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  • VTK 体绘制裁剪_Cropping技术

    1.裁剪

    对于一些体积比较大,结构比较复杂的体数据进行体绘制的渲染效果难以展示其内部细节,需要用到裁剪技术来渲染部分数据。vtkVolumeMapper类中提供了两种裁剪技术,分别为Cropping和Clipping。
    Cropping技术只支持VTKImageData数据的裁剪。该方法在每个坐标轴上定义两个裁剪面,共有6个裁剪面(xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax)。将三维空间分为27个可视区域。这些裁剪面仅与数据的原点和像素尺寸有关,而不依赖于数据的任何坐标运算,因此可以使用27位数字来定义这些区域,每一位表示一个区域。当某位上数字为1时,说明显示其对应的区域。在这些区域中,小于(xmin,ymin)的区域为第一位,然后根据先X方向,再Y轴方向,最后Z轴方向的顺序来定义每个区域的位号。例如,当只显示中间区域时,其对应的27位数字为0x0002000.

    2.基于Cropping的裁剪技术

    vtkVolumeMapper中定义了Cropping接口函数,使用Cropping进行裁剪的代码如下:
    1 volumeMapper->SetCropping(1);//开启Cropping功能
    2 volumeMapper->SetCroppingRegionPlanes(50, 150, 50, 200, 50, 150);
    3 volumeMapper->SetCroppingRegionFlags(0x0002000);
    其中:
    • vtkVolumeMapper::SetCropping(1),设置裁剪功能;
    • vtkVolumeMapper::SetCroppingRegionPlanes(),设置三个坐标轴上六个裁剪面位置。
    • vtkVolumeMapper::SetCroppingRegionFlag(),设置显示区域标记。
    此外,该类也提供了其他成员函数设置显示区域,避免自行计算显示区域标记:
    • SetCroppingRegionFlagsToSubVolume();
    • SetCroppingRegionFlagsToFence();
    • SetCroppingRegionFlagsToInvertedFence();
    • SetCroppingRegionFlagsToCross();
    • SetCroppingRegionFlagsToInvertedCross();
    示例代码如下:
      1 #include <vtkAutoInit.h>
      2 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
      3 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingVolumeOpenGL);
      4 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);
      5 VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);
      6  
      7  
      8 #include <vtkSmartPointer.h>
      9 #include <vtkStructuredPoints.h>//vtkStructuredPointsReader* -> vtkGPUVolumeRayCastMapper*
     10 #include <vtkStructuredPointsReader.h>
     11 #include <vtkGPUVolumeRayCastMapper.h>
     12 #include <vtkVolumeProperty.h>
     13 #include <vtkPiecewiseFunction.h>
     14 #include <vtkColorTransferFunction.h>
     15 #include <vtkVolume.h>
     16 #include <vtkRenderer.h>
     17 #include <vtkRenderWindow.h>
     18 #include <vtkRenderWindowInteractor.h>
     19 #include <vtkCamera.h>
     20  
     21  
     22 int main()
     23 {
     24     vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader> reader =
     25         vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader>::New();
     26     reader->SetFileName("mummy.128.vtk");
     27     reader->Update();
     28  
     29  
     30     vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper> origMapper =
     31         vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper>::New();
     32     origMapper->SetInputData(reader->GetOutput());
     33  
     34  
     35     vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper> volumeMapper =
     36         vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper>::New();
     37     volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());
     38     volumeMapper->SetCropping(1);//开启Cropping功能
     39     volumeMapper->SetCroppingRegionPlanes(50, 150, 50, 200, 50, 150);
     40     volumeMapper->SetCroppingRegionFlags(0x0002000);
     41     /*****************************************************************/
     42     //设置体绘制相关属性
     43     vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> volumeProperty =
     44         vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty>::New();
     45     volumeProperty->SetInterpolationTypeToLinear(); //设置线性插值方式
     46     volumeProperty->ShadeOn();//开启阴影属性
     47     volumeProperty->SetAmbient(0.4);//设置环境温度
     48     volumeProperty->SetDiffuse(0.6);//设置漫反射系数
     49     volumeProperty->SetSpecular(0.2);//设置镜面反射系数
     50     //添加灰度不透明度属性
     51     vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> compositeOpacity =
     52         vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
     53     compositeOpacity->AddPoint(70, 0.0);
     54     compositeOpacity->AddPoint(90, 0.4);
     55     compositeOpacity->AddPoint(180, 0.6);
     56     volumeProperty->SetScalarOpacity(compositeOpacity);
     57     //添加梯度不同明度属性
     58     vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> gradientOpacity =
     59         vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
     60     gradientOpacity->AddPoint(10, 0.0);
     61     gradientOpacity->AddPoint(90, 0.5);
     62     gradientOpacity->AddPoint(100, 1.0);
     63     volumeProperty->SetGradientOpacity(gradientOpacity);
     64     //添加颜色传输
     65     vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction> color =
     66         vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction>::New();
     67     color->AddRGBPoint(0, 0, 0, 0);
     68     color->AddRGBPoint(64, 1.0, 0.52, 0.3);
     69     color->AddRGBPoint(190.0, 1.00, 1.00, 1.00);
     70     color->AddRGBPoint(220.0, 0.20, 0.20, 0.20);
     71     volumeProperty->SetColor(color);
     72     /***********************************************************/
     73     //渲染管道
     74     vtkSmartPointer<vtkVolume> origVolume =
     75         vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();
     76     origVolume->SetMapper(origMapper);
     77     origVolume->SetProperty(volumeProperty);
     78  
     79  
     80     vtkSmartPointer<vtkVolume> croppingVolume =
     81         vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();
     82     croppingVolume->SetMapper(volumeMapper);
     83     croppingVolume->SetProperty(volumeProperty);
     84  
     85  
     86     /
     87     double origView[4] = { 0, 0, 0.5, 1 };
     88     double croppingView[4] = { 0.5, 0, 1, 1 };
     89     vtkSmartPointer<vtkRenderer> origRender =
     90         vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
     91     origRender->AddVolume(origVolume);
     92     origRender->SetBackground(1, 1, 0);
     93     origRender->SetViewport(origView);
     94  
     95  
     96     vtkSmartPointer<vtkRenderer> croppingRender =
     97         vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
     98     croppingRender->AddVolume(croppingVolume);
     99     croppingRender->SetBackground(0, 1, 0);
    100     croppingRender->SetViewport(croppingView);
    101     ///
    102     vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =
    103         vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    104     rw->AddRenderer(origRender);
    105     rw->AddRenderer(croppingRender);
    106     rw->SetWindowName("Cropping Volume");
    107     rw->SetSize(640, 320);
    108  
    109  
    110     vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
    111         vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    112     rwi->SetRenderWindow(rw);
    113  
    114  
    115     origRender->GetActiveCamera()->SetPosition(0, -1, 0);
    116     origRender->GetActiveCamera()->SetFocalPoint(0, 0, 0);
    117     origRender->GetActiveCamera()->SetViewUp(0,0,1);
    118     origRender->GetActiveCamera()->Azimuth(30);
    119     origRender->GetActiveCamera()->Elevation(30);
    120     origRender->ResetCamera();
    121     croppingRender->SetActiveCamera(origRender->GetActiveCamera());
    122     
    123     rw->Render();
    124     rwi->Start();
    125     return 0;
    126 }
    输出结果如下:
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