VR实现过程（使用VTK官方代码）

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VR的介绍

VR（Volume Rendering）也称为体绘制，是一种直接由三维数据场产生屏幕上二维图像的技术。

VR的优点：

  • 可以探索物体的内部结构
  • 可以描述非常定形的物体
  • 面绘制在这些方面比较弱

VR的缺点：

  • 数据存储量大
  • 计算时间较长

实验工具及配置

平台：Windows 10

语言：C++

图像格式：MHD

数据集：使用的是VTK-Example中的FullHead.mhd

​ 也可以使用Promise12 （可以参考 医学影像公开数据集（续））等mhd格式数据

软件 版本 地址
VTK 8.2.0 https://vtk.org/download/
CMake 3.14.0 https://cmake.org/download/
Visual Studio 2017_64 bit https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/vs/older-downloads/

实验步骤

配置环境

安装VS2017

参考博客：VS2017的安装与应用

安装CMake

参考博客：Windows系统 安装 CMake

安装VTK

参考博客：

​ VTK8.1 在 Qt5.9 环境下的配置、编译和安装

​ VS2017动态编译VTK8.1.1

实验步骤

编译过程

参考：vtk-examples-FixedPointVolumeRayCastMapperCT

进入VTK官网可以看到关于VR有许多例子，而且每个例子都会有示意图，选择了第一个FixedPointVolumeRayCastMapperCT。

  1. 点击here to download FixedPointVolumeRayCastMapperCT后系统会自动下载，并解压：
  1. 该文件夹下包括CMakeLists.txt和cxx源文件和一个build文件夹：
  1. 新建source文件夹和testData文件夹，并将CMakeLists.txt和cxx源文件移动到source文件：
  1. 打开CMake，打开CMake，source code路径即为VR/FixedPointVolumeRayCastMapperCT/source，build路径即为VR/FixedPointVolumeRayCastMapperCT/build：
  1. 点击configure按钮，使用本地编译器，选择Visual Studio 15 2017，并选择x64后点击Finish，之后会出现一片红色，将其中CMAKE_INSTALL_PREFIX的路径改为VR/FixedPointVolumeRayCastMapperCT/build：
  1. 继续configure，直到无红色出现，点击generate，generate结束后，打开vs2017，找到build文件夹下的FixedPointVolumeRayCastMapperCT.sln文件选择打开，并将**FixedPointVolumeRayCastMapperCT**设为启动项目，点击本地Windows调试器即可运行。

参数介绍

Example: FixedPointVolumeRayCastMapperCT -DICOM CTNeck -MIP 4096 1024

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-DICOM <directory>                             // 使用的数据集为 DICOM 格式
-VTI <filename>                                // 使用的数据集为 VTI 格式
-MHA <filename>                                // 使用的数据集为 MHA 格式
-DependentComponents                           // 指定文件具有从属组件
-Clip                                          // 显示用于剪切卷的多维数据集小部件
-MIP <window> <level>                          // 使用最大强度投影方法
-CompositeRamp <window> <level>                // 是非着色合成
-CompositeShadeRamp <window> <level>           // 使用着色合成
-CT_Skin                                       // 适用于 DICOM 数据
-CT_Bone                                       // 适用于 DICOM 数据
-CT_Muscle                                     // 适用于 DICOM 数据
-FrameRate <rate>                              // 控制交互式渲染速率
-DataReduction <factor>                        // 在渲染前缩减数据
  • 必须使用-DICOM选项指定数据所在的目录，或使用-VTI或-MHA选项指定.VTI文件的路径。
  • 默认情况下，程序假定文件具有独立组件，使用-DependentComponents指定文件具有从属组件。
  • 使用-Clip选项显示用于剪切卷的多维数据集小部件。
  • 将-FrameRate选项与所需的帧速率（以每秒帧数为单位）一起使用，以控制交互式渲染速率。
  • 使用-DataReduction选项和缩减因子（大于零且小于1）在渲染前缩减数据。
  • 使用其余选项之一指定混合函数和传递函数。MIP选项使用最大强度投影方法，而其他选项使用合成。
  • -CompositeRamp选项是非着色合成，而其他合成选项使用着色。
  • 注：MIP、CompositeRamp、CompositeShadeRamp、CT_Skin、CT_Bone和CT_Muscle适用于DICOM数据。MIP、CompositeRamp和RGB_Composite适用于RGB数据。

修改源代码

由于VTK官网是在Linux/macOS的终端运行，但已经在本机Windows 10下安装了全套的配置软件，故修改了其中一些代码，使其更直观操作。

源代码如下，并配置了相关判断代码（修改后将判断代码全部注释掉，用以自己直接修改参数），用来判断在终端中输入的参数值。

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// Parse the parameters

  int count = 1;                         // 可以删去，因为不需要判断，所以计数器无用
  char* dirname = NULL;                  // 如果使用的数据集为Dicom格式，则可修改NULL值为数据集文件夹地址
  double opacityWindow = 4096;           // opacityWindow大小
  double opacityLevel = 2048;            // opacityLevel大小

   /* blendType
      根据参数修改为不同的数字，为不同的效果，其中：
      MIP：blendType = 0
      -CompositeRamp：blendType = 1
      -CompositeShadeRamp：blendType = 2
      -CT_Skin：blendType = 3
      -CT_Bone：blendType = 4
      -CT_Muscle：blendType = 5
      -RGB_Composite：blendType = 6
   */
  int blendType = 0;   
  int clip = 0;                          // 如果上文选择Clip选项，则clip = 1
  double reductionFactor = 1.0;          // 参数范围在0-1，
  double frameRate = 10.0;               // 控制交互式渲染速率，渲染前缩减数据
  char* fileName = 0;                    // 如果为VTI格式或MHA/MHD格式，则可修改NULL值为数据文件地址
  int fileType = 0;                      // 文件格式，可直接根据数据集文件进行输入，无需判断
  bool independentComponents = true;     // 修改不同的数字为不同的效果，下文会有展示

由于采用Windows 10系统，未使用终端，参数修改后如下：

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// Parse the parameters

  int count = 1;
  char *dirname = NULL;
  double opacityWindow = 4096;
  double opacityLevel = 2048;
  int blendType = 0;
  int clip = 1;
  double reductionFactor = 1.0;
  double frameRate = 10.0;
  char *fileName = "F://MPR//VR1//FixedPointVolumeRayCastMapperCT//FullHead.mhd";
  // char *fileName = "F://MPR//VR1//FixedPointVolumeRayCastMapperCT//TestData//Case00.mhd";
  int fileType = MHA_FILETYPE;

  bool independentComponents = true;

并将代码中判断参数代码直接注释掉，从while ( count < args )一直到if ( !dirname && !fileName)结束。

实验效果

当 blendType = 0时：

使用CT_Skin参数时：

----------到结尾啦！！ Hoohoo----------