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PACS System

CI Integration Tests Code Coverage Static Analysis codecov SBOM Generation License

언어: English | 한국어

외부 DICOM 라이브러리 없이 kcenon 에코시스템을 기반으로 DICOM 표준을 처음부터 구현한 현대적인 C++20 PACS 시스템입니다.

목차

개요

PACS System은 kcenon 에코시스템의 고성능 인프라를 활용하여 DICOM 표준을 순수 구현한 C++20 PACS (Picture Archiving and Communication System)입니다.

핵심 가치:

  • 외부 DICOM 라이브러리 제로: kcenon 에코시스템을 활용한 순수 구현
  • 고성능: SIMD 가속, lock-free 큐, 비동기 I/O 활용
  • 프로덕션 품질: 종합적인 CI/CD, 새니타이저, 품질 메트릭
  • 모듈식 아키텍처: 인터페이스 기반 설계로 관심사의 명확한 분리
  • 크로스 플랫폼: Linux, macOS, Windows 지원

현재 단계: Phase 4 완료 - 고급 서비스 및 프로덕션 강화

단계 범위 상태
Phase 1: 기반 DICOM 코어, 태그 사전, 파일 I/O (Part 10), 전송 구문 완료
Phase 2: 네트워크 Upper Layer Protocol (PDU), Association 상태 머신, DIMSE-C, 압축 코덱 완료
Phase 3: 핵심 서비스 Storage SCP/SCU, 파일 스토리지, 인덱스 DB, Query/Retrieve, 로깅, 모니터링 완료
Phase 4: 고급 서비스 REST API, DICOMweb, AI 통합, 클라이언트 모듈, 클라우드 스토리지, 인쇄 관리, 보안, 워크플로우 완료

테스트 커버리지: 141+ 테스트 파일에서 1,980+ 테스트 통과

주요 기능

기능 설명 상태
DICOM 코어 태그, 요소, 데이터셋, Part 10 파일 I/O 안정
전송 구문 Implicit/Explicit VR, JPEG, JPEG 2000, JPEG-LS, RLE, HTJ2K 안정
네트워크 프로토콜 PDU, Association 상태 머신, DIMSE 안정
Storage SCP/SCU C-STORE 서비스 안정
Query/Retrieve Patient/Study Root Q/R 안정
Modality Worklist MWL SCP/SCU 안정
REST API Crow 기반 RESTful API 안정
DICOMweb WADO-RS, STOW-RS, QIDO-RS 안정
AI 통합 AI 서비스 커넥터, 결과 처리 (SR/SEG) 안정
클라우드 스토리지 S3/Azure 클라우드 백엔드 안정
보안 RBAC, 익명화 (PS3.15), 디지털 서명, TLS 안정
워크플로우 자동 프리페치, 작업 스케줄러, 연구 잠금 안정

요구사항

컴파일러 매트릭스

컴파일러 최소 버전 비고
GCC 13+ network_system 전이 의존성
Clang 17+ network_system 전이 의존성
Apple Clang 14+ std::jthread 제한 (자동 fallback)
MSVC 2022+ std::min/std::max 괄호화 필요

빌드 도구 및 의존성

의존성 버전 필수 설명
CMake 3.20+ 예 빌드 시스템
ICU latest 예 문자셋 인코딩
SQLite3 3.45.1+ 예 스토리지 인덱싱
common_system latest 예 Result, IExecutor
container_system latest 예 DICOM 직렬화
network_system latest 예 TCP/TLS, 비동기 I/O

선택적 코덱 의존성

코덱 의존성 목적
JPEG libjpeg-turbo JPEG Baseline/Lossless
JPEG 2000 OpenJPEG JPEG 2000 압축
JPEG-LS CharLS JPEG-LS 압축
HTJ2K OpenJPH High-Throughput JPEG 2000

빠른 시작

# 빌드
cmake -S . -B build
cmake --build build

# 테스트 실행
cd build && ctest --output-on-failure --timeout 120

# CLI 도구 실행
./build/bin/pacs_store --help
./build/bin/pacs_query --help

설치

소스에서 빌드

# 빌드 스크립트
./scripts/build.sh --debug --tests

# 또는 CMake 직접
cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build

CMake 옵션

옵션 기본값 설명
PACS_BUILD_TESTS ON Catch2 단위 테스트
PACS_BUILD_EXAMPLES OFF 32개 예제 프로그램
PACS_BUILD_STORAGE ON SQLite3 스토리지
PACS_BUILD_CODECS ON 압축 코덱
PACS_WITH_OPENSSL ON TLS/SSL 지원
PACS_WITH_REST_API ON REST API (Crow)
PACS_WITH_AWS_SDK OFF AWS S3 클라우드 스토리지
PACS_WITH_AZURE_SDK OFF Azure 클라우드 스토리지

아키텍처

12개 라이브러리 계층 구조

+------------------------------------------------------------------+
|                          PACS System                              |
+------------------------------------------------------------------+
| REST API | DICOMweb | Web UI  | AI Svc    | Workflow              |
| (Crow)   | WADO/STOW| (React) | Connector | Scheduler             |
+------------------------------------------------------------------+
|  Services (Storage/Query/Retrieve/Worklist/MPPS/Commit/Print)    |
+------------------------------------------------------------------+
|  Network (PDU/Association/DIMSE) + Security (RBAC/TLS/Anon)      |
+------------------------------------------------------------------+
|  Core (Tag/Element/Dataset/File) + Encoding (VR/Codecs/SIMD)     |
+------------------------------------------------------------------+
|  kcenon Ecosystem (common + container + network + thread + logger)|
+------------------------------------------------------------------+

