Python利用nibabel和sitk读取与保存nii.gz文件示例
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简介：
本教程介绍如何使用Python中的nibabel和SimpleITK库来读取和保存医学影像格式的.nii.gz文件。通过简单易懂的示例代码，帮助用户掌握这两个工具的基本操作方法。
在Python中处理医学图像时，特别是涉及到`.nii.gz`格式的文件，通常使用的库是`nibabel`和`SimpleITK`(Sitk)。
这两种库都支持读取与保存`.nii.gz`文件的功能，但它们的操作方式有所不同。`nibabel`是一个轻量级且强大的工具，专注于神经影像数据的读写操作。使用它来加载一个`.nii.gz`格式的医学图像时，可以采用如下代码：
```python
import nibabel as nib
# 读取.nii.gz文件
img = nib.load(xxxxx.nii.gz)
img_affine = img.affine
img_data = img.get_fdata()
# 注意：nibabel加载的3维图像格式为(z, y, x)
```
这里的`img_affine`包含了有关图像坐标映射的重要信息，这对于保存时保持空间一致性至关重要。在将数据写回文件时需要使用这个信息：
```python
# 保存.nii.gz文件
nib.Nifti1Image(img_data, img_affine).to_filename(xxxxx.nii.gz)
```
然而，在处理过程中需要注意的是`nibabel`可能会自动旋转图像90度，因此在实际操作中应给予特别关注。
另一方面，`SimpleITK`(Sitk)基于Insight Toolkit的Python实现提供了更为丰富的功能。使用此库读取`.nii.gz`文件后得到的对象需要通过特定方法转换为numpy数组：
```python
import SimpleITK as sitk
# 读取.nii.gz文件
img = sitk.ReadImage(xxxxx.nii.gz)
# 转换为numpy数组
img_array = sitk.GetArrayFromImage(img)
# 注意：sitk加载的3维图像格式为(x, y, z)
```
在保存时，`SimpleITK`允许设置原始信息、方向和空间间隔：
```python
# 保存.nii.gz文件
out_img = sitk.GetImageFromArray(img_array)
sitk.WriteImage(out_img, xxxxx.nii.gz)
```
当需要进行数据类型转换或强度调整等操作时，例如将图像从16位有符号整型转为0到255的灰度级：
```python
# 转换为0-255的灰度图
img_rescaled = sitk.Cast(sitk.RescaleIntensity(img), sitk.sitkUInt8)
```
值得注意的是，`SimpleITK`保存图像时需要确保数据类型正确以避免读取错误。例如，如果保存的数据是int类型，则可能会导致其他工具如ITK-SNAP无法正常解析。
在处理`.nii.gz`文件的过程中，保持对元信息（坐标映射、空间间隔和方向向量）的准确管理非常重要，因为这些细节对于维持图像的空间关系至关重要。同时，在实际应用中根据具体需求选择合适的库及方法是成功的关键。
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