VTK教程系列：VTK基礎及應用開發教程

VTK附帶的程序示例中大可能是基於控制檯的，做爲可視化開發工具包，VTK也能夠與不少流行的GUI開發工具整合，好比MFC、Qt(題外話：Qt已經被Digia從諾基亞手中收購了，Qt如今的連接是： http://qt-project.org/，也有已經編譯好的版本： http://code.google.com/p/qt-msvc-installer/downloads/list直接下載安裝。可能由於大學課程裏會教授MFC的內容，一些非計算機專業的會偏向於採用MFC，我的以爲，對於非計算機專業而言，若是必定要選擇一種GUI工具作開發的話，建議用Qt，容易上手，學習週期短)、FLTK( http://www.fltk.org/，FLTK也是跨平臺的，是一種比較輕便的GUI工具，VTK官方發佈版本沒有提供對FLTK的接口，但能夠藉助類 vtkFlRenderWindowInteractor，來實現VTK與FLTK的整合)等等，VTK的源碼目錄裏(VTK-5.10\Examples\GUI)包含有VTK與Qt、MFC、Tcl等工具的整合。考慮到VTK對Qt的特殊照顧(VTK提供了不少針對Qt的類能夠很是方便地與Qt整合)，以及Qt自身的一些性質(如易用性、跨平臺等)，咱們參考了VTK自帶的一些例子，給出了VTK與Qt整合的詳細步驟。

1. CMakeLists.txt文件

咱們已經知道了VTK工程的管理是用CMake的，而Qt自身有qmake工具，若是對於一些小工程而言，單純的Qt程序用qmake來構建工程，確實很方便，但若是隨着工程複雜度的增長以及工程依賴其餘的函數庫時，使用CMake來管理工程或許是一個明智的選擇。並且隨着你對CMake語法的瞭解，你會發現用CMake來管理工程是一件很是棒的事情。

咱們先看看對於單純的Qt工程，怎麼來寫CMakeLists.txt腳本文件。

1.1 用CMake來管理Qt工程

官方對於這個話題給出的解釋在這裏。咱們引用一下這篇博文的圖，而後給出每句CMakeLists.txt腳本的註釋，結合這個圖以及腳本的註釋，相信你應該能明白了。

[plain]view plaincopy 
    
 #----------------------------------------------  
 # 下面這兩行，沒什麼好解釋的  
 cmake_minimum_required( VERSION 2.8 )  
 project( YourProjectName )  
    
 #----------------------------------------------  
 # 下面這兩行，也沒什麼好解釋的  
 find_package( Qt4 REQUIRED )  
 include( ${QT_USE_FILE} )  
    
 #----------------------------------------------  
 # 程序全部源文件。<TODO:在此處添加源文件>  
 # 定義變量Project_SRCS，其值爲所列的文件列表  
 SET( Project_SRCS  
     main.cpp  
   )  
    
 #----------------------------------------------  
 # 程序全部UI文件。<TODO:在此處添加UI文件>  
 # 定義變量Project_UIS，其值爲所列的文件列表  
 SET( Project_UIS  
     YourQtWindows.ui  
 )  
    
 #----------------------------------------------  
 # 全部包含Q_OBJECT的頭文件。<TODO:在此處添加頭文件>  
 # 定義變量Project_MOC_HDRS，其值爲所列的文件列表  
 SET( Project_MOC_HDRS  
     YourQtProjectFiles.h  
 )  
    
 #-----------------------------------------------  
 # 經過Qt的uic.exe生成UI文件對應的ui_XXXX.h文件  
 # 將生成的ui_XXXX.h文件放在變量Project_UIS_H裏，  
 # QT4_WRAP_UI就是幹這個事情。  
 QT4_WRAP_UI( Project_UIS_H ${Project_UIS} )  
    
 #-----------------------------------------------  
 # 經過Qt的moc.exe生成包含Q_OBJECT的頭文件對應的  
 # moc_XXXX.cxx文件，將生成的moc_XXXX.cxx文件放在  
 # 變量Project_MOC_SRCS裏。QT4_WRAP_CPP就是幹這個事情。  
 QT4_WRAP_CPP( Project_MOC_SRCS ${Project_MOC_HDRS} )  
    
