基于Matlab與Excel的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理

1、 279基于 Matlab 與 Excel 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理陳艷紅 1,付海鴻 2,趙媛媛 1,孟 薇 2,葉德榮 1(1. 首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院,北京 100069; 2. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院放射科,北京 100730摘 要:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效處理是科研中經(jīng)常面臨的問題。該實(shí)驗(yàn)在對(duì) DICOM 圖像進(jìn)行局部增強(qiáng)算法研究的測(cè)試階段,采用 DDE 技術(shù)實(shí) 現(xiàn)了 Matlab 與 Excel 的數(shù)據(jù)交換,充分利用二者的優(yōu)勢(shì),完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理。該法簡(jiǎn)單易行,對(duì)算法的研究與改進(jìn)提供了有力的支 持,縮短了實(shí)驗(yàn)周期,提高了研究效率。 關(guān)鍵詞:DICOM ; DDE ;數(shù)據(jù)自動(dòng)處理Aut

2、omatic Processing of Experimental DataBased on Matlab and ExcelCHEN Yan-hong1, FU Hai-hong2, ZHAO Yuan-yuan1, MENG Wei2, YE De-rong1(1. Biomedical Engineering College, Capital University of Medical Sciences, Beijing 100069;2. Department of Radiology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Ac

3、ademy of Medical Sciences, Beijing 100730【 Abstract 】 The effective processing of experimental data is one of the common problems in scientific research. The paper presents an approach toautomatic data processing in the test of enhancement algorithm for DICOM-based image. The test system realizes da

4、ta exchange implement betweenMatlab and Excel by using DDE technique and makes full use of their advantages to realize the automatic data processing. The method is simpleand practical. It shortens the research period and gives powerful support to algorithm improvement. 【 Key words】 DICOM; DDE; autom

5、atic data processing計(jì) 算 機(jī) 工 程 Computer Engineering第 33卷 第 23期Vol.33 No.23 2007年 12月December 2007·開發(fā)研究與設(shè)計(jì)技術(shù) ·文章編號(hào):1000 3428(200723 0279 02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A中圖分類號(hào):TN911.73對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理, 獲取有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并在此基礎(chǔ)上,改進(jìn)研究方法有著廣泛應(yīng)用和重要意義。在 醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域, 算法測(cè)試的過程中將產(chǎn)生大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù), 如何將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效地記錄,進(jìn)行友好顯示和結(jié)果分析,是 個(gè)經(jīng)常面臨的問題。該項(xiàng)目對(duì)取自北京協(xié)和醫(yī)院放射

6、科的磁共振 DICOM 圖 像數(shù)據(jù)文件,進(jìn)行局部增強(qiáng)算法的測(cè)試。算法采用數(shù)學(xué)形態(tài) 學(xué)方法, 應(yīng)用 Matlab 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 Matlab 具有強(qiáng)大的工程 計(jì)算與圖像處理功能,程序設(shè)計(jì)起點(diǎn)高,貼近用戶,因此, 在算法研究上具有很大優(yōu)勢(shì);而且, Matlab 提供專門的函數(shù) 讀取 DICOM 文件,克服了 DICOM 文件信息獲取的困難。在算法測(cè)試過程中,需對(duì)圖像相關(guān)參數(shù)及測(cè)試結(jié)果進(jìn)行 記錄。 由于數(shù)據(jù)量大, 參測(cè)人員的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平參差不齊, 且數(shù)據(jù)記錄要利于管理和日后的統(tǒng)計(jì)分析,因此選擇一個(gè)合 適的數(shù)據(jù)管理工具非常重要。電子表格 Excel 具備基本的數(shù) 據(jù)庫管理功能,操作簡(jiǎn)便,界面友好,

7、提供常用的數(shù)學(xué)函數(shù), 非常符合實(shí)驗(yàn)要求。因此,該研究采用 Excel 進(jìn)行記錄。然 而, 在測(cè)試的過程中, 面對(duì)由 Matlab 程序獲取的大量 DICOM 圖像參數(shù)及測(cè)試結(jié)果,需花費(fèi)很多時(shí)間在 Excel 中進(jìn)行人工 記錄。如果在 Matlab 程序中加入自動(dòng)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的功能, 則可減輕測(cè)試人員的工作量,縮短測(cè)試時(shí)間,還可提高記錄 的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。因此,實(shí)驗(yàn)最終采用 Matlab 與 Excel 軟 件結(jié)合來完成數(shù)據(jù)記錄和自動(dòng)處理的功能。1 方法該實(shí)驗(yàn)的主要工作包括:(1在 Matlab 中,依據(jù)測(cè)試的 DICOM 文件名規(guī)律,將所 有的 DICOM 圖像相關(guān)參數(shù)一次性按指定位置批量自動(dòng)

