1.等值面提取

等值面（線）提取是一種常用的可視化技術(shù)，常應(yīng)用于醫(yī)學、地質(zhì)、氣象等領(lǐng)域。例如，在醫(yī)學圖像處理中，由于CT、MRI等圖像分辨率越來越高，雖然體繪制技術(shù)可以清晰地對數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行可視化，但是其計算量和效率卻制約了其使用。此時可通過等值面提取技術(shù)，僅提取感興趣的一個或者幾個組織輪廓，并生成網(wǎng)格模型以供后續(xù)的處理和研究。 根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，VTK中提供了多個等值面提取類，其類圖如圖所示：

VTK中的等值面提取算法多基于MarchingCube算法來實現(xiàn)。MarchingCube是經(jīng)典的移動立方體等值面提取算法。該算法是由W.E.Lorenson和H.E.Cline在1987年提出的。由于這一方法原理簡單，易于實現(xiàn)，目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，稱為三維數(shù)據(jù)等值面生成的經(jīng)典算法。等值面提取類根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同而有所側(cè)重。

• vtkImageMarchingCubes:主要處理三維圖像數(shù)據(jù)
• vtkMarchingCubes:主要針對規(guī)則體數(shù)據(jù)生成等值面
• vtkMarchingSquares:則是針對二維規(guī)則網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成等值線
• vtkMarchingContourFilter:可以接受任何類型的數(shù)據(jù)，其內(nèi)部根據(jù)數(shù)據(jù)不同生成不同的算法對象實現(xiàn)等值面/線的提取，具有較高的效率
• vtkContourFilter:則是一個更加通用的等值面提取類，其可以接受任意的數(shù)據(jù)類型生成等值線或等值面。

vtkDiscreteMarchingCubes繼承自vtkMarchingCubes，主要針對Label圖像，比如利用圖像分割算法對醫(yī)學圖像進行分割后得到含有不同Label值得數(shù)據(jù)，每個Label對應(yīng)一個組織，吐過想要得到其中一個或者幾個組織的洛括模型，則可以考慮使用該類。

2.vtkMarchingCubes用于等值線提取實驗

上面的幾個類的使用方法基本一致，下面僅以vtkMarchingCubes為例來演示提取圖像數(shù)據(jù)等值面的效果： #include <vtkAutoInit.h> VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL); VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType); VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);#include <vtkSmartPointer.h> #include <vtkMetaImageReader.h> #include <vtkImageData.h> #include <vtkMarchingCubes.h> #include <vtkPolyDataMapper.h> #include <vtkActor.h> #include <vtkProperty.h> #include <vtkRenderer.h> #include <vtkRenderWindow.h> #include <vtkRenderWindowInteractor.h> #include <vtkInteractorStyleImage.h> #include <vtkVoxelModeller.h> int main() {vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader> reader =vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader>::New();reader->SetFileName("HeadMRVolume.mhd");reader->Update();vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes> surface =vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes>::New();surface->SetInputData(reader->GetOutput());surface->ComputeNormalsOn();surface->SetValue(0, 100); //第0個等值面 值為：200surface->Update();//surface->GenerateValues(0, 150, 200);///vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> surfMapper =vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();surfMapper->SetInputConnection(surface->GetOutputPort());vtkSmartPointer<vtkActor> surfActor =vtkSmartPointer<vtkActor>::New();surfActor->SetMapper(surfMapper);surfActor->GetProperty()->SetColor(1, 0, 0);vtkSmartPointer<vtkRenderer> surfRender =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();surfRender->AddActor(surfActor);surfRender->SetBackground(0, 0, 0);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();rw->AddRenderer(surfRender);rw->SetSize(640, 480);rw->SetWindowName("PolyData MarchingCubes");rw->Render();vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> style =vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();rwi->SetInteractorStyle(style);rwi->SetRenderWindow(rw);rwi->Initialize();rwi->Start();return 0; }
首先通過一個reader對象來讀取一幅圖像，并將輸入到vtkMarchingCubes中，提取等值面時，最重要的是要設(shè)置等值面的數(shù)值，SetValue()函數(shù)用于設(shè)置等值面的值，其第一個參數(shù)表示等值面的序號，因此可以通過這個函數(shù)設(shè)置多個等值面值來提取多個等值面。另外我們也可以通過GenerateValues提取多個等值面。 void GenerateValues(int numContours,double range[2]); void GenerateValues(int numContours, double rangStart, double rangeEnd);
其中，numContour為生成等值面的個數(shù)，range表示獲取等勢面數(shù)值的范圍。 其實，這里面還有一個求取法向量的過程，我們可能會感到比較奇怪？？！ 通過前面分析的內(nèi)容，我們知道，法向量可以提高渲染質(zhì)量。

3.?cannot convert parameter 1 from 'vtkImageData *' to 'vtkDataObject *'

在vtkuser里看到有人提問了。
解決方法很簡單：
增加頭文件：
#include "vtkImageData.h"即可

4.一直以來未解決的問題

貌似一直以來除了我，沒有人遇到過啊？？？其實在32bit平臺上也沒有遇到過。。。繼續(xù)吧。。。

5.參看資料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3. ?張曉東, 羅火靈. VTK圖形圖像開發(fā)進階[M]. 機械工業(yè)出版社, 2015.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的VTK修炼之道55：图形基本操作进阶_表面重建技术（等值面提取）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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