vtk类之vtkFixedPointVolumeRayCastMapper ：一个固定像素点的体数据映射器

在vtkImageData中，绘制体数据一种软实现的光线投射算法。算法可以处理所有种类的数据类型，最多四种组件。算法可以采用复合或者MIP渲染方式，并且可以与几何数据混合起来渲染。设置采样间距space可以用来加速渲染进程。此外， 对于固定点精度是15的数据中，可以执行很好的计算。该算法是多线程的，可以跨多核心处理并行扫描。

对于vtkVolumeRayCastMapper来说，该算法是一个很好的替代者。但是，对于下面几种情况该算法无法实现。

• 不能工作在等值面光线投射的情况下
• 它只能用内插值取代以前分类组合
• 它只有最大标量值MIP渲染。

VtkVolumeRayCastMapper不能用于下面2中情况，但vtkFixedPointVolumeRayCastMapper无此限制。

• 如果数据不是无符号的字符或者无符号的短整形
• 如果数据位多个组件的组合

从无符号字符类型到双精度浮点类型，该算法都可以处理。

通过创建子采样的提数据，执行跨越式的空间。在原始体数据中，4 × 4 × 4 单元的由最小，最大，并结合渐变和标志值表示。

public class FixedPointVolumeFactory
    {
        public vtkImageData ImageData { get; set; }

        public FixedPointVolumeFactory(vtkImageData imageData)
        {
            this.ImageData = imageData;
        }

        public virtual vtkVolume NewActor()
        {
            return vtkVolume.New();
        }

        public virtual List<vtkProp> MakeActors()
        {
            List<vtkProp> actors = new List<vtkProp>();
            var actor = this.NewActor();

            vtkColorTransferFunction colorTFunc = this.GenerateColorTFunc();
            vtkPiecewiseFunction opacityFunc = this.GenerateOpacityFunc();
            vtkPiecewiseFunction gradient = this.GenerateGradientFunc();

            vtkVolumeProperty volumeProperty = vtkVolumeProperty.New();
            volumeProperty.SetColor(colorTFunc);
            volumeProperty.SetScalarOpacity(opacityFunc);
            volumeProperty.SetGradientOpacity(opacityFunc);
            volumeProperty.SetInterpolationTypeToLinear();
            volumeProperty.ShadeOn();

            //成体绘制函数：
            var volumeMapper = vtkFixedPointVolumeRayCastMapper.New();
            volumeMapper.SetInput(this.ImageData);
            volumeMapper.SetSampleDistance(0.5f);

            actor.SetMapper(volumeMapper);
            actor.SetProperty(volumeProperty);


            actors.Add(actor);
            return actors;
        }

        /// <summary>
        /// 梯度变换函数设置灰度值变换的大小与不透明度之间的映射。
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private vtkPiecewiseFunction GenerateGradientFunc()
        {
            var gradient = vtkPiecewiseFunction.New();
            gradient.AddPoint(50, .2);//灰度值变化梯度与不透明度的关系
            gradient.AddPoint(500, 1);
            gradient.AddPoint(1500, 0.7);
            gradient.AddPoint(2000, .1);
            return gradient;
        }

        /// <summary>
        /// 不透明度映射函数是设置光线方向上的灰度值及其不透明度映射。
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private vtkPiecewiseFunction GenerateOpacityFunc()
        {
            var opacityTransferFunction = vtkPiecewiseFunction.New();
            opacityTransferFunction.AddPoint(10, 0.0);//灰度值及不透明度值
            opacityTransferFunction.AddPoint(50, 0.1);
            opacityTransferFunction.AddPoint(200, 0.6);
            opacityTransferFunction.AddPoint(1000, 0.6);
            opacityTransferFunction.AddPoint(2000, 0.8);
            opacityTransferFunction.AddPoint(3000, 1);//不透明度值为1则为完全不透明
            opacityTransferFunction.ClampingOff();
            return opacityTransferFunction;
        }

        /// <summary>
        /// 颜色映射函数是设置灰度值与RGB颜色的映射。
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private vtkColorTransferFunction GenerateColorTFunc()
        {
            var colorTransferFunction = vtkColorTransferFunction.New();
            colorTransferFunction.AddHSVPoint(0, 0.67, 0.5, 1);
            colorTransferFunction.AddHSVPoint(94, 0.67, 0.17, 1);
            colorTransferFunction.AddHSVPoint(139, 0, 0.4, 0);
            colorTransferFunction.AddHSVPoint(160, 0.28, 0.447, 1);
            colorTransferFunction.AddHSVPoint(254, 0.38, 0.413, 1);
            colorTransferFunction.ClampingOff();
            return colorTransferFunction;
        }
    }