使用Qt Creator開發(fā)VTK

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VTK應(yīng)用系列：非常強(qiáng)大！非常善良

05-VTK在圖像處理中的應(yīng)用(1)

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VTK概述

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?VTK(visualization toolkit)，直譯為可視化工具包，主要用于醫(yī)學(xué)圖像重建，帶有部分圖像處理功能。屬于科學(xué)性數(shù)據(jù)分析三維成像的函數(shù)庫。

1.1 ? vtk歷史：

? ? ? ? VTK最早是作為Prentice Hall出版的"TheVisualization Toolkit: An Object-Oriented Approach to 3DGraphics"一書的附件釋出，該書及其軟件是由奇異研發(fā)部Corporate R&D的三位研究人員：WillSchroeder、Ken Martin與Bill Lorensen用其閑暇時(shí)間合作。主要用于三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理和可視化。

1.2 ? vtk簡介：

? ? ? ? Vtk是在面向?qū)ο笤淼幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，它的內(nèi)核是用C++構(gòu)建的，包含有大約250,000行代碼，2000多個(gè)類，還包含有幾個(gè)轉(zhuǎn)換界面，因此也可以自由的通過Java，Tcl/Tk和Python各種語言使用vtk。

? ? ? ?雖然vtk被NA-Mic（美國國家醫(yī)學(xué)影像計(jì)算聯(lián)盟）列為關(guān)鍵計(jì)算工具，vtk在醫(yī)學(xué)核試驗(yàn)的研究中也起到重大作用，但是vtk也運(yùn)用于其他領(lǐng)域，地理信息，建筑學(xué)，氣象學(xué)，航空航天等領(lǐng)域的逼真三維效果圖的實(shí)現(xiàn)也都能用vtk解決。

1.3 ?與其他三維引擎對比：

? ? ? vtk 更加靈活，封裝了c++和OpenGL的代碼，簡化編程。當(dāng)vtk需要精確實(shí)現(xiàn)曲面時(shí)也需要用到OpenGL及c++完善效果。和其他三維引擎繪圖不同的是更加注重對數(shù)據(jù)分析處理后的可視化，而osg，ogre等都是基于場景的繪制。Vtk主要用于科學(xué)計(jì)算可視化領(lǐng)域，osg主要用于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。

2 vtk流程

vtk模式是基于pipeline設(shè)計(jì)模式，流線型執(zhí)行數(shù)據(jù)流。

Two segment：可視化管線和圖形化管線

可視化管線：source->[多個(gè)filter]形象的說是數(shù)據(jù)在可視化管線中流動(dòng)，然后用圖顯示出數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)以原始的形式變換成圖元形式（vtk內(nèi)部定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，形成數(shù)據(jù)集）最后以圖形形式表現(xiàn)。

圖形化管線：actor（prop對象的子類）->render->renderWindow->renderWindowInteractor

? ? ?可視化管線輸出的是可被繪制的幾何體，圖形模型主要是對幾何體進(jìn)行繪制，需要一個(gè)接口將兩個(gè)管線連接起來，就是mapper對象。

4 ?vtk簡單對象

vtk的數(shù)據(jù)處理方式將數(shù)據(jù)分為數(shù)據(jù)對象和處理對象。

其中源對象、過濾器對象（可選）、映射器對象?、繪制器對象、繪制窗口為處理對象，?Props對象為數(shù)據(jù)對象（vtk中數(shù)據(jù)都是由數(shù)據(jù)對象表示的，數(shù)據(jù)對象是數(shù)據(jù)的集合），映射器對象是可視化模型和圖形模型的接口。

1、源對象

?????? 數(shù)據(jù)生成的源頭，數(shù)據(jù)來源主要包括從磁盤讀取數(shù)據(jù)文件，如VTK所支持的各種格式文件生成數(shù)據(jù)源對象，這種源對象被稱為讀源對象，或者利用數(shù)學(xué)方法生成源對象，如利用多個(gè)四邊形構(gòu)建一個(gè)圓柱體，這種對象被稱為程序源對象。

