日常应用中，经常会遇到读取单幅多帧的DICOM图像，如造影数据，但是VTK库不支持直接从单幅多帧的dcm文件中读取数据，因此常用DCMTK库读取多帧数据。

1、DcmFileFormat

DcmFileFormat 类是从 DcmObject 继承的类，是处理 DICOM 文件格式的类（带有头文件标签）。

它包含一个数据集对象，该对象存储着 DICOM 文件中的头文件信息。
DcmFileFormat 类主要提供了以下功能：

1. 从文件中读取DICOM格式的数据，并将其解析为DcmDataset对象。
2. 将DcmDataset对象的内容写入到文件中。
3. 提供了一些文件相关的操作，如获取文件路径、检查文件是否打开等。
4. 封装了读写文件的方法，提供了一些便捷的读写操作。

需要注意的是DcmFileFormat类并没有定义DICOM数据集中的具体属性，而是通过DcmDataset对象来保存和处理属性值。所以在使用DcmFileFormat类时，需要先创建一个DcmDataset对象并填充数据，然后将DcmDataset对象赋值给DcmFileFormat对象的数据集属性。

DcmFileFormat 类的主要成员函数有：

• loadFile：从文件中读取DICOM数据，并解析为DcmDataset对象。
• saveFile：将DcmDataset对象的内容写入到文件中。
• setFileMetaInfo：设置文件的头文件信息。
• getFileMetaInfo：获取文件的头文件信息。
• getDataset：获取文件的数据集。
• getFilePath：获取文件路径。
• isOpen：判断文件是否已经打开。
• clear：清除文件数据。

DcmFileFormat 类的主要属性有：

• DataSet：保存DICOM文件中的数据集对象。
• FileMetaInfo：保存文件的元信息。

通过使用DcmFileFormat类，可以方便地读取和写入DICOM文件，并进行数据的处理和操作。

2、DcmDataset

DcmDataset类是PyDicom库中的一个重要类，用于表示一个DICOM数据集。它是一个字典（key-value）类型的数据结构，其中key是数据元素（Data Element）的标签值，value是数据元素的值。

DcmDataset类可以用于读取、写入和修改DICOM文件的数据集。通过对DcmDataset对象的属性和方法的操作，可以实现对DICOM数据的访问、分析和处理。比如可以根据SOP实例标识符获取指定的DICOM图像，根据患者ID和检查日期等属性对DICOM文件进行排序和筛选，以及将DICOM数据集保存成新的DICOM文件等。

在处理DICOM数据时，可以通过DcmFileFormat类将DICOM文件读入内存，得到一个DcmDataset对象，然后对DcmDataset对象进行操作，最后再通过DcmFileFormat类将修改后的DcmDataset对象保存为DICOM文件。

DcmDataset类提供了一些方法，用于操作DICOM数据集，例如：

• add_new()：添加新的数据元素。
• remove()：移除指定的数据元素。
• get()：获取指定数据元素的值。
• set()：设置指定数据元素的值。

DcmDataset类的常用属性和方法包括：

• file_meta：DICOM文件元数据，通常包括文件元信息（File Meta Information）和文件头（File Header）等信息。
• SOPClassUID：SOP（Service Object Pair）类标识符，用于确定DICOM对象的类别。
• SOPInstanceUID：SOP实例标识符，用于唯一标识一个DICOM实例。
• PixelData：像素数据，表示图像的像素值和像素排列方式。

其余常用属性及实际使用代码见第4小节。

3、DicomImage

DicomImage类用于读取和处理 DICOM 图像文件。它可以读取标准 DICOM 文件，是用来表示单个DICOM图像的类。它提供了访问DICOM图像数据的方法，比如像素值、像素尺寸、像素类型等。它还提供了一些功能，比如调整图像方向、旋转图像、剪切图像等。

常用的成员函数有：

• getOutputData: 获取图像的像素数据。
• getWidth: 获取图像的宽度（像素）。
• getHeight: 获取图像的高度（像素）。
• getBitsAllocated: 获取图像的位深度（位）。
• getBitsStored: 获取图像的像素点位数（位）。
• getHighBit: 获取图像的高位数（位）。
• getFrameCount: 获取图像的像素样本数。
• getSampleRate: 获取图像的像素采样频率（Hz）。

总的来说，DicomImage类是用来操作DICOM图像数据的，DcmDataset类用于操作DICOM数据集的内容，而DcmFileFormat类是用来操作DICOM文件的。这三个类在DICOM Toolkit中是相辅相成的，可以一起使用来处理DICOM数据。

4、代码示例：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

#include <dcmtk/dcmimgle/dcmimage.h>
#include <dcmtk/dcmdata/dctk.h>
#include <dcmtk/dcmdata/dcpxitem.h>
#include <dcmtk/config/osconfig.h>

