1.管線執(zhí)行模性

請求是VTK執(zhí)行管線的一個基本操作，一個管線執(zhí)行模型由多個請求共同完成。管線建立完畢，當顯示調(diào)用一個Filter的Update()函數(shù)時，該Filter的vtkExecutive子類執(zhí)行對象會產(chǎn)生一系列請求，并在管線中傳遞。 例如，一個Writer對象執(zhí)行Update()時，會調(diào)用this->GetExecutive()->Update()來更新管線。此時，執(zhí)行對象會產(chǎn)生多個請求，并在管線中傳遞，并由vtkExecutice::ProcessRequest()進行處理。管線中處理一個Filter請求時，通常會先傳遞至其提夠數(shù)據(jù)輸入的上游Filter，待上游Filter處理完請求再在當前Filter中進行處理。執(zhí)行對象在處理請求時，通常需要算法對象的協(xié)助來完成。執(zhí)行對象會將請求發(fā)送至算法對象，并由vtkAlgorithm::ProcessRequest()進行處理。所有Filter類中都會實現(xiàn)ProcessRequest函數(shù)，并處理相關請求。與此同時，輸入/輸出管線信息對象也會傳遞到該函數(shù)中，然后根據(jù)相關的參數(shù)設置相關的處理。算法對象不允許從執(zhí)行對象中再次獲取其他信息。 因此，管線執(zhí)行流程可以這樣表述：請求首先在管線末端Filter的執(zhí)行對象中產(chǎn)生，并不斷向上游Filter進行傳遞，直至管線前端Filter。管線前端Filter的算法對象對請求進行處理，產(chǎn)生相應的數(shù)據(jù)和信息，并不斷傳遞至下游的Filter以便完成請求處理，直到完成請求的發(fā)起者。過程如下如所示：
當Filter在處理請求時，可能會根據(jù)請求來修改管線信息。如果修改輸出管線信息，則稱為向下信息流。這時，管線信息會向下游的Filter傳遞并在Mapper對象前結束。 同樣地，如果修改輸入管線信息，則稱為向上信息流。這時，管線信息會向上游Filter傳遞，直至源對象結束（如Reader）。 另外，根據(jù)不同的需要，請求會在管線中向上或者向下傳遞。VTK中請求的方向定義為vtkExecutive::RequestUpstream() 和vtkExecutive::RequestDownstream()。例如vtkDemandDrivenPipeline::UpdateData()中的數(shù)據(jù)請求，這個函數(shù)定義時就定義了傳遞方向： this->DataRequest->Set( vtkExecutive::FORWARD_DIRECTION()，vtkExecutive::RequestUpstream); 表示該請求向上游Filter傳遞。

• 向下請求方式

該請求要求Filter從輸入向輸出發(fā)送信息。 例如：一幅圖像處理Filter可能會收到一個向下請求，以獲取圖像的幾何信息。如果Filter沒有修改圖像幾何信息，則會直接將圖像幾何信息如原點、像素間隔從輸入管線信息對象復制到輸出管線信息對象中。

• 向上請求方式

該請求要求Filter從輸出向輸入發(fā)送信息。來獲取下游Filter需要的圖像區(qū)域信息，那么該Filter會直接將請求的圖像區(qū)域信息從輸出管線信息中復制至管線信息對象中。
vtkExecutive執(zhí)行對象負責產(chǎn)生請求并進行傳遞，VTK常用的有三個標準執(zhí)行對象，他們都繼承自vtkExecutive，分別是vtkDemandDrivenPipeline、vtkStreamingDrivenPipeline和vtkCompositeDataPipeline。

2. vtkDemandDrivenPipeline

類的繼承關系圖表如下：
請求關系圖如下：
該執(zhí)行對象采用一個基本的隱式命令驅動執(zhí)行模型。每個 Filter都維護一個修改時間,并記錄參數(shù)修改的時間。 而該執(zhí)行對象則跟蹤每個輸出端口信息和數(shù)據(jù)的最后生成時間。Filter執(zhí)行時, 如果輸出端口的信息和數(shù)據(jù)過時(早于 Filter的修改時間) , Filter才會執(zhí)行。該 Filter定義的請求如下所示(它們的類型都是向下請求, 即要求 Filter從輸入向輸出發(fā)送信息) 。

