解压Decompressor()的函数程序段：
LONG WINAPI Compressor(HDC hDC, LPSTR Fn, LONG w, LONG h)
{ FILE Fp；
LONGPicW=w；
LONGPicH=h；
LONGSizBuf=wh3；
LPBYTEBuff；
HANDLEhMem;
, 百拇医药
HBITMAPhBmp；
HDChDCp；
LONGk；
BYTER，G，B
Hmem = GlobalAlloc(GMEM-FIXED,SizBuf)；
Buff=(LPBYTE)GlobalLock(hMem);
HDCp=CreateCompatibleDC(hDC)；
HBmp=CreateCompatibleBitmap(hDC,PicW,PicH);SelectObject(hDCp,h Bmp)；
BitBlt(hDCp,0,0,PicW,PicH,hDC,0,0,SRCCOPY)；
, 百拇医药
GetBitmapBits(hBmp,SizBuf,Buff)；
for(k=0;k
{
B=(Buff+k);G=(Buff+k+1);B=(Buff+k+2);
(Buff+kp)=(B+G+R)/3; kp++；
}
if((Fp=fopen(Fn,"wb"))!=NULL){z=fwrite(Buff,PicW;PicH,Fp);fclose(Fp);}
GlobalUnlock(hMem);GlobalFree(hMem); DeleteDC(hDCp);DeleteObject(hBmp);
, 百拇医药
return ()；
}
LONG WINAPI Decompressor(HDC hDC,LPSTR Fn, LONG w, LONG h)
{ FILE Fp;
LONGkp=SizPic-1；
LONGPicW=w;
LONGPicH=h;
LONGSizBuf=wh3；
LPBYTEBuff;
HANDLEhMem;
, http://www.100md.com
HBITMAPhBmp；
HDChDCp;
LONGk;
BYTER，G，B；
HMem = GlobalAlloc(GMEM-FIXED,SizBuff)；
Buff=(LPBYTE)GlobalLock(hMem)；
HDCp=CreateCompatibleDC(hDC)；
hBmp=CreateCompatibleBitmap(hDC,PicW,PicH)；
SelectObject(hDCP,hBmp)；
, 百拇医药
if((Fp=fopen(Fn,"rb"))!=NULL)
{
z=fread(Buff,PicW,PicH,Fp);fclose(Fp);
for(k=SizBuf-3;k>=0;k-=3)
{
B=(Buff+kp);G=B;R=B;kp-;
(Buff+k)=B;(Buff+k+1)=G;(Buff+k+2)=R；
}
}
SetBitmapBits(hBmp,SizBuf,Buff)；
, 百拇医药
BitBlt(hDC,0,0,PicW,PicH,hDCp,0,0,SRCCOPY);
GlobalUnlock(hMem);GlobalFree(hMem); DeleteDC(hDCp);DeleteObject(hBmp);
return();
}
6 结束语
以上给出的是一种算法简单、实现容易、处理速度快的无损压缩算法，可广泛应用于黑白B 超图像、MRI(磁共振成像术)、PET(正电子发射断层扫描技术)等其它灰度图像的压缩存贮。
参考文献
1，陈鹤声.医用影像设备学，人民卫生出版社，1998∶102～398
2，程文斌，金相凤.Visual C++实用大全，北京航空航天大学出版社，1995 年，601～629
3，[美]Clayton Walnum著，齐舒创作室译.Windows98编程核心技术精解， 中国水利水电出版社，1998∶83～100
(收稿：1999-12-23), 百拇医药