 #-----------------------------------------------  
 # Qt的MOC和UIC程序生成的moc_XXXX.cxx和ui_XXXX.h  
 # 等文件是存放在CMake的「Where to build the binaries"  
 # 裏指定的目錄裏，因此必須都這些路徑包含進來。  
 INCLUDE_DIRECTORIES( ${Project_SOURCE_DIR}  
                      ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}  
                    )  
    
 #-----------------------------------------------                            
 # Qt程序若是有資源文件(*.qrc)，要包含資源文件，  
 # 而後用Qt的rcc.exe生成相應的qrc_XXXX.cpp文件。  
 # QT4_ADD_RESOURCES就是幹這個事情。  
 SET( Project_RCCS YourProject.qrc)  
 QT4_ADD_RESOURCES( Project_RCC_SRCS ${Project_RCCS})  
    
 #-----------------------------------------------  
 # 根據程序的cpp文件、頭文件以及中間生成的ui_XXXX.h、  
 # moc_XXXX.cxx、qrc_XXXX.cxx等生成可執行文件，並連接  
 # Qt的動態庫(Qt的動態庫都定義在QT_LIBRARIES變量裏了)  
 ADD_EXECUTABLE( YourProjectName  
                 ${Project_SRCS}  
                 ${Project_UIS_H}  
                 ${Project_MOC_SRCS}  
                 ${Project_RCC_SRCS}                             
               )  
 TARGET_LINK_LIBRARIES ( YourProjectName ${QT_LIBRARIES} )  

1.2 用CMake來管理Qt與VTK工程

咱們在上面的基礎上添加VTK相關的CMake腳本文件，以下：

[plain]view plaincopy 
    
 #----------------------------------------------------------------------------------  
 cmake_minimum_required( VERSION 2.8 )  
 project( CombineQtAndVTK )  
    
 #----------------------------------------------------------------------------------  
 find_package( VTK REQUIRED )  
 find_package( Qt4 REQUIRED )  
    
 include( ${VTK_USE_FILE} )  
 include( ${QT_USE_FILE} )  
    
 #----------------------------------------------------------------------------------  
 SET( PROJECT_SRCS  
     main.cpp  
     ProjectMainWindow.cpp  
     )  
    
 SET( PROJECT_UIS  
     ProjectMainWindow.ui  
 )  
    
 SET( PROJECT_MOC_HDRS  
   ProjectMainWindow.h  
 )  
    
 #----------------------------------------------------------------------------------  
 QT4_WRAP_UI( PROJECT_UIS_H  
              ${PROJECT_UIS}  
            )  
    
 QT4_WRAP_CPP( PROJECT_MOC_SRCS  
               ${PROJECT_MOC_HDRS}  
             )  
    
 #----------------------------------------------------------------------------------  
 INCLUDE_DIRECTORIES( ${PROJECT_SOURCE_DIR}  
                      ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}  
                      ${VTK_DIR}  
                    )  
    
 ADD_EXECUTABLE( CombineQtAndVTK  
                 ${PROJECT_SRCS}  
                 ${PROJECT_UIS_H}  
                 ${PROJECT_MOC_SRCS}  
               )  
    
 TARGET_LINK_LIBRARIES ( CombineQtAndVTK  
   ${VTK_LIBRARIES}  
   QVTK  
   )  

以上的腳本除了紅色字體標註的跟1.1註釋的不太像以外，其餘的都同樣，再也不解釋。

1.3 CMake腳本里增長工程環境變量的加載

不少非計算機專業的用戶在使用VTK進行編程時，常常會碰到相似下圖所示的一些錯誤。

碰到這樣的錯誤之後，可能不少用戶就不知道怎麼處理了，其實上面的提示信息已經寫得很是清楚了，就是缺乏「vtkCommon.dll」文件。可是又有人會說：個人電腦裏明明有這個文件存在啊，爲何會找不到呢？