2.1 ComputePipeIineMTime()

請求計算 Filter的管線修改時間。這個時間是 Filter中所輸入和參數(shù)修改時間中的最大值。考慮到效率問題,該請求并沒有在 ProcessRequest()中進行處理,而是通過函數(shù) ComputePipelineMTime()。如果執(zhí)行對象或者算法對象需要修改該請求的默認實現(xiàn), 則需要覆蓋該函數(shù)。 VTK 管線中會比較管線修改時間與輸出數(shù)據(jù)修改時間, 如果輸出數(shù)據(jù)已經(jīng)過時, 才會執(zhí)行請求來完成新的數(shù)據(jù)計算 。 該函數(shù)對管線執(zhí)行非常重要, 在實現(xiàn) Filter時需要格外注意。

2.2?REQUEST_DATA_OBJECT()

請求創(chuàng)建vtkDataObject對象,并利用vtkDataObject::DATA_OBJECT()索引存儲到各個輸出端口的管線信息對象中 。 此時數(shù)據(jù)對象并沒有填充數(shù)據(jù),?數(shù)據(jù)是在REQUEST_DATA()請求中完成。該執(zhí)行對象提供了一個默認的實現(xiàn),利用每個輸端口信息対象中的vtkDataObject::DATATYPE_NAME()指定的數(shù)據(jù)類型來生成數(shù)據(jù)對象。如果 輸出端口數(shù)據(jù)類型使賴于輸入數(shù)據(jù)類型和參數(shù)設置, 那么 Filter必須重新實現(xiàn)這個請求。

2.3?REQUEST_MORMATION()

請求每個輸出端口信息對象的數(shù)據(jù)對象相關信息。例如一個圖像或者規(guī)則網(wǎng)格的原點 (vtkDataObject::ORIGIN()索引) 和間隔 (vtkDataObject::SPACElNG()索引) 。 vtkDemandDrivenPipeline 提供了一個默認的實現(xiàn),通過 DataObject::CopyInformationToPipeline( )將每個輸出端口的數(shù)據(jù)對象信息復制至相應的輸出管線信息對象中。如果存在輸入連接,則將第一個連接的管線信息復制至每個輸出管線對象中。如果源對象沒有輸入或者 Filter中需要根據(jù)輸入修改信息, 則需要重新實現(xiàn)該請求。

2.4 REQUEST_DATA()

請求對輸出端口中的數(shù)據(jù)對象賦值。輸出端口號根據(jù)vtkExecutive::FROM_OUTPUT_PORT()獲取, 該請求的處理流程如下 。
1 ) 向算法對象發(fā)送一個vtkDemandDrivenPipeline::REQUEST_DATA_NOT_GENERATED()請求,請求中包含了原REQUEST_DATA()中的所有信息。如果 Filter中部分輸出端口的數(shù)據(jù)不需要進行賦值, ?則在這些輸出端口中的管線信息對象中利用vtkDemandDrivenPipeline::DATA_NOT_GENERATED()存儲一個 int類型數(shù)值。這將通知執(zhí)行對象在處理REQUEST_DATA請求時不處理這些輸出端口 。
2)對于管線信息對象中未設置vtkDemandDrivenPipeIine::DATA_NOT_GENERATED()的輸出端口,在 DataObject::PrepareForNewData()中初始化輸出數(shù)據(jù)對象。這些數(shù)據(jù)對象在處理REQUEST_DATA_OBJECT()時創(chuàng)建,并將其初始化。調(diào)用vtkDataObject::CopyInformation FromPipeline()將管線信息復制至數(shù)據(jù)對象的信息對象中 。
3)觸發(fā)算法對象的 StartEvent消息,并清空 AbortExecute標志,將進度值標記為 0。
4)向算法對象發(fā)送REQUEST_DATA()請求。所有算法對象必須實現(xiàn)這個請求,實現(xiàn)對所有輸出管線信息對象中的數(shù)據(jù)對象賦值。這里需要排除在第一步中標記vtkDemandDriven Pipeline:: DATA_NOT_GENERATED()的輸出端口 。
5)如果AbortExecute標記未設置,則將進度值更新為1,然后觸發(fā)EndEvent消息。
6)對于管線信息對象未設置vtkDemandDrivenPipeline::DATA_NOT_GENERATED()的輸出端口, 利用vtkDataObject::DataHasBeenGenerated()標記輸出數(shù)據(jù)為生成狀態(tài) 。
7) 如果輸入連接的管線信息對象中包含了vtkDemandDrivenPipeline: RELEASE_DATA()標記,則調(diào)用vtkDataObiect::ReleaseData()來釋放該輸入連接的數(shù)據(jù)對象。

4.參看資料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3. ?張曉東, 羅火靈. VTK圖形圖像開發(fā)進階[M]. 機械工業(yè)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83：Pipeline管线执行模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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