1.鼠標滑動提取三維圖像切片

學習三維圖像切面的提取后，我們可以實現一個稍微復雜的程序——通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。我們采用觀察者/命令(Observer/Command)模式機制來實現。 VTK中鼠標消息是在交互類型對象（interactorstyle）中響應，因此通過為交互類型對象（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。 代碼設計如下： #include <vtkAutoInit.h> VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);#include <vtkSmartPointer.h> #include <vtkMetaImageReader.h> #include <vtkMatrix4x4.h> #include <vtkLookupTable.h> #include <vtkImageMapToColors.h> #include <vtkImageActor.h> #include <vtkRenderer.h> #include <vtkRenderWindow.h> #include <vtkRenderWindowInteractor.h> #include <vtkInteractorStyleImage.h>#include <vtkCommand.h> //建立“觀察者/命令”模式監聽鼠標消息 完成交互 #include <vtkImageReslice.h> #include <vtkImageData.h> class vtkImageInteractionCallback : public vtkCommand { public:static vtkImageInteractionCallback *New() //回調函數初始化函數{return new vtkImageInteractionCallback;}vtkImageInteractionCallback(){this->Slicing = 0;this->ImageReslice = 0;this->Interactor = 0;}void SetImageReslice(vtkImageReslice *reslice){this->ImageReslice = reslice;}vtkImageReslice *GetImageReslice(){return this->ImageReslice;}void SetInteractor(vtkRenderWindowInteractor *interactor){this->Interactor = interactor;}vtkRenderWindowInteractor *GetInteractor(){return this->Interactor;}virtual void Execute(vtkObject * ,unsigned long event,void *){vtkRenderWindowInteractor *interactor = GetInteractor();int lastPos[2];interactor->GetLastEventPosition(lastPos);int currPos[2];interactor->GetEventPosition(currPos);if (event == vtkCommand::LeftButtonPressEvent){this->Slicing = 1; //標志位 }else if (event == vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent){this->Slicing = 0; //標志位 }else if (event == vtkCommand::MouseMoveEvent){if (this->Slicing)//檢驗鼠標左鍵已經按下 正在執行操作{vtkImageReslice *reslice = this->ImageReslice;//記下鼠標Y向變化的幅值大小int deltaY = lastPos[1] - currPos[1];reslice->Update();double sliceSpacing = reslice->GetOutput()->GetSpacing()[2];vtkMatrix4x4 *matrix = reslice->GetResliceAxes();//重新定位切片需要經過的中心點double point[4];double center[4];point[0] = 0;point[1] = 0;point[2] = sliceSpacing*deltaY;point[3] = 1.0;matrix->MultiplyPoint(point, center);matrix->SetElement(0, 3, center[0]);matrix->SetElement(1, 3, center[1]);matrix->SetElement(2, 3, center[2]);interactor->Render();}else{vtkInteractorStyle *style = vtkInteractorStyle::SafeDownCast(interactor->GetInteractorStyle());if (style){style->OnMouseMove();}}}} private:int Slicing;vtkImageReslice *ImageReslice;vtkRenderWindowInteractor *Interactor; }; //**********************************************************************************// int main() {vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader> reader =vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader>::New();reader->SetFileName("brain.mhd");reader->Update();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(0, 1000);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());vtkSmartPointer<vtkImageActor> imgActor =vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();imgActor->SetInputData(colorMap->GetOutput());vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();renderer->AddActor(imgActor);renderer->SetBackground(.4, .5, .6);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();renderWindow->SetSize(500, 500);renderWindow->AddRenderer(renderer);vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> imagestyle =vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();renderWindowInteractor->SetInteractorStyle(imagestyle);renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);renderWindowInteractor->Initialize();//****************建立 觀察者-命令 模式****************//vtkSmartPointer<vtkImageInteractionCallback> callback =vtkSmartPointer<vtkImageInteractionCallback>::New();callback->SetImageReslice(reslice);callback->SetInteractor(renderWindowInteractor);imagestyle->AddObserver(vtkCommand::MouseMoveEvent, callback);imagestyle->AddObserver(vtkCommand::LeftButtonPressEvent, callback);imagestyle->AddObserver(vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent, callback);renderWindowInteractor->Start();return 0; }
vtkImageInteractionCallback繼承自vtkCommand類，并覆蓋父類函數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后刷新視圖。
下面重點看Execute函數，該函數提供了具體的切片提取功能。在該函數里面，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，就設置切片提取標志為1，而當彈起時，將標志置為0。這樣在鼠標移動時，只有在確定切片提取標志為1時，執行切片提取功能。
vtkCommand::MouseMoveEvent即為鼠標移動消息。當檢測到該消息時，首先檢查切片提取標志，當為1時提取切片。提取切片時，需要為vtkImageSlice對象設置變換矩陣。這里在函數開始時，首先獲取了鼠標滑動的前后兩次點的位置lastPos和currPos。然后根據兩點的Y坐標差deltaY，計算新的中心點center并變換至vtkImageSlice當前變換矩陣中，得到變換中心點，將其設置到原來的變換矩陣matrix中，并設置到vtkImageSlice中，最后執行interactor->Render()即可不斷的根據鼠標移動刷新圖像。

Command對象定義完畢后，即可為交互對象InteractorStyle添加觀察者，響應鼠標消息。 這里主要是定義了vtkImageInteractionCallback對象，并設置vtkImageSlice對象和vtkRenderWindowInteractor對象。然后為交互對象vtkInteractorStyle添加觀察者來監控相應的消息，這里主要是三個消息：
vtkCommand::LeftButtonPressEvent，
vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent，
vtkCommand::MouseMoveEvent，
當響應到這三個消息時，立即執行vtkImageInteractionCallback的Execute函數，以便實現切片的實時提取和更新。完成以后，運行程序，當鼠標在圖像上移動時，會發現圖像會跟著鼠標的移動而變化。

2.參看資料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3.《The Visualization Toolkit – AnObject-Oriented Approach To 3D Graphics (4th Edition)》
4. ?張曉東, 羅火靈. VTK圖形圖像開發進階[M]. 機械工業出版社, 2015.

總結

以上是生活随笔為你收集整理的VTK修炼之道27：图像基本操作_三维图像切片交互提取（回调函数、观察者-命令模式）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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