2、過濾器對象

????? 對源對象進(jìn)行處理，生成新的數(shù)據(jù)集輸出。

3、映射器對象

???? 映射器對象主要作用是將可視化模型生成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到圖形模型進(jìn)行繪制，或者以磁盤文件的形式進(jìn)行輸出。

5 ?演示例子

[cpp] view plaincopyprint?
#include<vtkSmartPointer.h> #include<vtkCylinderSource.h> #include<vtkPolyDataMapper.h> #include<vtkActor.h> #include<vtkProperty.h> #include<vtkRenderer.h> #include<vtkRenderWindow.h> #include<vtkRenderWindowInteractor.h> int main(int, char *[]) { vtkSmartPointer<vtkCylinderSource>source = vtkSmartPointer<vtkCylinderSource>::New();//創(chuàng)建一個(gè)source對象 source->SetResolution(16); //設(shè)置source屬性 source->Update(); vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New(); //創(chuàng)建映射對象 mapper->SetInputConnection(source->GetOutputPort()); //將source的流出變成mapper的流入 vtkSmartPointer<vtkActor>cylinder = vtkSmartPointer<vtkActor>::New(); //創(chuàng)建一個(gè)演員對象 cylinder->SetMapper(mapper); //設(shè)置演員對象的屬性 cylinder->SetPosition(10,2,4); cylinder->GetProperty()->SetColor(1,1,0); cylinder->RotateWXYZ(30,1,1,1); vtkSmartPointer<vtkRenderer>render = //創(chuàng)建渲染對象 vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New(); vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>renwin = //創(chuàng)建渲染窗口 vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New(); renwin->AddRenderer(render); //在渲染窗口添加渲染場景。一個(gè)窗口可以添加多個(gè)場景 vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>iren = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New(); render->AddActor(cylinder); //在渲染對象上添加actor或其他prop（比如相機(jī)，光照） iren->SetRenderWindow(renwin); //將渲染窗口設(shè)置交互屬性對象 renwin->Render(); //啟動(dòng)渲染 iren->Start(); //啟動(dòng)交互 returnEXIT_SUCCESS; }

6 ? vtk可視化執(zhí)行管線的解釋

? ? ? ?

? ? ? ?首先數(shù)據(jù)流執(zhí)行的原則是上游對象輸出的數(shù)據(jù)類型和下游對象輸入的數(shù)據(jù)類型要一致，注意輸入輸出數(shù)據(jù)之間的匹配問題，如果不一致，執(zhí)行管線就不能正常運(yùn)行。

? ? ? ?構(gòu)建好可視化管線后，構(gòu)成可視化管線的各個(gè)對象對數(shù)據(jù)的處理過程，成為可視化管線的執(zhí)行，當(dāng)管線中的過程對象或數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，可視化管線都要重新執(zhí)行，為了保證管線的執(zhí)行效率，管線在執(zhí)行過程中必須保持處理對象的同步，VTK采用隱式執(zhí)行的方式保持同步。

隱式執(zhí)行包含兩個(gè)互逆的過程：

1.??????Execute()：source->filter->mapper

當(dāng)可視化管線中的對象創(chuàng)建時(shí)間發(fā)生改變，表示對象已經(jīng)更新了，這時(shí)執(zhí)行了execute()

2.??????update(): mapper-->filter->source

當(dāng)renderWindowàRender()發(fā)出繪制請求，actor對象將繪制信息給mapper，管線開始執(zhí)行，然后mapper、filter、source對象依次調(diào)用upDate()方法，源對象調(diào)用了update()方法后，開始比較當(dāng)前修改時(shí)間和最后執(zhí)行時(shí)間，如果當(dāng)前被修改的時(shí)間比最后執(zhí)行的時(shí)間新，則執(zhí)行execute()，filter對象和mapper對象比較他們的修改時(shí)間和最后執(zhí)行的時(shí)間，根據(jù)比較結(jié)果看是否需要調(diào)用execute()。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的VTK资料收集的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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