体绘制之体绘制管线

体绘制

        体绘制，又称作三维重建，是一种直接利用体数据来生成二维图像的绘制技术。与面绘制不同，体绘制技术不需要提取体数据内部的等值面，它是一个对三维体数据进行采样和合成的过程。体绘制能够通过设置不透明度值来显示体数据内部的不同成分和细节，例如显示人体CT图像的不同器官和组织。
        在面绘制中，用到vtkActor或其子类的例子采用的渲染技术都是几何渲染，即通过绘制几何图元（顶点、线段、面片等）来渲染数据。首先我们看下几何渲染管线和体绘制渲染管线对比，如下图所示。可以看出，体绘制渲染线和几何渲染线的组成是比较一致的，不同在于：在几何渲染中，通常使用vtkActor来渲染几何图形数据，在体绘制中则使用vtkVolume渲染数据；在几何渲染中，通常采用vtkPolyDataMapper实现输入数据向图元 的转换，在体绘制中，则采用vtkVolumeRayCastMapper，这是与体绘制算法有关的，不同的体绘制算法会有不同的Mapper类。

示例说明

        实现一个体绘制的示例，代码如下。

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#include 
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#include 
#include 
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#include 
#include 
#include 
#include 

//测试：../data/mummy.128.vtk
int main(int argc, char *argv[])
{
	vtkSmartPointer reader =
		vtkSmartPointer::New();
	reader->SetFileName("E:\\TestData\\mummy.128.vtk");
	reader->Update();

	vtkSmartPointer volumeMapper =
		vtkSmartPointer::New();
	volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());
	//设置光线采样距离
	//volumeMapper->SetSampleDistance(volumeMapper->GetSampleDistance()*4);
	//设置图像采样步长
	//volumeMapper->SetAutoAdjustSampleDistances(0);
	//volumeMapper->SetImageSampleDistance(4);

	vtkSmartPointer volumeProperty = 
		vtkSmartPointer::New();
	volumeProperty->SetInterpolationTypeToLinear();
	//volumeProperty->ShadeOn();  //打开或者关闭阴影测试
	volumeProperty->SetAmbient(0.4);
	volumeProperty->SetDiffuse(0.6);
	volumeProperty->SetSpecular(0.2);

	vtkSmartPointer compositeOpacity = 
		vtkSmartPointer::New();
	compositeOpacity->AddPoint(70,   0.00);
	compositeOpacity->AddPoint(90,   0.40);
	compositeOpacity->AddPoint(180,  0.60);
	volumeProperty->SetScalarOpacity(compositeOpacity); //设置不透明度传输函数

	//测试隐藏部分数据,对比不同的设置
	//compositeOpacity->AddPoint(120,  0.00);
	//compositeOpacity->AddPoint(180,  0.60);
	//volumeProperty->SetScalarOpacity(compositeOpacity);

	vtkSmartPointer volumeGradientOpacity =
		vtkSmartPointer::New();
	volumeGradientOpacity->AddPoint(10,  0.0);
	volumeGradientOpacity->AddPoint(90,  0.5);
	volumeGradientOpacity->AddPoint(100, 1.0);
	//volumeProperty->SetGradientOpacity(volumeGradientOpacity);//设置梯度不透明度效果对比

	vtkSmartPointer color = 
		vtkSmartPointer::New();
	color->AddRGBPoint(0.000,  0.00, 0.00, 0.00);
	color->AddRGBPoint(64.00,  1.00, 0.52, 0.30);
	color->AddRGBPoint(190.0,  1.00, 1.00, 1.00);
	color->AddRGBPoint(220.0,  0.20, 0.20, 0.20);
	volumeProperty->SetColor(color);

	vtkSmartPointer volume = 
		vtkSmartPointer::New();
	volume->SetMapper(volumeMapper);
	volume->SetProperty(volumeProperty);

	vtkSmartPointer ren = vtkSmartPointer::New();
	ren->SetBackground(1.0, 1.0, 1.0);
	ren->AddVolume( volume ); 

	vtkSmartPointer renWin = vtkSmartPointer::New();
	renWin->AddRenderer(ren);
	renWin->SetSize(640, 480);
	renWin->Render();
	renWin->SetWindowName("VolumeRendering");

	vtkSmartPointer iren = 
		vtkSmartPointer::New();
	iren->SetRenderWindow(renWin);
	ren->ResetCamera();

	renWin->Render();
	iren->Start();

	return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果

代码分析

vtkSmartVolumeMapper定义了一个嗯光线投射 体绘制Mapper。
vtkVolumeProperty 体绘制属性对象，用于设置体绘制的属性设置，决定了体绘制的渲染效果。
vtkVolume与几何渲染中的vtkActor作用一致，用于表示渲染场景中的对象。