8、寫入 Excel , 例如各圖像文件的 Filename,FileModDate,Manufacturer 等。這樣,研究人員就從逐個(gè)圖像進(jìn)行記錄的繁瑣工作中解 放出來。(2在 Matlab 中, 將本研究算法與同類算法對(duì)各圖像局部 增強(qiáng)后的對(duì)比測(cè)試結(jié)果,對(duì)應(yīng)上面 (1中的 DICOM 圖像文件 名逐條寫入 Excel ,例如運(yùn)行時(shí)間、是否失真、及具體失真現(xiàn) 象等。用統(tǒng)一規(guī)范的語言描述實(shí)驗(yàn)記錄,使觀察結(jié)果規(guī)范易 統(tǒng)計(jì)。(3根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,利用 Excel 提供的工具對(duì)寫入的數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)。這樣, Matlab 和 Excel 的數(shù)據(jù)交換就成為問題的關(guān)鍵。2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 DDE要實(shí)現(xiàn) Ma

9、tlab 與 Excel 的數(shù)據(jù)交換,就要建立二者的連 接。在建立 Matlab 和 Excel 連接的過程中,如果用 fprintf 函 數(shù),則很難區(qū)分 Excel 中的行和列。如果采用 Excel Link宏 這個(gè)工具, Excel 和 Matlab 之間建立連接后, Excel 成了數(shù)據(jù) 處理和應(yīng)用開發(fā)的前臺(tái)程序, Matlab 成為支持 Excel Link宏 的后臺(tái)軟件,所有用到 Excel Link宏的開發(fā)都只能在 Excel 的窗口下操作, 關(guān)于數(shù)據(jù)的所有情況都要在 Matlab Command Window 的窗口下察看,增加了操作的復(fù)雜性?？傊?以上基金項(xiàng)目:北京市自然科學(xué)基

10、金資助項(xiàng)目 (3053016作者簡(jiǎn)介:陳艷紅 (1977- ,女,講師、碩士,主研方向:醫(yī)學(xué)圖 像處理,管理信息系統(tǒng);付海鴻,高級(jí)工程師;趙媛媛,講師、碩 士;孟 薇,工程師;葉德榮,副教授各種連接方式雖然都能夠在 Excel 中某個(gè)單元格寫入信息, 但是離期望還有很大差距, 筆者期望在 Matlab 中能夠自動(dòng)地 向 Excel 批量寫入或逐行逐列寫入信息,這些方法完成起來 均存在相應(yīng)的困難。通過多次嘗試,最終采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 (dynamic data exchange, DDE技術(shù)來完成 Matlab 和 Excel 之 間的數(shù)據(jù)交換。DDE 是基于 Windows 的消息機(jī)制, 2個(gè)

11、Windows 應(yīng)用 程序通過相互之間傳遞消息進(jìn)行 “對(duì)話” , 這 2個(gè)程序分別被 稱為“服務(wù)器”和“客戶” 。同一個(gè) Windows 應(yīng)用程序既可 以是一個(gè)程序的客戶,也可以是另一個(gè)程序的服務(wù)器,這需 要 2種不同的對(duì)話。 DDE 對(duì)話是由客戶程序發(fā)動(dòng)的。客戶程 序?qū)⒁粭l稱為 WM_DDE_INITIATE的消息發(fā)給當(dāng)前運(yùn)行的 所有 Windows 程序, 這條信息不但指明了所需要的數(shù)據(jù)類型, 而且包括它所需要的服務(wù)器名和主題。其中服務(wù)器名標(biāo)識(shí)了 客戶程序希望建立對(duì)話的對(duì)象,例如 Microsoft Excel的服務(wù) 器名為 Excel ,而 Matlab 的服務(wù)器名為 Matlab 。而

12、上述提到 的 Excel link宏實(shí)際上將 Matlab 作為 DDE 服務(wù)器程序來進(jìn)行 訪問,但不能完成本實(shí)驗(yàn)的要求,最終實(shí)驗(yàn)采用將 Matlab 作 為 DDE 客戶端程序。 表 1列出了 Matlab 中的 DDE 客戶端模 塊包含的一系列函數(shù) 1。表 1 DDE客戶端函數(shù)函數(shù)名 功能ddeadv 在 Matlab 同 DDE 服務(wù)器應(yīng)用程序之間建立一個(gè)顧問連接 ddeexec 向 DDE 服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)送用于執(zhí)行的命令ddeinit 初始化 Matlab 同另一個(gè)應(yīng)用程序間的 DDE 對(duì)話ddepoke 從 Matlab 向 DDE 服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)ddereq 從 DDE