//path:dicom数据的存储路径
bool loadDcmDataByDCMTK(std::string path)
{
    
    DcmFileFormat fileFormat;
	OFCondition oc = fileFormat.loadFile(path.c_str());
    //判断Dicom文件是否读取成功
    if (!oc.good())       
	{
    
		std::cerr << ": "<<"file Load error" << std::endl;
		return false;
	}
	
	//获取DICOM的数据集
	DcmDataset *dataSet = fileformat.getDataset();
    
    //得到传输语法 
	E_TransferSyntax xfer = dataSet->getOriginalXfer();
    
    //得到图像数据
    DicomImage* dicomImage= new DicomImage((DcmObject*)dataSet, xfer);
    //也可以直接读取dcm数据：DicomImage image("path/image.dcm");
}

从数据集DcmDataset 获取到感兴趣的所有头文件信息，可以获取Element、Elements、String、OFString、OFStringArray、Uint8、Uint8Array、Uint16、Uint16Array、Sint16、Sint16Array、Uint32、Uint32Array、Sint32、Sint32Array、Uint64、Uint64Array、Sint64、Sint64Array、LongInt、Float32、Float32Array、Float64、Float64Array等多种格式的数据：

	//获取DICOM的相关头文件信息
	//获取病人姓名PatientName
	OFString patientname;
	dataSet->findAndGetOFString(DCM_PatientName, patientname);  
	//患者ID，用于标识患者
	std::string patientID;
	dataSet->findAndGetString(DCM_PatientID, patientID);
	//还有出生日期PatientBirthDate，性别PatientSex，年龄PatientAge等等
	
	//获取图片的帧数
	OFString frameCount;
	dataSet->findAndGetOFString(DCM_NumberOfFrames, frameCount);
	std::string framecount = std::atoi(frameCount.c_str());    //将字符串转换成整数
	
	//获取图像的窗宽高
	unsigned short row,colume;
	dataSet->findAndGetUint16(DCM_Rows, row);
	dataSet->findAndGetUint16(DCM_Columns, colume);
	//窗宽：WindowCenter，窗位WindowWidth
	//获取图像像素间距信息
	unsigned pixelSpacing;
	dataSet->findAndGetUint32(DCM_PixelSpacing, pixelSpacing);
	
    //获取射线源到平板探测器的距离SID
    double SID;
	dataSet->findAndGetFloat64(DCM_DistanceSourceToDetector, SID);
	//射线源到病人的距离PID
	double PID;
	dataSet->findAndGetFloat64(DCM_DistanceSourceToPatient, PID);
	
	//获取图像拍摄时的主角度，正的是LAO，负值是RAO
	double primaryAngle;
	dataSet->findAndGetFloat64(DCM_PositionerPrimaryAngle, primaryAngle);
	//获取图像拍摄时的从角度，正的是CRA，负值是CAU
	double secondaryAngle;
	dataSet->findAndGetFloat64(DCM_PositionerSecondaryAngle, secondaryAngle);
	
    //获取图像检查Study类的信息
    const char* value;
    dataSet->findAndGetString(DCM_StudyID, value); //检查实例号
    //检查UID号：StudyInstanceUID（不同检查的唯一标识号），检查日期：StudyDate，检查号：AccessionNumber（标识做检查的次序），
    //检查中含有的不同检查类型：ModalitiesInStudy，检查部位：BodyPartExamined，检查时的描述：StudyDescription，检查医生：PerformingPhysicianName等
    
    //获取图像序列Series类的信息
    dataSet->findAndGetString(DCM_SeriesNumber, value); //序列号，识别不同检查的号码
    //序列实例号SeriesInstanceUID（不同检查的唯一标识号），序列日期：SeriesDate，序列描述：SeriesDescription，
    //检查模态(MRI/CT/CR/DR)：Modality，获取数量：AcquisitionNumber等
    
    //获取图像Image类的信息
    dataSet->findAndGetString( DCM_SOPInstanceUID, value);
    //类型：ImageType，图像层厚（mm）：SliceThickness，图像号码:InstanceNumber
    

为防止读取失败，也可以在读取过程中增加校验：

const DcmTag& tag;
const char*& out;
if (dataSet->findAndGetString(tag, out).good())
	{
    
		if (out != nullptr)
		{
    
			//......
		}
		else
		{
    
			//......
		}
	}
	

在实际应用中，曾经遇到过十六进制存储的头文件信息，直接用findAndGetString()获取为空，需要注意，当时的解决办法是先用findAndGetOFStringArray()获取到所有的十六进制字符串，然后转回string。

DicomImage的常用功能代码：

//获取图像的像素数据
const DicomImage::DataArray& pixels = dicomImage->getPixelData();

//获取图像的宽度和高度
int width = dicomImage->getWidth();
int height = dicomImage->getHeight();

//获取像素的位深度和采样精度
int bits = dicomImage->getBitsAllocated();
int precision = dicomImage->getBitsStored();

//获取DICOM图像的元数据信息
const DicomImage::Metadata& metadata = dicomImage->getMetadata();

//将DICOM图像保存为其他格式（如BMP、JPEG等）：
dicomImage->saveImage("savepath/image.bmp");