VTK修炼之道15：图像处理_显示（vtkImageViewer2 & vtkImageActor）

1.vtkImageViewer2用于图像显示实例分析

在VTK早期版本中，提供了vtkImageViewer类来显示图像。随着版本的发展，目前vtkImageViewer2代替了vtkImageViewer进行图像显示。vtkImageViewer2中封装了VTK图像显示的管线，包括vtkActor，vtkRender，vtkRenderWindow，vtkInteractorStypeImage等对象，可以方便的完成图像显示和交互。该类提供的主要交互操作有：图像放缩，窗宽窗位调节，并提供切片选择，切片方向设置接口，尤其适合三维图像的显示。

#include         
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);  

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

int main(int argc, char* argv[])
{
	vtkSmartPointer reader =
		vtkSmartPointer::New();
	reader->SetFileName("data/brain.mhd");
	reader->Update();

	vtkSmartPointer viewer =
		vtkSmartPointer::New();
	viewer->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

	//设置基本属性
	viewer->SetSize(640,480);
	viewer->SetColorLevel(500);
	viewer->SetColorWindow(2000);
	viewer->SetSlice(40);
	viewer->SetSliceOrientationToXY();
	viewer->Render();
	viewer->GetRenderer()->SetBackground(1,1,1);
	viewer->GetRenderWindow()->SetWindowName("ImageViewer2D");

	vtkSmartPointer rwi =
		vtkSmartPointer::New();
	//设置交互属性
	viewer->SetupInteractor(rwi);

	rwi->Start();

	return 0;
}

为了更好的说明vtkImageViewer2功能，使用一副三维医学图像为例进行说明。首先使用vtkMetaImageReader读入一个mhd图像，然后定义vtkImageViewer2对象显示图像。最后定义了一个vtkRenderWindowInteractor对象，并传递给vtkImageViewer2对象，用于完成鼠标、键盘等消息响应，便于进行图像的交互操作。

其中也设置了四个参数，窗位(ColorLevel)、窗宽(ColorWindow)、切片(Slice)和切片方向(Orientation)。按下鼠标左键拖动鼠标，可以调节图像的窗宽窗位，从而显示不同灰度范围内容；按下鼠标右键拖动鼠标可以放缩图像。当然这些交互操作可以由用户根据需要自己定义vtkInteractorStyle子类，并响应相应的操作。
而显示三维图像时，需要确定当前显示切片和方向。vtkImageViewer2提供了SetSlice()函数设置切片号，SetSliceOrientationToXY()则将切片的方向设置为垂直XY平面方向。此外还可以设置为垂直YZ或者XZ平面方向，其对应函数分别为SetSliceOrientationToYZ()和SetSliceOrientationToXZ()。默认情况下切片方向为垂直于XY平面即沿着Z轴方向，根据设置的切片号获取Z轴方向的具体切片进行显示。

2.vtkImageActor用于图像显示

vtkImageActor是一个三维图像渲染Actor，通过纹理映射将图像映射到一个多边形上进行显示。使用vtkImageActor较vtkImageViewer2要复杂一些，需要建立完整的渲染管线：包括vtkImageActor，vtkRender，vtkRenderWindow，vtkRenderWindowInteractor管线。另外，作为图像二维浏览器，不需要在三维空间中进行旋转操作，因此还需要为vtkRenderWindow定义一个vtkInteractorStyleImage对象。

#include         
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);   

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

int main()
{
	vtkSmartPointer reader =
		vtkSmartPointer::New();
	reader->SetFileName("data/lena.bmp");
	reader->Update();

	vtkSmartPointer actor =
		vtkSmartPointer::New();
	actor->SetInputData(reader->GetOutput());

	vtkSmartPointer render =
		vtkSmartPointer::New();
	render->AddActor(actor);
	render->ResetCamera();
	render->SetBackground(1,1,1);

	vtkSmartPointer window =
		vtkSmartPointer::New();
	window->AddRenderer(render);
	window->SetSize(640,480);
	window->SetWindowName("ImageViewer3D");
	window->Render();

	vtkSmartPointer rwi =
		vtkSmartPointer::New();
	vtkSmartPointer style =
		vtkSmartPointer::New();
	rwi->SetInteractorStyle(style);
	rwi->SetRenderWindow(window);
	rwi->Initialize();

	rwi->Start();
	return 0;
}

在读入图像后，依次建立vtkImageActor，vtkRender，vtkRenderWindow，vtkRenderWindowInteractor，并组装为管线。为了屏蔽旋转操作，建立vtkInteractorStyleImage对象，并通过rwi->SetInteractorStyle(style)设置交互对象。需要注意的是，vtkImageActor接收的图像vtkImageData数据类型必须为unsigned char类型，因此在显示之前，必要的时候需要利用vtkImageCast将图像数据类型转换为unsigned char。

显示结果：

3.参考资料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3.《The Visualization Toolkit – AnObject-Oriented Approach To 3D Graphics (4th Edition)》
4.  张晓东, 罗火灵. VTK图形图像开发进阶[M]. 机械工业出版社, 2015.