通常的解決方法多是：

方法一：將缺乏的dll文件所有拷貝的工程的Debug或者Release目錄下(拷貝的時候要注意你編譯的VTK是Debug版本的仍是Release版本的，若是拷錯的話，又會出現其餘不可預知的錯誤了)。可是這個方法是你每建一個工程，運行工程以前得把缺乏的動態庫文件又要拷貝過去，若是你不嫌麻煩的話，能夠採用。

方法二：將缺乏的dll文件所有拷貝到Windows系統的目錄下，即C:\Windows\system32或者C:\Windows\system目錄下，這個方法是你拷貝一次，之後再基於你拷貝的VTK動態庫的工程運行的時候問題都解決了。但它一樣有一個問題，假如你電腦裏的VTK升級成別的版本，從新編譯了一份動態庫，或者是同時在你電腦裏編譯了好幾個版本的VTK，這個時候就有點凌亂了。

爲何這兩種方法均可以解決問題？原來動態編譯的程序在啓動的時候，會搜索程序所在的目錄以及系統環境變量PATH所列的目錄，若是這些目錄有該程序須要的動態庫時，就加載它們，若是沒有，就提示沒法加載相應動態庫的錯誤。

能夠在工程的CMakeLists.txt文件裏添加一些腳本，把系統的PATH環境變量做一些更改，在工程啓動以前加載這些環境變量。也就是(在工程的CMakeLists.txt最後添加)：

[plain]view plaincopy 
    
 #-----------------------------------------------------------------------------------  
 # Construct a list of paths containing runtime directories for project applications on Windows  
 set(PROJECT_RUNTIME_PATH  "${VTK_LIBRARY_DIRS}/@VS_BUILD_TYPE@;  
 ${CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY}/@VS_BUILD_TYPE@"  
     )  
 if(QT4_FOUND)  
   set(PROJECT_RUNTIME_PATH "${PROJECT_RUNTIME_PATH};${QT_LIBRARY_DIR}/../bin")  
 endif()  
    
 include(CreateWindowsBatchScript.cmake)  
    
 # If we are under Windows, create two batch files which correctly  
 # set up the environment for the application and for Visual Studio  
 if(WIN32)  
   set(VS_SOLUTION_FILE "${PROJECT_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.sln")  
   foreach(VS_BUILD_TYPE debug release)  
     CreateWindowsBatchScript("${CMAKE_SOURCE_DIR}/StartVS.bat.in"  
       ${PROJECT_BINARY_DIR}/StartVS_${VS_BUILD_TYPE}.bat  
       ${VS_BUILD_TYPE})  
   endforeach()  
 endif(WIN32)  

以上的腳本也不是特別複雜，但提到了兩個文件：CreateWindowsBatchScript.cmake以及 StartVS.bat.in。這兩個文件的內容分別是：

CreateWindowsBatchScript.cmake：

[plain]view plaincopy 
    
 function(CreateWindowsBatchScript in out build_type)  
   if(VTK_DIR)  
     set(VTK_BIN_DIR "${VTK_DIR}/bin/${build_type}")  
   else()  
     set(VTK_BIN_DIR)  
   endif()  
    
   set(VS_BUILD_TYPE ${build_type})  
   configure_file(${in} ${out} @ONLY)  
   # substitute again  
   configure_file(${out} ${out} @ONLY)  
 endfunction()  

StartVS.bat.in：

[plain]view plaincopy 
    
 @set CL=/D_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE /D_CRT_NONSTDC_NO_DEPRECATE  
 @set LINK=/LARGEADDRESSAWARE  
    
 PATH=@PROJECT_RUNTIME_PATH@;%PATH%  
 "@VS_SOLUTION_FILE@"  

將工程經過CMake的configure->generate之後，便可生成StartVS_debug.bat和StartVS_release.bat兩個腳本文件。若是你要編譯、運行Debug版本的工程，即雙擊StartVS_debug.bat文件打開對應的工程，同理，Release版本的也同樣。一旦按這種方式打開相應的工程，就不用再擔憂相似「沒法加載***.dll文件」的錯誤了。若是你的程序還增長了ITK等函數庫，也能夠照着上面的腳本做相應的修改。

