VTK 体绘制_固定点光线投影体绘制与GPU加速光线投影体绘制

1.固定点光线投影算法

vtkFixedPointVolumeRayCastMapper是一个较好的vtkVolumeRayCastMapper的替代者。该类能够实现基于Alpha合成的体绘制方法和最大密度投影体绘制方法，能够支持任意类型带的医院或者独立多元数据。

例如，当输入为二元独立数据时，第一源数据用于颜色映射，而第二元作为不透明度映射。

该类使用了空间跳跃技术来加速体绘制渲染过程，而在内部计算时，统一使用了float数据类型。

vtkFixedPointVolumeRayCastFMapper与vtkVolumeRayCastMapper对比

两个类的使用方法基本一致，都支持设置光线采样步长、图像采样距离、自动调整图像采样距离等操作。

当然两者也存在以下区别：

1.vtkFixedPointVolumeRayCastFMapper只支持基于Alpha合成的体绘制方法和最大密度体绘制方法，可以通过基类vtkVolumeMapper的接口函数来设置。
void SetBlendModeToComposite();
void SetBlendModeToMaximumIntensity();
void SetBlendModeToMinimumIntensity();
void SetBlendModeToAddictive();
2.该类仅支持先插值在分类操作；

3.该类支持更多种数据类型。

2.基于GPU加速的光线投射体绘制算法

vtkGPUVolumeRayCastMapper类实现了基于GPU加速的光线投影体绘制算法。该类的使用方法与上面两各类基本一致。同样可以实现光线采样步长、图像采样距离、自动调整图像采样距离等。

代码实现如下：

 1 #include <vtkAutoInit.h>
 2 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
 3 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingVolumeOpenGL); 
 4 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);
 5 VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);
 6  
 7 #include <vtkSmartPointer.h>
 8 #include <vtkStructuredPoints.h>
 9 #include <vtkStructuredPointsReader.h>
10 #include <vtkGPUVolumeRayCastMapper.h>
11 #include <vtkColorTransferFunction.h>
12 #include <vtkPiecewiseFunction.h>
13 #include <vtkRenderer.h>
14 #include <vtkRenderWindow.h>
15 #include <vtkRenderWindowInteractor.h>
16 #include <vtkVolumeProperty.h>
17 #include <vtkVolumeRayCastIsosurfaceFunction.h>
18  
19 int main(int argc, char *argv[])
20 {
21     vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader> reader =
22         vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader>::New();
23     reader->SetFileName("mummy.128.vtk");
24     reader->Update();
25  
26  
27     vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper> volumeMapper =
28         vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper>::New();
29     volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());;
30     volumeMapper->SetSampleDistance(volumeMapper->GetSampleDistance()/2);    //设置光线采样距离
31     //volumeMapper->SetAutoAdjustSampleDistances(0);//设置图像采样步长
32     //volumeMapper->SetImageSampleDistance(4);
33     /*************************************************************************/
34     vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> volumeProperty =
35         vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty>::New();
36     volumeProperty->SetInterpolationTypeToLinear();
37     volumeProperty->ShadeOn();  //打开或者关闭阴影测试
38     volumeProperty->SetAmbient(0.4);
39     volumeProperty->SetDiffuse(0.6);  //漫反射
40     volumeProperty->SetSpecular(0.2); //镜面反射
41     //设置不透明度
42     vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> compositeOpacity =
43         vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
44     compositeOpacity->AddPoint(70, 0.00);
45     compositeOpacity->AddPoint(90, 0.40);
46     compositeOpacity->AddPoint(180, 0.60);
47     volumeProperty->SetScalarOpacity(compositeOpacity); //设置不透明度传输函数
48     //设置梯度不透明属性
49     vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> volumeGradientOpacity =
50         vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
51     volumeGradientOpacity->AddPoint(10, 0.0);
52     volumeGradientOpacity->AddPoint(90, 0.5);
53     volumeGradientOpacity->AddPoint(100, 1.0);
54     volumeProperty->SetGradientOpacity(volumeGradientOpacity);//设置梯度不透明度效果对比
55     //设置颜色属性
56     vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction> color =
57         vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction>::New();
58     color->AddRGBPoint(0.000, 0.00, 0.00, 0.00);
59     color->AddRGBPoint(64.00, 1.00, 0.52, 0.30);
60     color->AddRGBPoint(190.0, 1.00, 1.00, 1.00);
61     color->AddRGBPoint(220.0, 0.20, 0.20, 0.20);
62     volumeProperty->SetColor(color);
63     /********************************************************************************/
64     vtkSmartPointer<vtkVolume> volume =
65         vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();
66     volume->SetMapper(volumeMapper);
67     volume->SetProperty(volumeProperty);
68  
69     vtkSmartPointer<vtkRenderer> ren = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
70     ren->SetBackground(0, 1, 0);
71     ren->AddVolume(volume);
72  
73     vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
74     rw->AddRenderer(ren);
75     rw->SetSize(640, 480);
76     rw->Render();
77     rw->SetWindowName("VolumeRendering");
78  
79     vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
80         vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
81     rwi->SetRenderWindow(rw);
82  
83     ren->ResetCamera();
84     rw->Render();
85     rwi->Start();
86  
87     return 0;
88 }

输出结果如下：