5.6 圖像顏色映射
5.6.1 圖像灰度映射

vtkImageLuminance負責將一個RGB彩色圖像轉換為一個單組分的灰度圖像。映射公式如下：

luminance = 0.3*R + 0.59*G + 0.11*B

該公式中，R為輸入圖像的第一分量（紅色），G為第二分量（綠色），B為第三分量（藍色）。這個計算結果計算一個RGB顏色的亮度。該類的使用也比較簡單，用戶無須設置參數，代碼如下：

1: vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader = 2: vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New(); 3: reader->SetFileName ( "..\\lena.bmp" ); 4: 5: vtkSmartPointer<vtkImageLuminance> luminanceFilter = 6: vtkSmartPointer<vtkImageLuminance>::New(); 7: luminanceFilter->SetInput(reader->GetOutput()); 8: luminanceFilter->Update();

上例中讀入一副RGB彩色Lena圖像，通過vtkImageLuminance轉換為灰度圖像，執行結果如圖5.14下：

圖5.14 VTK圖像灰度映射

5.6.2 提取顏色分量

VTK中利用vtkImageExtractComponents可以方便的提取出彩色圖像的各個顏色分量，該類的使用比較簡單，只需要設置要提取的分量序號即可。下面代碼說明了怎樣提取彩色圖像的某個顏色分量。

1: vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader = 2: vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New(); 3: reader->SetFileName ( "..\\lena.bmp" ); 4: 5: vtkSmartPointer<vtkImageExtractComponents> extractRedFilter = 6: vtkSmartPointer<vtkImageExtractComponents>::New(); 7: extractRedFilter->SetInputConnection(reader->GetOutputPort()); 8: extractRedFilter->SetComponents(0); 9: extractRedFilter->Update(); 10: 11: vtkSmartPointer<vtkImageExtractComponents> extractGreenFilter = 12: vtkSmartPointer<vtkImageExtractComponents>::New(); 13: extractGreenFilter->SetInputConnection(reader->GetOutputPort()); 14: extractGreenFilter->SetComponents(1); 15: extractGreenFilter->Update(); 16: 17: vtkSmartPointer<vtkImageExtractComponents> extractBlueFilter = 18: vtkSmartPointer<vtkImageExtractComponents>::New(); 19: extractBlueFilter->SetInputConnection(reader->GetOutputPort()); 20: extractBlueFilter->SetComponents(2); 21: extractBlueFilter->Update();

代碼中定義了三個vtkImageExtractComponents對象，分別用來提取紅、綠和藍色分量圖像，函數SetComponents用來設置要提取的分量號，紅綠藍分別對應0,1和2。設置完畢后執行Update()即可得到每個一個分量部分。其輸出為vtkImageData，每一個顏色分量數據即是一個灰度圖像。下圖為提取一個彩色圖像三個分量圖像的結果：

圖5.15 提取VTK彩色圖像分量
5.6.3 圖像彩色映射

圖像彩色映射的原理是首先生成一個顏色查找表，然后根據圖像的一個標量值向顏色查找表中查找對應的顏色，并用新顏色值替代原來的像素值。VTK中vtkImageMapToColors負責圖像彩色映射，vtkLookUpTable負責生成顏色查找表。下面代碼說明了怎樣進行彩色映射。

1: vtkSmartPointer<vtkJPEGReader> reader = 2: vtkSmartPointer<vtkJPEGReader>::New(); 3: reader->SetFileName ( "G:\\Project\\VTK\\Examples\\source\\images\\lena2.jpg" ); 4: 5: vtkSmartPointer<vtkLookupTable> colorTable = 6: vtkSmartPointer<vtkLookupTable>::New(); 7: colorTable->SetRange( 0.0, 255.0 ); 8: colorTable->SetHueRange( 0.1, 0.5 ); 9: colorTable->SetValueRange( 0.6, 1.0 ); 10: colorTable->Build(); 11: 12: vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors> colorMap = 13: vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors>::New(); 14: colorMap->SetInputConnection( reader->GetOutputPort() ); 15: colorMap->SetLookupTable( colorTable ); 16: colorMap->Update();