注意：使用時將CreateWindowsBatchScript.cmake和StartVS.bat.in兩個文件與工程的CMakeLists.txt放在同一級目錄裏。即相似下圖的目錄結構：

2. 用 QVTKWidget整合Qt&VTK

Qt與VTK的整合可使用VTK提供的類QVTKWidget，看這個類名就知道這個類其實就是一個Qt裏的Widget (QVTKWidget派生自QWidget)，因此能夠把它看成普通的Qt裏的Widget來使用，甚至能夠在Qt Designer裏像Qt的其餘標準控件同樣拖來拖去。

2.1 在Qt Designer裏集成

要實現QVTKWidget在Qt Designer裏像Qt的其餘標準控件同樣拖來拖去，須要把編譯生成的QVTKWidgetPlugin.dll/QVTKWidgetPlugin.lib(Release版本)複製到Qt的安裝目錄裏的plugins\designer目錄下。完了之後，你會在Qt Designer裏面看到以下的控件：

2.2 讀入一幅圖像，並在Qt界面上顯示

接下來，咱們來完成一個小功能，就是讀入一幅JPG圖像，而後在Qt界面上，用VTK來顯示。功能很是簡單，程序也很是簡單。上代碼：

ProjectMainWindow.h:

[cpp]view plaincopy 
    
 #ifndef Project_MainWindow_H  
 #define Project_MainWindow_H  
    
 #include <QMainWindow>  
 #include "ui_ProjectMainWindow.h"  
    
 #include <vtkSmartPointer.h>  
    
 class vtkImageViewer2;  
 class vtkRenderer;  
    
    
 class ProjectMainWindow : public QMainWindow, public Ui::ProjectMainWindow  
 {  
        Q_OBJECT  
    
 public:  
        ProjectMainWindow();  
        ~ProjectMainWindow();  
    
 private slots:  
        //響應打開圖像文件的槽函數  
        void onOpenSlot();  
    
 private:  
        vtkSmartPointer< vtkImageViewer2 > m_pImageViewer;  
        vtkSmartPointer< vtkRenderer > m_pRenderder;  
 };  
    
 #endif  

ProjectMainWindow.cpp:

[cpp]view plaincopy 
    
 #include "ProjectMainWindow.h"  
    
 #include <QFileDialog>  
 #include <QDir>  
    
 #include <vtkRenderWindow.h>  
 #include <vtkRenderer.h>  
 #include <vtkImageViewer2.h>  
 #include <QVTKWidget.h>  
 #include <vtkJPEGReader.h>  
 #include <vtkImageActor.h>  
    
 ProjectMainWindow::ProjectMainWindow()  
 {  
        setupUi(this);  
    
        m_pImageViewer  = vtkSmartPointer< vtkImageViewer2 >::New();  
        m_pRenderder      = vtkSmartPointer< vtkRenderer >::New();  
    
        // 設置m_QVTKWidget的渲染器  
        m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->AddRenderer(m_pRenderder);  
    
        //鏈接打開的信號與相應的槽  
        connect( m_OpenAction, SIGNAL( triggered() ), this, SLOT( onOpenSlot() ) );  
 }  
    
 ProjectMainWindow::~ProjectMainWindow()  
 {  
 }  
    
 void ProjectMainWindow::onOpenSlot()  
 {  
        QString filter;  
        filter = "JPEG image file (*.jpg *.jpeg)";  
    
        QDir dir;  
        QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName( this,   
                                  QString(tr("打開圖像")), dir.absolutePath() , filter );  
        if ( fileName.isEmpty() == true ) return;  
    
        // 支持帶中文路徑的讀取  
        QByteArray ba = fileName.toLocal8Bit();  
        const char *fileName_str = ba.data();  
    
        // 用vtkJPEGReader讀取JPG圖像  
        vtkSmartPointer<vtkJPEGReader> reader = vtkSmartPointer<vtkJPEGReader>::New();  
        reader->SetFileName(fileName_str);  
    
