29、医学影像数据处理：从坐标转换到数据集构建

医学影像数据处理：从坐标转换到数据集构建

1. 患者坐标系下的结节定位

患者坐标系以毫米为单位进行测量，其原点位置是任意确定的，与 CT 体素数组的原点并不对应。这个坐标系常用于指定感兴趣解剖结构的位置，且与具体的扫描方式无关。定义 CT 数组和患者坐标系之间关系的元数据存储在 DICOM 文件的头部，元图像格式也会在其头部保存这些数据。利用这些元数据，我们能够构建从患者坐标 (X, Y, Z) 到数组坐标 (I, R, C) 的转换。

2. CT 扫描的形状和体素大小

CT 扫描中常见的差异之一是体素的大小，通常体素并非立方体，例如可能是 1.125 mm × 1.125 mm × 2.5 mm 。一般来说，行和列维度的体素大小相同，而索引维度的值较大，但也存在其他比例的情况。

当使用方形像素绘制时，非立方体的体素可能会导致图像看起来有些失真，类似于使用墨卡托投影地图时南北极附近的失真。为了使图像呈现真实的比例，我们需要应用一个缩放因子。了解这些细节有助于我们直观地解释结果，避免在数据加载时因不了解情况而浪费时间进行调试。

CT 通常为 512 行 × 512 列，索引维度的切片总数大约从 100 到 250 片不等。每个 CT 文件会在元数据中指定体素大小，例如可以通过调用 ct_mhd.GetSpacing() 来获取。

3. 毫米和体素地址之间的转换

为了实现患者坐标（以毫米为单位，代码中用 _xyz 后缀表示）和 (I, R, C) 数组坐标（代码中用 _irc 后缀表示）之间的转换，我们定义了