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：

volumeMapper->SetCropping(1);//开启Cropping功能
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：

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);  3 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingVolumeOpenGL);  4 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);  5 VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);  6  
 
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkStructuredPoints.h>//vtkStructuredPointsReader* -> vtkGPUVolumeRayCastMapper*
#include <vtkStructuredPointsReader.h>
#include <vtkGPUVolumeRayCastMapper.h>
#include <vtkVolumeProperty.h>
#include <vtkPiecewiseFunction.h>
#include <vtkColorTransferFunction.h>
#include <vtkVolume.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkCamera.h>
 
 
int main()  23 {  24     vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader> reader =
        vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader>::New();  26     reader->SetFileName("mummy.128.vtk");  27     reader->Update();  28  
 
    vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper> origMapper =
        vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper>::New();  32     origMapper->SetInputData(reader->GetOutput());  33  
 
    vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper> volumeMapper =
        vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper>::New();  37     volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());  38     volumeMapper->SetCropping(1);//开启Cropping功能
    volumeMapper->SetCroppingRegionPlanes(50, 150, 50, 200, 50, 150);  40     volumeMapper->SetCroppingRegionFlags(0x0002000);  41     /*****************************************************************/
    //设置体绘制相关属性
    vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> volumeProperty =
        vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty>::New();  45     volumeProperty->SetInterpolationTypeToLinear(); //设置线性插值方式
    volumeProperty->ShadeOn();//开启阴影属性
    volumeProperty->SetAmbient(0.4);//设置环境温度
    volumeProperty->SetDiffuse(0.6);//设置漫反射系数
    volumeProperty->SetSpecular(0.2);//设置镜面反射系数  50     //添加灰度不透明度属性
    vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> compositeOpacity =
        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
    vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> gradientOpacity =
        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
    vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction> color =
        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     /***********************************************************/
    //渲染管道
    vtkSmartPointer<vtkVolume> origVolume =
        vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();  76     origVolume->SetMapper(origMapper);  77     origVolume->SetProperty(volumeProperty);  78  
 
    vtkSmartPointer<vtkVolume> croppingVolume =
        vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();  82     croppingVolume->SetMapper(volumeMapper);  83     croppingVolume->SetProperty(volumeProperty);  84  
 
    /
    double origView[4] = { 0, 0, 0.5, 1 };  88     double croppingView[4] = { 0.5, 0, 1, 1 };  89     vtkSmartPointer<vtkRenderer> origRender =
        vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();  91     origRender->AddVolume(origVolume);  92     origRender->SetBackground(1, 1, 0);  93     origRender->SetViewport(origView);  94  
 
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> croppingRender =
        vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();  98     croppingRender->AddVolume(croppingVolume);  99     croppingRender->SetBackground(0, 1, 0); 100     croppingRender->SetViewport(croppingView); 101     /// 102     vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New(); 104     rw->AddRenderer(origRender); 105     rw->AddRenderer(croppingRender); 106     rw->SetWindowName("Cropping Volume"); 107     rw->SetSize(640, 320); 108  
 
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New(); 112     rwi->SetRenderWindow(rw); 113  
 
    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     
    rw->Render(); 124     rwi->Start(); 125     return 0; 126 }

输出结果如下：