13、服務(wù)器應(yīng)用程序請(qǐng)求數(shù)據(jù)ddeterm 終止 DDE 服務(wù)器應(yīng)用程序與 Matlab 間的 DDE 對(duì)話ddeunadv 釋放 Matlab 同 DDE 服務(wù)器應(yīng)用程序之間建立的顧問連接 3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)中采用 DDE 技術(shù)實(shí)現(xiàn) Matlab 與 Excel 數(shù)據(jù)交換, 其關(guān)鍵技術(shù)如下:(1Matlab中 DICOM 圖像數(shù)據(jù)文件的讀寫。 Matlab 中 DICOM 圖像數(shù)據(jù)文件的讀寫與常用的 JPEG, TIF, BMP等圖 像 文 件 的 讀 寫 稍 有 區(qū) 別 , Matlab 用 函 數(shù) dicominfo(獲 取 DICOM 圖像參數(shù), 函數(shù) dicomread(讀入 DICOM 文

14、件, 函數(shù) dicomwrite(輸出 DICOM 文件。(2在 Excel 中 按 列 寫 入 圖 像 參 數(shù) 標(biāo) 題 , 并 逐 行 寫 入 DICOM 圖像相關(guān)參數(shù)記錄。 首先在 Matlab 中用函數(shù) ddeinit(初始化 Matlab 與 Excel 之間的 DDE 對(duì)話,然后用函數(shù) ddepoke(向 Excel 中寫入信息 23。部分程序代碼如下:%建立 Matlab 與 Excel 的連接channel=ddeinit('Excel','result.xls'%在 Excel 中的指定位置寫入圖像參數(shù)標(biāo)題range='r1c3:r1c3

15、'rc = ddepoke(channel,range,'FileModDate '%在 Excel 中逐行寫入 DICOM 圖像相關(guān)參數(shù)記錄range='r' num2str(i 'c' num2str(k+14 ':' 'r' num2str(i 'c' num2str(k+14;rc = ddepoke(channel,range,answer1(k;(3在 Matlab 中批量存放 DICOM 圖像參數(shù)。在 Matlab 中用函數(shù) dicominfo(獲得的 DICOM 圖像參數(shù)有

16、2種數(shù)據(jù)類 型:數(shù)值型和字符型。 對(duì)于批量的字符型參數(shù), 用函數(shù) char(將 其 創(chuàng) 建 于 同 一 個(gè) 字 符 數(shù) 組 中 , 例 如 圖 像 參 數(shù) 中 的 FileModDate 。對(duì)于批量的數(shù)值型參數(shù),將其存放于同一矩陣 中,例如圖像參數(shù)中的 RepetitionTime 。(4向 Excel 中批量寫入 DICOM 圖像參數(shù)。利用函數(shù) ddepoke(能夠?qū)⒋娣旁诰仃囍械膱D像參數(shù)寫入 Excel ;但是 對(duì) 于 存 放 在 字 符 數(shù) 組 中 的 圖 像 參 數(shù) , 如 果 直 接 利 用 函 數(shù) ddepoke(只能逐個(gè)字符讀取,不能完整獲得一個(gè)字符串并將 其寫入 Excel ,

17、因此,先利用函數(shù) cellstr(將字符數(shù)組轉(zhuǎn)換成 元胞數(shù)組后使用。參數(shù)的批量寫入主要通過程序的循環(huán)結(jié)構(gòu) 控制寫入位置來實(shí)現(xiàn)。部分程序代碼如下:For i=2:n%將矩陣寫入 ExcelrangeRT=r num2str(i c8 : r num2str(i c8;rc = ddepoke(channel,rangeRT,RT1(i;%將元胞數(shù)組寫入 ExcelrangeFMD=r num2str(i c3 : r num2str(i c3;rc = ddepoke(channel,rangeFMD,FMD1i;End(5在 Excel 文件中查找信息。只有從 Excel 文件中能夠 正確讀取

18、信息,才能夠在 Excel 文件中查找信息。利用函數(shù) ddereq(能夠從 Excel 中正確讀取矩陣信息,卻無法正確讀取 已經(jīng)存入的字符串參數(shù)信息,因此,采用函數(shù) xlsread(從 Excel 中讀取信息 4。函數(shù) xlsread 的語法格式為:N , T = xlsread('filename',其中矩陣 N 中返回的是數(shù)值型數(shù)據(jù),元 胞數(shù)組 T 中返回的是字符串?dāng)?shù)據(jù)。4 結(jié)束語DDE 技術(shù)是基于 Windows 的進(jìn)程通信機(jī)制之一, 它的功 能沒有 ActiveX 那樣強(qiáng)大,不過相對(duì)于 ActiveX 來說,它比 較容易實(shí)現(xiàn)。 Matlab 在工程計(jì)算領(lǐng)域有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì), Excel 能夠方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與管理,以及進(jìn)行基 本的統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)采用 DDE 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 Matlab 與 Excel 的數(shù)據(jù)交換,對(duì)采用 DDE 技術(shù)遇到的諸多關(guān)鍵問