1.管線執行模性

請求是VTK執行管線的一個基本操作，一個管線執行模型由多個請求共同完成。管線建立完畢，當顯示調用一個Filter的Update()函數時，該Filter的vtkExecutive子類執行對象會產生一系列請求，并在管線中傳遞。 例如，一個Writer對象執行Update()時，會調用this->GetExecutive()->Update()來更新管線。此時，執行對象會產生多個請求，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據輸入的上游Filter，待上游Filter處理完請求再在當前Filter中進行處理。執行對象在處理請求時，通常需要算法對象的協助來完成。執行對象會將請求發送至算法對象，并由vtkAlgorithm::ProcessRequest()進行處理。所有Filter類中都會實現ProcessRequest函數，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中，然后根據相關的參數設置相關的處理。算法對象不允許從執行對象中再次獲取其他信息。 因此，管線執行流程可以這樣表述：請求首先在管線末端Filter的執行對象中產生，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，產生相應的數據和信息，并不斷傳遞至下游的Filter以便完成請求處理，直到完成請求的發起者。過程如下如所示：
當Filter在處理請求時，可能會根據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()中的數據請求，這個函數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從輸出向輸入發送信息。來獲取下游Filter需要的圖像區域信息，那么該Filter會直接將請求的圖像區域信息從輸出管線信息中復制至管線信息對象中。
vtkExecutive執行對象負責產生請求并進行傳遞，VTK常用的有三個標準執行對象，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：
該執行對象采用一個基本的隱式命令驅動執行模型。每個 Filter都維護一個修改時間,并記錄參數修改的時間。 而該執行對象則跟蹤每個輸出端口信息和數據的最后生成時間。Filter執行時, 如果輸出端口的信息和數據過時(早于 Filter的修改時間) , Filter才會執行。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 ComputePipelineMTime()。如果執行對象或者算法對象需要修改該請求的默認實現, 則需要覆蓋該函數。 VTK 管線中會比較管線修改時間與輸出數據修改時間, 如果輸出數據已經過時, 才會執行請求來完成新的數據計算 。 該函數對管線執行非常重要, 在實現 Filter時需要格外注意。

2.2?REQUEST_DATA_OBJECT()

請求創建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 。 此時數據對象并沒有填充數據,?數據是在REQUEST_DATA()請求中完成。該執行對象提供了一個默認的實現,利用每個輸端口信息対象中的vtkDataObject::DATATYPE_NAME()指定的數據類型來生成數據對象。如果 輸出端口數據類型使賴于輸入數據類型和參數設置, 那么 Filter必須重新實現這個請求。

2.3?REQUEST_MORMATION()

請求每個輸出端口信息對象的數據對象相關信息。例如一個圖像或者規則網格的原點 (vtkDataObject::ORIGIN()索引) 和間隔 (vtkDataObject::SPACElNG()索引) 。 vtkDemandDrivenPipeline 提供了一個默認的實現,通過 DataObject::CopyInformationToPipeline( )將每個輸出端口的數據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中需要根據輸入修改信息, 則需要重新實現該請求。

2.4 REQUEST_DATA()

請求對輸出端口中的數據對象賦值。輸出端口號根據vtkExecutive::FROM_OUTPUT_PORT()獲取, 該請求的處理流程如下 。
1 ) 向算法對象發送一個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據不需要進行賦值, ?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類型數值。這將通知執行對象在處理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()中初始化輸出數據對象。這些數據對象在處理REQUEST_DATA_OBJECT()時創建,并將其初始化。調用vtkDataObject::CopyInformation FromPipeline()將管線信息復制至數據對象的信息對象中 。
3)觸發算法對象的 StartEvent消息,并清空 AbortExecute標志,將進度值標記為 0。
4)向算法對象發送REQUEST_DATA()請求。所有算法對象必須實現這個請求,實現對所有輸出管線信息對象中的數據對象賦值。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()標記輸出數據為生成狀態 。
7) 如果輸入連接的管線信息對象中包含了vtkDemandDrivenPipeline: RELEASE_DATA()標記,則調用vtkDataObiect::ReleaseData()來釋放該輸入連接的數據對象。

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83：Pipeline管线执行模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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