首先讀取了一個灰度圖像，然后生成vtkLookUpTable顏色查找表。構造顏色查找表有兩種方法，一種是直接添加顏色，另一種是設置HSV顏色空間變化范圍（hue, saturation, value），然后自動生成顏色表。這里采用的是第二種方法，SetRange 設置要映射的標量數據的范圍；SetHueRange設置HSV顏色空間的Hue值范圍，最大范圍為[0,1]; SetValueRange設置HSV顏色空間的Value范圍，最大范圍為[0, 1]；設置完后，調用Build()來生成顏色查找表。接下來定義vtkImageMapToColors對象， SetLookupTable()設置相應的顏色查找表，執行Update()后，其輸出為一副彩色圖像。執行結果如下：

圖5.16 圖像彩色映射
5.6.4 顏色合成

前面我們學習了可以提取彩色的圖像的各個顏色分量，那么我們同樣也可以將灰度圖像合并成為一個彩色圖像。VTK中提供vtkImageAppendComponents類來合成彩色圖像，其輸入需要提供三個灰度圖像。下面我們來看一個實例。

1: vtkSmartPointer<vtkImageCanvasSource2D> red = 2: vtkSmartPointer<vtkImageCanvasSource2D>::New(); 3: red->SetScalarTypeToUnsignedChar(); 4: red->SetNumberOfScalarComponents(1); 5: red->SetExtent(0, 100, 0, 100, 0, 0); 6: red->SetDrawColor(0, 0, 0, 0); 7: red->FillBox(0,100,0,100); 8: red->SetDrawColor(255, 0, 0, 0); 9: red->FillBox(20,40,20,40); 10: red->Update(); 11: 12: vtkSmartPointer<vtkImageCanvasSource2D> green = 13: vtkSmartPointer<vtkImageCanvasSource2D>::New(); 14: green->SetScalarTypeToUnsignedChar(); 15: green->SetNumberOfScalarComponents(1); 16: green->SetExtent(0, 100, 0, 100, 0, 0); 17: green->SetDrawColor(0, 0, 0, 0); 18: green->FillBox(0,100,0,100); 19: green->SetDrawColor(255, 0, 0, 0); 20: green->FillBox(30,50,30,50); 21: green->Update(); 22: 23: vtkSmartPointer<vtkImageCanvasSource2D> blue = 24: vtkSmartPointer<vtkImageCanvasSource2D>::New(); 25: blue->SetScalarTypeToUnsignedChar(); 26: blue->SetNumberOfScalarComponents(1); 27: blue->SetExtent(0, 100, 0, 100, 0, 0); 28: blue->SetDrawColor(0, 0, 0, 0); 29: blue->FillBox(0,100,0,100); 30: blue->SetDrawColor(255, 0, 0, 0); 31: blue->FillBox(40,60,40,60); 32: blue->Update(); 33: 34: vtkSmartPointer<vtkImageAppendComponents> appendFilter = 35: vtkSmartPointer<vtkImageAppendComponents>::New(); 36: appendFilter->SetInputConnection(0, red->GetOutputPort()); 37: appendFilter->AddInputConnection(0, green->GetOutputPort()); 38: appendFilter->AddInputConnection(0, blue->GetOutputPort()); 39: appendFilter->Update();

上面代碼中利用vtkImageCanvasSource2D定義了3個二值圖像，每個圖像中繪制了一個白色矩形，并且三個矩形有部分重疊，然后定義vtkImageAppendComponents對象，并將三個圖像設置為vtkImageAppendComponents對象的輸入來合成圖像。合成的效果為三個圖像中對應的三個像素點像素值合成為輸出圖像的RGB像素值，如三個圖像中第100個像素的像素值分別為，255，0和0，那么該點在輸出圖像中的像素值為（255, 0, 0），顯示為紅色。本例的執行效果如下：

圖5.17 顏色合成

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總結

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