        // 將reader的輸出做爲m_pImageViewer的輸入，並設置m_pImageViewer與渲染器m_pRenderer的關聯  
        m_pImageViewer->SetInput(reader->GetOutput());  
        m_pImageViewer->UpdateDisplayExtent();  
        m_pImageViewer->SetRenderWindow(m_QVTKWidget->GetRenderWindow());  
        m_pImageViewer->SetRenderer(m_pRenderder);  
        m_pImageViewer->SetupInteractor(m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->GetInteractor());  
        m_pImageViewer->SetSliceOrientationToXY(); //默認就是這個方向的  
        m_pImageViewer->GetImageActor()->InterpolateOff();  
        m_pRenderder->ResetCamera();  
        m_pRenderder->DrawOn();  
        m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->Render();  
 }  

程序運行結果：

2.3 用vtkEventQtSlotConnect實現VTK事件與Qt槽的鏈接

類vtkEventQtSlotConnect能夠實現VTK的事件與Qt的槽函數的鏈接，VTK的事件主要在vtkCommand.h文件裏定義，包括鼠標單擊、鼠標雙擊、鼠標移動等等，如：

vtkCommand::ProgressEvent

vtkCommand::ErrorEvent

vtkCommand::WarningEvent

vtkCommand::PickEvent

vtkCommand::StartPickEvent

vtkCommand::EndPickEvent

vtkCommand::CharEvent

vtkCommand::KeyPressEvent

vtkCommand::KeyReleaseEvent

vtkCommand::LeftButtonPressEvent

vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent

vtkCommand::MouseMoveEvent

……

具體的代碼實現：

[cpp]view plaincopy 
    
 private slots:  
        //響應鼠標移動的消息，實時輸出鼠標的當前位置  
        void updateCoords(vtkObject* obj);  
    
 private:  
        vtkEventQtSlotConnect* m_Connections;  

源文件：

[cpp]view plaincopy 
    
 //構造函數裏：  
        m_Connections = vtkEventQtSlotConnect::New();  
        m_Connections->Connect(m_QVTKWidget->GetRenderWindow()->GetInteractor(),  
               vtkCommand::MouseMoveEvent,  
               this,  
               SLOT(updateCoords(vtkObject*)));  
    
 //槽函數的實現  
 void ProjectMainWindow::updateCoords(vtkObject* obj)  
 {  
        // 獲取交互器  
        vtkRenderWindowInteractor* iren = vtkRenderWindowInteractor::SafeDownCast(obj);  
    
        // 獲取鼠標的當前位置  
        int event_pos[2];  
        iren->GetEventPosition(event_pos);  
    
        QString str;  
        str.sprintf("x=%d : y=%d", event_pos[0], event_pos[1]);  
        m_StatusBar->showMessage(str);  
 }  

程序運行結果：

示例代碼及該博文文檔下載地址：http://download.csdn.net/detail/www_doling_net/5137375

（3）二維圖像處理：05-VTK在圖像處理中的應用(4)

分類： VTK系列教程 2013-01-29 10:31 948人閱讀評論(4) 收藏舉報

 
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5.7 區域提取

5.7.1 提取感興趣區域

感興趣區域（Volum of Interest）是指圖像內部的一個子區域。在VTK中vtkExtractVOI類實現由用戶指定的區域範圍提取圖像的子圖像。該Filter的輸入和輸出都是一個vtkImageData，所以其結果能夠直接做爲圖像保存。

1: vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader =

2: vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New();

3: reader->SetFileName ( "lena.bmp" );

4: reader->Update();

6: int dims[3];

7: reader->GetOutput()->GetDimensions(dims);

9: vtkSmartPointer<vtkExtractVOI> extractVOI =

10: vtkSmartPointer<vtkExtractVOI>::New();

11: extractVOI->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

12: extractVOI->SetVOI(dims[0]/4.,3.*dims[0]/4.,dims[1]/4.,3.*dims[1]/4., 0, 0);

13: extractVOI->Update();