라이브러리 타겟

라이브러리 설명
pacs_core 태그, 요소, 데이터셋, Part 10 파일 I/O, 사전
pacs_encoding VR 타입, 전송 구문, 압축 코덱
pacs_security RBAC, 익명화, 디지털 서명, TLS
pacs_network PDU, Association 상태 머신, DIMSE, 파이프라인
pacs_client 작업/라우팅/동기/프리페치/원격 노드 관리
pacs_services SCP/SCU 구현, SOP 클래스 레지스트리, IOD 검증기
pacs_storage 파일 스토리지, SQLite 인덱싱, 클라우드 (S3/Azure), HSM
pacs_ai AI 서비스 커넥터, 결과 처리 (SR/SEG)
pacs_monitoring 헬스 체크, Prometheus 메트릭
pacs_workflow 자동 프리페치, 작업 스케줄러, 연구 잠금
pacs_web REST API (Crow), DICOMweb (WADO/STOW/QIDO)
pacs_integration kcenon 에코시스템 어댑터

핵심 개념

DICOM 적합성

지원 SOP 클래스

카테고리 SOP 클래스
검증 C-ECHO (Verification)
스토리지 CT, MR, US, XA, NM, PET, RT, SR, SEG, MG, CR, SC
Query/Retrieve Patient Root, Study Root
워크플로우 Modality Worklist, MPPS, Storage Commitment
인쇄 Print Management
기타 UPS, PIR, XDS-I.b

지원 전송 구문

구문 설명
Implicit VR Little Endian 기본 전송 구문
Explicit VR Little Endian 명시적 VR
JPEG Baseline / Lossless 손실/무손실 JPEG
JPEG 2000 웨이블릿 기반 압축
JPEG-LS 근무손실 JPEG
RLE 런 길이 인코딩
HTJ2K 고처리량 JPEG 2000
HEVC H.265 비디오 코딩

Association 상태 머신

전체 DICOM Upper Layer association 관리를 구현합니다. PDU 인코딩/디코딩, A-ASSOCIATE, A-RELEASE, A-ABORT 처리를 포함합니다.

CLI 도구

도구 설명
pacs_store DICOM 파일 전송 (C-STORE SCU)
pacs_query DICOM 쿼리 (C-FIND SCU)
pacs_retrieve DICOM 검색 (C-MOVE/C-GET SCU)
pacs_echo 연결 검증 (C-ECHO SCU)

API 개요

API 라이브러리 설명
dicom_dataset pacs_core DICOM 데이터셋 조작
dicom_file pacs_core Part 10 파일 읽기/쓰기
association pacs_network DICOM Association 관리
storage_scp pacs_services Storage SCP 서비스
query_scu pacs_services Query SCU 서비스
rest_server pacs_web REST API 서버
wado_handler pacs_web WADO-RS 핸들러

예제

예제 난이도 설명
echo_scu 초급 C-ECHO 연결 테스트
store_scu 초급 DICOM 파일 전송
query_retrieve 중급 Query/Retrieve 워크플로우
dicomweb_client 중급 DICOMweb API 사용
full_pacs_server 고급 전체 PACS 서버 구성

성능

테스트 메트릭

메트릭 값
테스트 수 1,980+
테스트 파일 141+
통과율 100%

품질 메트릭

  • 다중 플랫폼 CI/CD (Ubuntu GCC/Clang, macOS, Windows MSVC)
  • ThreadSanitizer / AddressSanitizer / UBSanitizer 클린
  • DCMTK 상호운용성 테스트
  • CVE 스캔, SBOM 생성
  • 정적 분석, 퍼징

생태계 통합

의존성 계층

common_system      (Tier 0) [필수] -- Result<T>, IExecutor
container_system   (Tier 1) [필수] -- DICOM 직렬화
thread_system      (Tier 1) [network_system 경유]
logger_system      (Tier 2) [network_system 경유]
monitoring_system  (Tier 2) [선택, network_system 경유]
database_system    (Tier 3) [선택]
network_system     (Tier 4) [필수] -- TCP/TLS, 비동기 I/O
pacs_system        (Tier 5) <-- 이 프로젝트

통합 어댑터

어댑터 에코시스템 컴포넌트 목적
network_adapter network_system TCP/TLS 전송
container_adapter container_system 데이터 직렬화
logger_adapter logger_system 로깅
monitoring_adapter monitoring_system 메트릭/헬스 체크
database_adapter database_system 인덱스 DB

플랫폼 지원

플랫폼 컴파일러 상태
Linux GCC 13+, Clang 17+ 완전 지원
macOS Apple Clang 14+ 완전 지원
Windows MSVC 2022+ 완전 지원

기여하기

기여를 환영합니다! 자세한 내용은 기여 가이드를 참조하세요.

  1. 리포지토리 포크
  2. 기능 브랜치 생성
  3. 테스트와 함께 변경 사항 작성
  4. 로컬에서 테스트 실행
  5. Pull Request 열기

라이선스

이 프로젝트는 BSD 3-Clause 라이선스에 따라 배포됩니다 - 자세한 내용은 LICENSE 파일을 참조하세요.

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