VTK修炼之道55：图形基本操作进阶_表面重建技术（等值面提取）

1.等值面提取

等值面（线）提取是一种常用的可视化技术，常应用于医学、地质、气象等领域。例如，在医学图像处理中，由于CT、MRI等图像分辨率越来越高，虽然体绘制技术可以清晰地对数据内部结构进行可视化，但是其计算量和效率却制约了其使用。此时可通过等值面提取技术，仅提取感兴趣的一个或者几个组织轮廓，并生成网格模型以供后续的处理和研究。

根据数据类型的不同，VTK中提供了多个等值面提取类，其类图如图所示：

VTK中的等值面提取算法多基于MarchingCube算法来实现。MarchingCube是经典的移动立方体等值面提取算法。该算法是由W.E.Lorenson和H.E.Cline在1987年提出的。由于这一方法原理简单，易于实现，目前已经得到了较为广泛的应用，称为三维数据等值面生成的经典算法。等值面提取类根据数据类型的不同而有所侧重。

• vtkImageMarchingCubes:主要处理三维图像数据
• vtkMarchingCubes:主要针对规则体数据生成等值面
• vtkMarchingSquares:则是针对二维规则网格数据生成等值线
• vtkMarchingContourFilter:可以接受任何类型的数据，其内部根据数据不同生成不同的算法对象实现等值面/线的提取，具有较高的效率
• vtkContourFilter:则是一个更加通用的等值面提取类，其可以接受任意的数据类型生成等值线或等值面。

vtkDiscreteMarchingCubes继承自vtkMarchingCubes，主要针对Label图像，比如利用图像分割算法对医学图像进行分割后得到含有不同Label值得数据，每个Label对应一个组织，吐过想要得到其中一个或者几个组织的洛括模型，则可以考虑使用该类。

2.vtkMarchingCubes用于等值线提取实验

上面的几个类的使用方法基本一致，下面仅以vtkMarchingCubes为例来演示提取图像数据等值面的效果：

#include <vtkAutoInit.h>VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);#include <vtkSmartPointer.h>#include <vtkMetaImageReader.h>#include <vtkImageData.h>#include <vtkMarchingCubes.h>#include <vtkPolyDataMapper.h>#include <vtkActor.h>#include <vtkProperty.h>#include <vtkRenderer.h>#include <vtkRenderWindow.h>#include <vtkRenderWindowInteractor.h>#include <vtkInteractorStyleImage.h>#include <vtkVoxelModeller.h>int main(){vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader> reader =vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader>::New();reader->SetFileName("HeadMRVolume.mhd");reader->Update();vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes> surface =vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes>::New();surface->SetInputData(reader->GetOutput());surface->ComputeNormalsOn();surface->SetValue(0, 100);  //第0个等值面  值为：200surface->Update();//surface->GenerateValues(0, 150, 200);///////////////////////////////vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> surfMapper =vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();surfMapper->SetInputConnection(surface->GetOutputPort());vtkSmartPointer<vtkActor> surfActor =vtkSmartPointer<vtkActor>::New();surfActor->SetMapper(surfMapper);surfActor->GetProperty()->SetColor(1, 0, 0);////vtkSmartPointer<vtkRenderer> surfRender =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();surfRender->AddActor(surfActor);surfRender->SetBackground(0, 0, 0);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();rw->AddRenderer(surfRender);rw->SetSize(640, 480);rw->SetWindowName("PolyData MarchingCubes");rw->Render();vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> style =vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();rwi->SetInteractorStyle(style);rwi->SetRenderWindow(rw);rwi->Initialize();rwi->Start();return 0;}

首先通过一个reader对象来读取一幅图像，并将输入到vtkMarchingCubes中，提取等值面时，最重要的是要设置等值面的数值，SetValue()函数用于设置等值面的值，其第一个参数表示等值面的序号，因此可以通过这个函数设置多个等值面值来提取多个等值面。另外我们也可以通过GenerateValues提取多个等值面。

void GenerateValues(int numContours,double range[2]);void GenerateValues(int numContours, double rangStart, double rangeEnd);

其中，numContour为生成等值面的个数，range表示获取等势面数值的范围。

其实，这里面还有一个求取法向量的过程，我们可能会感到比较奇怪？？！

通过前面分析的内容，我们知道，法向量可以提高渲染质量。

3. cannot convert parameter 1 from 'vtkImageData *' to 'vtkDataObject *'

在vtkuser里看到有人提问了。
解决方法很简单：
增加头文件：
#include "vtkImageData.h"即可

4.一直以来未解决的问题

貌似一直以来除了我，没有人遇到过啊？？？其实在32bit平台上也没有遇到过。。。继续吧。。。

5.参看资料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3.  张晓东, 罗火灵. VTK图形图像开发进阶[M]. 机械工业出版社, 2015.