上例代碼實現了提取一副圖像的子區域。首先讀取一個圖像，並獲取圖像的維數。而後定義vtkExtractVOI對象，該對象接收兩個輸入一個是圖像數據，第二個是區域大小。設置區域大小的函數原型：

void SetVOI(int _arg1, int _arg2, int _arg3, int _arg4, int _arg5, int _arg6)

void SetVOI(int _arg[])

其參數是提取的區域各個方向的大小，共6個參數，依次表示x方向最小值，x方向最大值，y方向最小值，y方向最大值，z方向最小值和z方向最大值。上例中因爲讀取的是二維圖像，所以z方向的區域爲[0,0]，而在x方向範圍爲[ dims[0]/4 , 3*dims[0]/4 ]，y方向範圍爲[ dims[1]/4 , 3*dims[1]/4 ]，即提取圖像原圖中間1/4圖像。執行結果以下：

圖5.18 提取感興趣區域

5.7.2 三維圖像切片提取

切片是指三維圖像中的一個切面對應的圖像。切面能夠是過圖像內部一點且平行於XY、YZ、XZ平面的平面，也能夠是任意的過三維圖像內部一點任意方向的平面。經過提取切片能夠方便的瀏覽和分析圖像內部組織結構，是醫學圖像瀏覽軟件中的一個重要的功能。在VTK中vtkImageReslice類實現圖像切片提取功能。下面首先看一段切片提取的代碼。

1: vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader> reader =

2: vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader>::New();

3: reader->SetFileName ( " brain.mhd" );

4: reader->Update();

6: int extent[6];

7: double spacing[3];

8: double origin[3];

10: reader->GetOutput()->GetExtent(extent);

11: reader->GetOutput()->GetSpacing(spacing);

12: reader->GetOutput()->GetOrigin(origin);

13:

14: double center[3];

15: center[0] = origin[0] + spacing[0] * 0.5 * (extent[0] + extent[1]);

16: center[1] = origin[1] + spacing[1] * 0.5 * (extent[2] + extent[3]);

17: center[2] = origin[2] + spacing[2] * 0.5 * (extent[4] + extent[5]);

18:

19: static double axialElements[16] = {

20: 1, 0, 0, 0,

21: 0, 1, 0, 0,

22: 0, 0, 1, 0,

23: 0, 0, 0, 1 };

24:

25: vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> resliceAxes =

26: vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();

27: resliceAxes->DeepCopy(axialElements);

28:

29: resliceAxes->SetElement(0, 3, center[0]);

30: resliceAxes->SetElement(1, 3, center[1]);

31: resliceAxes->SetElement(2, 3, center[2]);

32:

33:

34: vtkSmartPointer<vtkImageReslice> reslice =

35: vtkSmartPointer<vtkImageReslice>::New();

36: reslice->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

37: reslice->SetOutputDimensionality(2);

38: reslice->SetResliceAxes(resliceAxes);

39: reslice->SetInterpolationModeToLinear();

40:

41: vtkSmartPointer<vtkLookupTable> colorTable =

42: vtkSmartPointer<vtkLookupTable>::New();

43: colorTable->SetRange(0, 1000);

44: colorTable->SetValueRange(0.0, 1.0);

45: colorTable->SetSaturationRange(0.0, 0.0);

46: colorTable->SetRampToLinear();

47: colorTable->Build();

48:

49: vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors> colorMap =

50: vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors>::New();

51: colorMap->SetLookupTable(colorTable);

52: colorMap->SetInputConnection(reslice->GetOutputPort());

53:

54: vtkSmartPointer<vtkImageActor> imgActor =

55: vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();

56: imgActor->SetInput(colorMap->GetOutput());

57:

58: vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer =

59: vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();

60: renderer->AddActor(imgActor);

61: renderer->SetBackground(.4, .5, .6);

62:

63: vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow =

64: vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();

65: renderWindow->SetSize(500, 500);

66: renderWindow->AddRenderer(renderer);

67:

68: vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor =

69: vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();

70: vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> imagestyle =

71: vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();

72:

73: renderWindowInteractor->SetInteractorStyle(imagestyle);

