VTK_Learning_三维图像切片（一）

梦里梦外; 2023-06-28 11:27 2阅读 0赞

# 1.三维图像切片提取 #

> 切片是指三维图像中的一个切面对应的图像。切面可以是过图像内部一点且平行于XY、YZ、XZ平面的平面，也可以是任意的过三维图像内部一点任意方向的平面。通过提取切片可以方便的浏览和分析图像内部组织结构，是医学图像浏览软件中的一个重要的功能。在VTK中vtkImageReslice类实现图像切片提取功能。
> 
> 下面是切片提取的代码：
> 
>     #include <vtkAutoInit.h>
>     VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2);
>      
>     #include <vtkSmartPointer.h>
>     #include <vtkImageData.h>
>     #include <vtkMetaImageReader.h>
>     #include <vtkMatrix4x4.h> //
>     #include <vtkImageReslice.h>
>     #include <vtkLookupTable.h>
>     #include <vtkImageMapToColors.h>
>     #include <vtkImageActor.h>
>     #include <vtkRenderer.h>
>     #include <vtkRenderWindow.h>
>     #include <vtkRenderWindowInteractor.h>
>     #include <vtkInteractorStyleImage.h>
>     
>     
>     int main(int argc, char *argv[])
>     {
>     	vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader> reader = vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader>::New(); //创建读取dicom图片指针对象
>     	reader->SetDirectoryName("D:/workSpace/DICM/sunguihua/SGH"); //设置医学图像文件夹路径
>     	reader->SetDataByteOrderToLittleEndian();
>     	reader->Update();
>     	cout << "读取数据完成" << endl;
>     
>     
>     	int extent[6];
>     	double spacing[3];
>     	double origin[3];
>     
>     	reader->GetOutput()->GetExtent(extent);
>     	reader->GetOutput()->GetSpacing(spacing);
>     	reader->GetOutput()->GetOrigin(origin);
>     
>     	double center[3];
>     	center[0] = origin[0] + spacing[0] * 0.5 * (extent[0] + extent[1]);
>     	center[1] = origin[1] + spacing[1] * 0.5 * (extent[2] + extent[3]);
>     	center[2] = origin[2] + spacing[2] * 0.5 * (extent[4] + extent[5]);
>     	//*****************************************************************//
>     	static double axialElements[16] = {
>     		1, 0, 0, 0,
>     		0, 1, 0, 0,
>     		0, 0, 1, 0,
>     		0, 0, 0, 1
>     	};
>     
>     	vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> resliceAxes =
>     		vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();
>     	resliceAxes->DeepCopy(axialElements);
>     	resliceAxes->SetElement(0, 3, center[0]);
>     	resliceAxes->SetElement(1, 3, center[1]);
>     	resliceAxes->SetElement(2, 3, center[2]);
>     
>     	vtkSmartPointer<vtkImageReslice> reslice =
>     		vtkSmartPointer<vtkImageReslice>::New();
>     	reslice->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
>     	reslice->SetOutputDimensionality(2);
>     	reslice->SetResliceAxes(resliceAxes);
>     	reslice->SetInterpolationModeToLinear();
>     	//*****************************************************************//
>     	vtkSmartPointer<vtkLookupTable> colorTable =
>     		vtkSmartPointer<vtkLookupTable>::New();
>     	colorTable->SetRange(-500, 1500);
>     	colorTable->SetValueRange(0.0, 1.0);
>     	colorTable->SetSaturationRange(0.0, 0.0);
>     	colorTable->SetRampToLinear();
>     	colorTable->Build();
>     	vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors> colorMap =
>     		vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors>::New();
>     	colorMap->SetLookupTable(colorTable);
>     	colorMap->SetInputConnection(reslice->GetOutputPort());
>     	colorMap->Update();
>     	//*****************************************************************//
>     	vtkSmartPointer<vtkImageActor> imgActor =
>     		vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();
>     	imgActor->SetInputData(colorMap->GetOutput());
>     
>     	vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer =
>     		vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
>     	renderer->AddActor(imgActor);
>     	renderer->SetBackground(0.4, 0.5, 0.6);
>     
>     	vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow =
>     		vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
>     	renderWindow->AddRenderer(renderer);
>     	renderWindow->Render();
>     	renderWindow->SetSize(640, 480);
>     	renderWindow->SetWindowName("Extract3Dslice");
>     
>     	vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
>     		vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
>     	vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> imagestyle =
>     		vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();
>     	rwi->SetInteractorStyle(imagestyle);
>     	rwi->SetRenderWindow(renderWindow);
>     	rwi->Initialize();
>     	rwi->Start();
>     
>     	return 0;
>     
>     }
> 
> 首先通过vtkMetaImageReader读取一张医学三维图像，并获取得到图像范围（extent），原点和像素间隔；由这三个参数可以计算图像的中心位置center；接下来定义了切面的变换矩阵axialElements，该矩阵的前三列分别表示x、y和z方向向量，第四列为中心点坐标；  
>

# 2.切面的定义 #

> 理解：VTK的切面，是在切面坐标系下进行的，总是垂直Z轴方向，原点位置进行切割的。因此需要把三维图像变换到切面坐标系中进行切割。
> 
>     vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> resliceAxes = vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();
>     
>     reslice->SetResliceAxes(resliceAxes);
> 
> 首先通过vtkDICOMImageReader读取一张医学三维图像，并获取得到图像范围（extent），原点和像素间隔；由这三个参数可以计算图像的中心位置center；接下来定义了切面的变换矩阵axialElements，该矩阵的前三列分别表示x、y和z方向向量，第四列为中心点坐标；
> 
> 代码中的axialElements表示切面变换矩阵与当前坐标系一致，**且切面为过中心点center，并平行于XY平面的平面（垂直Z轴），**当前，定义该切面时，也可以是其他平面，甚至是任意平面，但是必须要过图像内部点。
> 
> ## 下面给出了一个常用的变换矩阵。  ##
> 
> 提取平行于XY平面的切片：
> 
>     static double axialElements[16] = {
>     		1, 0, 0, 0,
>     		0, 1, 0, 0,
>     		0, 0, 1, 0,
>     		0, 0, 0, 1
>     	};
> 
> 提取平行于XZ平面的切片：
> 
>     static double coronalElements[16] = {
>      1, 0, 0, 0,
>      0, 0, 1, 0,
>      0,-1, 0, 0,
>      0, 0, 0, 1 };
> 
>  
> 
> 提取平行于YZ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 };
> 
> 提取斜切切片：
> 
>     static double obliqueElements[16] = {
>     1, 0, 0, 0,
>     0, 0.866025, -0.5, 0,
>     0, 0.5, 0.866025, 0,
>     0, 0, 0, 1 };
> 
> 注意：使用这些变换矩阵的时候，需要将第四列替换为切片经过图像的一个点坐标，上例中将图像的中心添加到axialElements矩阵，并通过函数SetResliceAxes设置变换矩阵，SetOutputDimensionality(2)指定输出的图像为一个二维图像；而函数SetInterpolationModeToLinear()则指定了切面提取中的差值方式为线性差值，另外该类中还提供了其他的插值方式：  
> SetInterpolationModeToNearestNeighbor()：最近邻方式  
> SetInterpolationModeToCubic()：三次线性差值  
> 设置完毕后，执行Update()即可完成切面计算。
> 
>                                                      ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODI5MzQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

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