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DICOM坐标系
在处理医学图像数据时，通常会首先将数据从像素坐标系转换到患者坐标系，然后再转换到世界坐标系。
这样可以更方便地描述和分析患者的解剖结构，同时也可以方便地与其他设备或系统交互。
世界坐标系
存在一个场景，当我们需要描述其中绝对位置和方向时，约定一个以点O为世界原点，于O点彼此正交的
三个单位轴形成的笛卡尔坐标系为这个空间的世界坐标系。世界坐标系只是无数可能的坐标系之一，但是
我们需要一个坐标系来测量默认情况下的所有事物，所以我们创建了它并给它起了“世界坐标系”
这个特殊名称。
解剖学坐标系
医学影像以患者为主体，因此解剖学坐标系/患者坐标系极其重要。
首先我们需要了解医学上的六个指向和三个观察位：
六个指向：
Anteriort：前
Posterior：后
Left：左
Right：右
Superior/Head：上/头
Inferior/Feet：下/脚
三个观察位：
冠状位（Coronal）：垂直于地面，体前/体后观察人体（A-P），紫色面称为冠状面
矢状位（Sagittal）：垂直于地面，体侧观察人体（ L-R），粉色面称为矢状面
横断位（Transverse）：平行于地面，头顶俯视/足底仰视人体（S-I），绿色面称为横断面或水平面
所谓的解剖坐标系，这是一个相对于特定患者的坐标系，通常用于描述患者身体内部结构的位置和方向。
在患者坐标系中，原点通常被定义为患者身体的某个特定点，
方向通常取上述六个方向其三。如常见的LPS坐标系，RAS坐标系。
参考坐标体系
参考坐标体系即Reference Coordinate System(RCS)。也是后续在坐标转换时候的目标坐标系，
其符合各个对象实例之间的相对空间关系，功能近似于解剖学坐标体系。
坐标转换
在医学图像处理中，我们通常会设定一个世界坐标系来描述物体的绝对位置和方向。
这个世界坐标系通常会选择一个与患者身体结构相关的坐标系，如LPS（左后上）
或RAS（右前上）坐标系，因为这样可以更直观地理解和解释图像数据因此，我们
可以说，在医学图像处理的上下文中，解剖学坐标系（也就是LPS或RAS坐标系）
实际上就是一种世界坐标系。而在DICOM中，被称为参考坐标系（Reference Coordinate System）
的世界坐标系以LPS为标准。
当我们进行坐标系的变换时，所涉及的旋转、缩放、翻转、平移等操作，都称之为仿射变换，
变换使用的矩阵称为仿射矩阵。在DICOM中，我们可以通过以下步骤构建从像素坐标系转到
物理坐标系所要用的仿射矩阵：
1.获取DICOM标签值：我们需要以下三个标签的值：
1)Image Position (Patient) (0020,0032)：
这个标签包含三个值，分别表示图像平面左上角像素（也就是原点）在物理空间中的x、y、z坐标。
这些值是相对于患者身体的，通常使用LPS（左后上）坐标系。
2)Image Orientation (Patient) (0020,0037)：
这个标签包含六个值，前三个值表示图像行（row）的方向，后三个值表示图像列（column）的方向。
这些值是相对于患者身体的，通常使用LPS（左后上）坐标系。每个方向都是一个单位向量，
表示该方向与x、y、z轴的夹角的余弦值。
3)Pixel Spacing (0028,0030)：
这个标签包含两个值，第一个值表示行间距（即垂直方向上相邻两像素的物理距离），
第二个值表示列间距（即水平方向上相邻两像素的物理距离）。这些值通常以毫米为单位。
2.计算行和列向量：我们将Image Orientation (Patient)标签的前三个值和
后三个值分别乘以Pixel Spacing标签的值，得到行和列向量。
3.计算切片向量：我们计算行和列向量的叉积，得到切片向量。
4.构建仿射矩阵：我们将行向量、列向量和切片向量作为仿射矩阵的前三列，
将Image Position (Patient)标签的值作为仿射矩阵的最后一列。最后一行是[0, 0, 0, 1]。
以下是最终的矩阵：
| row_vector[0] | column_vector[0] | slice_vector[0] | image_position[0] |
| row_vector[1] | column_vector[1] | slice_vector[1] | image_position[1] |
| row_vector[2] | column_vector[2] | slice_vector[2] | image_position[2] |
| 0 | 0 | 0 | 1 |
这个仿射矩阵可以将像素坐标系中的坐标转换到物理坐标系中。例如，如果我们有一个像素坐标P(x, y, z)，
我们可以通过将P乘以这个仿射矩阵，得到物理坐标系中的坐标。
补充
DICOM相关节点：
| Tag 节点 | 说明 |
| Slice Thickness(0018,0050) | 层厚. |
| Spacing Between Slices(0018,0088) | 层与层之间的间距,单位为mm |
| Image Position (Patient) (0020,0032) | 图像位置： 这个标签包含三个值，分别表示图像平面左上角像素（也就是原点）在物理空间中的x、y、z坐标。 这些值是相对于患者身体的，通常使用LPS（左后上）坐标系。 |
| Image Orientation (Patient) (0020,0037) | 图像方位 这个标签包含六个值，前三个值表示图像行（row）的方向，后三个值表示图像列（column）的方向。 这些值是相对于患者身体的，通常使用LPS（左后上）坐标系。每个方向都是一个单位向量， |
| Slice Location（0020，1041） | 实际的相对位置，单位为mm. （部分DICOM可能没有这个节点） |
| Rows(0028,0010) | 图像的总行数，行分辨率. |
| Columns(0028,0011) | 图像的总列数，列分辨率. |
| Pixel Spacing（0028，0030） | 像素间距.像素中心之间的物理间距. 这个标签包含两个值，第一个值表示行间距（即垂直方向上相邻两像素的物理距离）， 第二个值表示列间距（即水平方向上相邻两像素的物理距离）。这些值通常以毫米为单位 |
| Patient Position（0018，0050） | 层厚. |
参考文档：