74: renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);

75: renderWindowInteractor->Initialize();

76:

77: renderWindowInteractor->Start();

首先經過vtkMetaImageReader讀取一副醫學三維圖像，並獲取獲得圖像範圍（extent），原點和像素間隔；由這三個參數能夠計算圖像的中心位置center；接下來定義了切面的變換矩陣axialElements，該矩陣的前三列分別表示x、y和z方向向量，第四列爲中心點座標；代碼中的axialElements表示切面變換矩陣與當前座標系一致，且切面爲過中心點center，並平行於XY平面的平面。當前，定義該切面時，也能夠是其餘平面，甚至是任意平面，可是必需要過圖像內部點。下面給出了一個經常使用的變換矩陣：

static double coronalElements[16] = {

1, 0, 0, 0,

0, 0, 1, 0,

0,-1, 0, 0,

0, 0, 0, 1 }; 提取平行於XZ平面的切片

static double sagittalElements[16] = {

0, 0,-1, 0,

1, 0, 0, 0,

0,-1, 0, 0,

0, 0, 0, 1 }; 提取平行於YZ平面的切片

static double obliqueElements[16] = {

1, 0, 0, 0,

0, 0.866025, -0.5, 0,

0, 0.5, 0.866025, 0,

0, 0, 0, 1 }; 提取斜切切片

注意使用這些變換矩陣的時候，須要將第四列替換爲切片通過圖像的一個點座標，上例中將圖像的中心添加到axialElements矩陣，並經過函數SetResliceAxes設置變換矩陣，SetOutputDimensionality(2)指定輸出的圖像爲一個二維圖像；而函數SetInterpolationModeToLinear()則指定了切面提取中的差值方式爲線性差值，另外該類中還提供了其餘的差值方式：

SetInterpolationModeToNearestNeighbor()：最近鄰方式

SetInterpolationModeToCubic()：三次線性差值

設置完畢後，執行Update()便可完成切面計算。運行結果以下圖：

圖5.19 切片提取

5.7.3 擴展

學習三維圖像切面的提取後，咱們在上節的程序上作一個擴展，實現一個稍微複雜的程序——經過滑動鼠標來切換三維圖像切片，這也是醫學圖像處理軟件中一個很基本的功能。實現該功能難點是怎樣在VTK中控制鼠標來實時提取圖像切片。在前面的章節中已經介紹觀察者/命令(Observer/Command)模式，咱們也採用這種機制來實現。VTK中鼠標消息是在交互類型對象（interactorstyle）中響應，所以經過爲交互類型對象（interactorstyle）添加觀察者（observer）來監聽相應的消息，當消息觸發時，由命令模式執行相應的回調函數。閒話少說，放代碼。

1: class vtkImageInteractionCallback : public vtkCommand

2: {

3: public:

5: static vtkImageInteractionCallback *New()

6: {

7: return new vtkImageInteractionCallback;

8: }

10: vtkImageInteractionCallback()

11: {

12: this->Slicing = 0;

13: this->ImageReslice = 0;

14: this->Interactor = 0;

15: }

16:

17: void SetImageReslice(vtkImageReslice *reslice)

18: {

19: this->ImageReslice = reslice;

20: }

21:

22: vtkImageReslice *GetImageReslice()

23: {

24: return this->ImageReslice;

25: }

26:

27: void SetInteractor(vtkRenderWindowInteractor *interactor)

28: {

29: this->Interactor = interactor;

30: }

31:

32: vtkRenderWindowInteractor *GetInteractor()

33: {

34: return this->Interactor;

35: }

36:

37: virtual void Execute(vtkObject *, unsigned long event, void *)

38: {

39: vtkRenderWindowInteractor *interactor = this->GetInteractor();

40:

41: int lastPos[2];

42: interactor->GetLastEventPosition(lastPos);

43: int currPos[2];

44: interactor->GetEventPosition(currPos);

45:

46: if (event == vtkCommand::LeftButtonPressEvent)

47: {

48: this->Slicing = 1;

49: }

50: else if (event == vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent)

51: {

52: this->Slicing = 0;

