第05章 08 绘制脑部体绘制图的阈值等值面
绘制脑部体绘制图的阈值等值面，例如肌肉和头骨骼，需要对医学图像数据进行阈值处理，并使用体绘制技术来可视化这些结构。以下是一个基于VTK/C++的示例代码，展示如何读取DICOM图像数据，应用阈值过滤器来提取特定组织，并使用体绘制技术来显示这些组织的等值面。
示例代码
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkDICOMImageReader.h>
#include <vtkOutlineFilter.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkImageThreshold.h>
#include <vtkMarchingCubes.h>
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkColorTransferFunction.h>
#include <vtkVolumeProperty.h>
#include <vtkVolumeRayCastCompositeFunction.h>
#include <vtkVolumeRayCastMapper.h>
#include <vtkCamera.h>int main(int argc, char *argv[])
{if (argc < 2){std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <DICOM Directory>" << std::endl;return EXIT_FAILURE;}// 读取DICOM数据vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader> reader = vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader>::New();reader->SetDirectoryName(argv[1]);reader->Update();// 创建一个轮廓过滤器以显示数据的边界vtkSmartPointer<vtkOutlineFilter> outlineData = vtkSmartPointer<vtkOutlineFilter>::New();outlineData->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());outlineData->Update();// 创建一个映射器和Actor来显示轮廓vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> outlineMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();outlineMapper->SetInputConnection(outlineData->GetOutputPort());vtkSmartPointer<vtkActor> outlineActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();outlineActor->SetMapper(outlineMapper);outlineActor->GetProperty()->SetColor(0, 0, 0); // 黑色// 创建体绘制的转移函数double range[2];reader->GetOutput()->GetScalarRange(range);vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction> colorFunc = vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction>::New();colorFunc->AddRGBPoint(range[0], 0.0, 0.0, 0.0); // 背景为黑色colorFunc->AddRGBPoint(200, 1.0, 0.3, 0.3); // 肌肉为红色colorFunc->AddRGBPoint(1000, 0.3, 0.3, 1.0); // 头骨骼为蓝色// 创建体绘制属性vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> volumeProperty = vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty>::New();volumeProperty->SetColor(colorFunc);volumeProperty->SetScalarOpacityUnitDistance(1.0);// 创建体绘制映射器vtkSmartPointer<vtkVolumeRayCastCompositeFunction> compFunc = vtkSmartPointer<vtkVolumeRayCastCompositeFunction>::New();vtkSmartPointer<vtkVolumeRayCastMapper> volumeMapper = vtkSmartPointer<vtkVolumeRayCastMapper>::New();volumeMapper->SetVolumeRayCastFunction(compFunc);volumeMapper->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());// 创建体绘制体积vtkSmartPointer<vtkVolume> volume = vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();volume->SetMapper(volumeMapper);volume->SetProperty(volumeProperty);// 创建渲染器和窗口vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();renderer->AddActor(outlineActor);renderer->AddVolume(volume);renderer->SetBackground(0.1, 0.2, 0.4);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();renderWindow->AddRenderer(renderer);renderWindow->SetSize(800, 600);// 设置交互器vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> interactor = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();interactor->SetRenderWindow(renderWindow);// 开始渲染和交互renderWindow->Render();interactor->Start();return EXIT_SUCCESS;
}
代码说明
-
读取DICOM数据：使用
vtkDICOMImageReader读取DICOM格式的脑部图像数据。 -
轮廓过滤器：使用
vtkOutlineFilter创建数据的轮廓，以便更好地可视化数据的边界。 -
体绘制转移函数：使用
vtkColorTransferFunction定义不同灰度值的颜色映射，例如肌肉和头骨骼的不同颜色。 -
体绘制属性：使用
vtkVolumeProperty设置体绘制的属性，包括颜色和透明度。 -
体绘制映射器：使用
vtkVolumeRayCastMapper进行体绘制的映射。 -
创建体绘制体积：将映射器和属性应用于体绘制体积。
-
渲染和交互：使用
vtkRenderWindow和vtkRenderWindowInteractor进行渲染和交互。
编译和运行
确保你已经安装了VTK库，并正确配置了开发环境。编译和运行代码时，需要提供DICOM数据目录作为命令行参数。
g++ -std=c++11 -o brain_volume_rendering brain_volume_rendering.cpp -lvtkCommonCore -lvtkCommonDataModel -lvtkIOXML -lvtkIOLegacy -lvtkRenderingCore -lvtkRenderingOpenGL2 -lvtkInteractionStyle -lvtkDICOM -lvtkFiltersSources -lvtkFiltersGeneral -lvtkVolumeRendering
./brain_volume_rendering /path/to/dicom/directory
注意事项
- 阈值和颜色映射需要根据具体的医学图像数据和组织特性进行调整。
- 体绘制技术可能对计算资源要求较高，根据硬件性能调整图像质量和分辨率。
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