Як створити набір даних DICOM, стиснутого JPEG, за допомогою pydicom?

Я намагаюся створити JPEG-стиснене зображення DICOM за допомогою pydicom . Приємний вихідний матеріал про барвисті зображення DICOM можна знайти тут , але це переважно теорія та C ++. У наведеному нижче прикладі коду я створюю всередині блідо-синій еліпсис output-raw.dcm(нестиснений), який виглядає так:

import io
from PIL import Image, ImageDraw
from pydicom.dataset import Dataset
from pydicom.uid import generate_uid, JPEGExtended
from pydicom._storage_sopclass_uids import SecondaryCaptureImageStorage

WIDTH = 100
HEIGHT = 100


def ensure_even(stream):
    # Very important for some viewers
    if len(stream) % 2:
        return stream + b"\x00"
    return stream


def bob_ross_magic():
    image = Image.new("RGB", (WIDTH, HEIGHT), color="red")
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    draw.rectangle([10, 10, 90, 90], fill="black")
    draw.ellipse([30, 20, 70, 80], fill="cyan")
    draw.text((11, 11), "Hello", fill=(255, 255, 0))
    return image


ds = Dataset()
ds.is_little_endian = True
ds.is_implicit_VR = True
ds.SOPClassUID = SecondaryCaptureImageStorage
ds.SOPInstanceUID = generate_uid()
ds.fix_meta_info()
ds.Modality = "OT"
ds.SamplesPerPixel = 3
ds.BitsAllocated = 8
ds.BitsStored = 8
ds.HighBit = 7
ds.PixelRepresentation = 0
ds.PhotometricInterpretation = "RGB"
ds.Rows = HEIGHT
ds.Columns = WIDTH

image = bob_ross_magic()
ds.PixelData = ensure_even(image.tobytes())

image.save("output.png")
ds.save_as("output-raw.dcm", write_like_original=False)  # File is OK

#
# Create compressed image
#
output = io.BytesIO()
image.save(output, format="JPEG")

ds.PixelData = ensure_even(output.getvalue())
ds.PhotometricInterpretation = "YBR_FULL_422"
ds.file_meta.TransferSyntaxUID = JPEGExtended

ds.save_as("output-jpeg.dcm", write_like_original=False)  # File is corrupt

В самому кінці я намагаюся створити стислий DICOM: я спробував встановити різні синтаксиси передачі, компресії з PIL, але не пощастило. Я вважаю, що створений файл DICOM пошкоджений. Якби я перетворив необроблений файл DICOM в JPEG, стиснений з gdcm-інструментами:

$ gdcmconv -J output-raw.dcm output-jpeg.dcm

Виконуючи dcmdumpцей перетворений файл, ми побачили цікаву структуру, яку я не знаю, як відтворити за допомогою pydicom:

$ dcmdump output-jpeg.dcm

# Dicom-File-Format

# Dicom-Meta-Information-Header
# Used TransferSyntax: Little Endian Explicit
(0002,0000) UL 240                                      #   4, 1 FileMetaInformationGroupLength
(0002,0001) OB 00\01                                    #   2, 1 FileMetaInformationVersion
(0002,0002) UI =SecondaryCaptureImageStorage            #  26, 1 MediaStorageSOPClassUID
(0002,0003) UI [1.2.826.0.1.3680043.8.498.57577581978474188964358168197934098358] #  64, 1 MediaStorageSOPInstanceUID
(0002,0010) UI =JPEGLossless:Non-hierarchical-1stOrderPrediction #  22, 1 TransferSyntaxUID
(0002,0012) UI [1.2.826.0.1.3680043.2.1143.107.104.103.115.2.8.4] #  48, 1 ImplementationClassUID
(0002,0013) SH [GDCM 2.8.4]                             #  10, 1 ImplementationVersionName
(0002,0016) AE [gdcmconv]                               #   8, 1 SourceApplicationEntityTitle

# Dicom-Data-Set
# Used TransferSyntax: JPEG Lossless, Non-hierarchical, 1st Order Prediction
...
... ### How to do the magic below?
...
(7fe0,0010) OB (PixelSequence #=2)                      # u/l, 1 PixelData
  (fffe,e000) pi (no value available)                     #   0, 1 Item
  (fffe,e000) pi ff\d8\ff\ee\00\0e\41\64\6f\62\65\00\64\00\00\00\00\00\ff\c3\00\11... # 4492, 1 Item
(fffe,e0dd) na (SequenceDelimitationItem)               #   0, 0 SequenceDelimitationItem

Я намагався використовувати модуль encaps pydicom , але думаю, що це здебільшого для читання даних, а не для запису. У кого-небудь ще є ідеї, як вирішити цю проблему, як створити / кодувати ці дані PixelSequence? Дуже хотілося б створити стиснуті JPEG-файли DICOM у звичайному Python без використання зовнішніх інструментів.

DICOM вимагає, щоб стислі дані Pixel були інкапсульовані (особливо див. Таблиці). Після отримання даних про стиснуті зображення ви можете скористатися методом encaps.encapsulate () для створення bytesпридатних для використання з Pixel Data :

from pydicom.encaps import encapsulate

# encapsulate() requires a list of bytes, one item per frame
ds.PixelData = encapsulate([ensure_even(output.getvalue())])
# Need to set this flag to indicate the Pixel Data is compressed
ds['PixelData'].is_undefined_length = True
ds.PhotometricInterpretation = "YBR_FULL_422"
ds.file_meta.TransferSyntaxUID = JPEGExtended

ds.save_as("output-jpeg.dcm", write_like_original=False)

Спробуйте рішення від @scaramallion з більш детальною інформацією:

import numpy as np
from PIL import Image
import io

# set some parameters
num_frames = 4
img_size = 10

# Create a fake RGB dataset
random_image_array = (np.random.random((num_frames, img_size, img_size, 3))*255).astype('uint8')
# Convert to PIL
imlist = []
for i in range(num_frames):   # convert the multiframe image into RGB of single frames (Required for compression)
    imlist.append(Image.fromarray(tmp))

# Save the multipage tiff with jpeg compression
f = io.BytesIO()
        imlist[0].save(f, format='tiff', append_images=imlist[1:], save_all=True, compression='jpeg')
# The BytesIO object cursor is at the end of the object, so I need to tell it to go back to the front
f.seek(0)
img = Image.open(f)

# Get each one of the frames converted to even numbered bytes
img_byte_list = []
for i in range(num_frames):
    try:
        img.seek(i)
        with io.BytesIO() as output:
            img.save(output, format='jpeg')
            img_byte_list.append(output.getvalue())
    except EOFError:
         # Not enough frames in img
         break

ds.PixelData = encapsulate([x for x in img_byte_list])
ds['PixelData'].is_undefined_length = True
ds.is_implicit_VR = False
ds.LossyImageCompression = '01'
ds.LossyImageCompressionRatio = 10 # default jpeg
ds.LossyImageCompressionMethod = 'ISO_10918_1'
ds.file_meta.TransferSyntaxUID = '1.2.840.10008.1.2.4.51'

ds.save_as("output-jpeg.dcm", write_like_original=False)