53: }

54: else if (event == vtkCommand::MouseMoveEvent)

55: {

56: if (this->Slicing)

57: {

58: vtkImageReslice *reslice = this->ImageReslice;

59:

60: // Increment slice position by deltaY of mouse

61: int deltaY = lastPos[1] - currPos[1];

62:

63: reslice->Update();

64: double sliceSpacing = reslice->GetOutput()->GetSpacing()[2];

65: vtkMatrix4x4 *matrix = reslice->GetResliceAxes();

66: // move the center point that we are slicing through

67: double point[4];

68: double center[4];

69: point[0] = 0.0;

70: point[1] = 0.0;

71: point[2] = sliceSpacing * deltaY;

72: point[3] = 1.0;

73: matrix->MultiplyPoint(point, center);

74: matrix->SetElement(0, 3, center[0]);

75: matrix->SetElement(1, 3, center[1]);

76: matrix->SetElement(2, 3, center[2]);

77: interactor->Render();

78: }

79: else

80: {

81: vtkInteractorStyle *style = vtkInteractorStyle::SafeDownCast(

82: interactor->GetInteractorStyle());

83: if (style)

84: {

85: style->OnMouseMove();

86: }

87: }

88: }

89: }

90:

91: private:

92: int Slicing;

93: vtkImageReslice *ImageReslice;

94: vtkRenderWindowInteractor *Interactor;

95: };

vtkImageInteractionCallback繼承自vtkCommand類，並覆蓋父類函數Execute()。該類提供了兩個接口：SetImageReslice和SetInteractor。SetImageReslice用以設置vtkImageSlice對象，vtkImageSlice根據設置的變換矩陣提取三維圖像切片。SetInteractor用以設置vtkRenderWindowInteractor，vtkRenderWindowInteractor類對象負責每次提取切片後刷新視圖。

下面咱們重點來看一下Execute函數，該函數提供了具體的切片提取功能。在該函數裏面，主要監聽了三個消息：

vtkCommand::LeftButtonPressEvent，

vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent，

vtkCommand::MouseMoveEvent，

前兩個消息分別是鼠標左鍵的按下和彈起消息。當鼠標左鍵按下時，就設置切片提取標誌爲1，而當彈起時，將標誌置爲0。這樣在鼠標移動時，只有在肯定切片提取標誌爲1時，執行切片提取功能。

vtkCommand::MouseMoveEvent即爲鼠標移動消息。當檢測到該消息時，首先檢查切片提取標誌，當爲1時提取切片。提取切片時，須要爲vtkImageSlice對象設置變換矩陣。這裏在函數開始時，首先獲取了鼠標滑動的先後兩次點的位置lastPos和currPos。而後根據兩點的Y座標差deltaY，計算新的中心點center並變換至vtkImageSlice當前變換矩陣中，獲得變換中心點，將其設置到原來的變換矩陣matrix中，並設置到vtkImageSlice中，最後執行interactor->Render()便可不斷的根據鼠標移動刷新圖像。

Command對象定義完畢後，便可爲交互對象InteractorStyle添加觀察者，響應鼠標消息。這裏能夠在上節的程序上進行修改，前面代碼一致，只須要在最後添加以下代碼：

1: vtkSmartPointer<vtkImageInteractionCallback> callback =

2: vtkSmartPointer<vtkImageInteractionCallback>::New();

3: callback->SetImageReslice(reslice);

4: callback->SetInteractor(renderWindowInteractor);

6: imagestyle->AddObserver(vtkCommand::MouseMoveEvent, callback);

7: imagestyle->AddObserver(vtkCommand::LeftButtonPressEvent, callback);

8: imagestyle->AddObserver(vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent, callback);

10: renderWindowInteractor->Start();

這裏主要是定義了vtkImageInteractionCallback對象，並設置vtkImageSlice對象和vtkRenderWindowInteractor對象。而後爲交互對象vtkInteractorStyle添加觀察者來監控相應的消息，這裏主要是三個消息：

vtkCommand::LeftButtonPressEvent，

vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent，