VTK 纹理映射体绘制_三维纹理映射

1.三维纹理映射

目前市面上的能多先科都是支持三维纹理映射的。利用三维纹理映射，将体数据映射至一组与视图平面平行的多边形，避免了二维纹理映射方法中因为纹理图像的切换造成的瑕疵。VTK中三维纹理映射体绘制方法由vtkVolumeTexture3D类实现，使用方法与二维纹理映射体绘制方法一致。（实时渲染效果真的是非常好）

代码如下：

 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 <vtkVolumeTextureMapper2D.h>
11 #include <vtkVolumeTextureMapper3D.h>
12 #include <vtkColorTransferFunction.h>
13 #include <vtkPiecewiseFunction.h>
14 #include <vtkRenderer.h>
15 #include <vtkRenderWindow.h>
16 #include <vtkRenderWindowInteractor.h>
17 #include <vtkVolumeProperty.h>
18 #include <vtkVolumeRayCastIsosurfaceFunction.h>
19  
20 int main(int argc, char *argv[])
21 {
22     vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader> reader =
23         vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader>::New();
24     reader->SetFileName("mummy.128.vtk");
25     reader->Update();
26  
27  
28     /*vtkSmartPointer<vtkVolumeTextureMapper2D> volumeMapper =
29         vtkSmartPointer<vtkVolumeTextureMapper2D>::New();
30     volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());;*/
31     
32     vtkSmartPointer<vtkVolumeTextureMapper3D> volumeMapper =
33         vtkSmartPointer<vtkVolumeTextureMapper3D>::New();
34     volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());;
35     /*************************************************************************/
36     vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> volumeProperty =
37         vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty>::New();
38     volumeProperty->SetInterpolationTypeToLinear();
39     volumeProperty->ShadeOn();  //打开或者关闭阴影测试
40     volumeProperty->SetAmbient(0.4);
41     volumeProperty->SetDiffuse(0.6);  //漫反射
42     volumeProperty->SetSpecular(0.2); //镜面反射
43     //设置不透明度
44     vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> compositeOpacity =
45         vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
46     compositeOpacity->AddPoint(70, 0.00);
47     compositeOpacity->AddPoint(90, 0.40);
48     compositeOpacity->AddPoint(180, 0.60);
49     volumeProperty->SetScalarOpacity(compositeOpacity); //设置不透明度传输函数
50     
51     //设置颜色属性
52     vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction> color =
53         vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction>::New();
54     color->AddRGBPoint(0.000, 0.00, 0.00, 0.00);
55     color->AddRGBPoint(64.00, 1.00, 0.52, 0.30);
56     color->AddRGBPoint(190.0, 1.00, 1.00, 1.00);
57     color->AddRGBPoint(220.0, 0.20, 0.20, 0.20);
58     volumeProperty->SetColor(color);
59     /********************************************************************************/
60     vtkSmartPointer<vtkVolume> volume =
61         vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();
62     volume->SetMapper(volumeMapper);
63     volume->SetProperty(volumeProperty);
64  
65     vtkSmartPointer<vtkRenderer> ren = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
66     ren->SetBackground(0, 1, 0);
67     ren->AddVolume(volume);
68  
69     vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
70     rw->AddRenderer(ren);
71     rw->SetSize(480, 480);
72     rw->Render();
73     rw->SetWindowName("VolumeRendering by Texture2D");
74  
75     vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
76         vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
77     rwi->SetRenderWindow(rw);
78  
79     ren->ResetCamera();
80     rw->Render();
81     rwi->Start();
82  
83     return 0;
84 }

输出图像如下：

2.硬件上的限制

受硬件纹理空间限制，当数据传递至vtkVolumeTextureMapper3D中后，在内部会进行重采样，以确保图像大小能过满足当前的纹理空间。默认情况下，对于单组分数据的纹理最大为256:256:128；四元非独立数据最大为256:128:128。三维纹理映射仅支持两种类型的显卡：NVIDIA和ATI。为了确保程序能够正确运行，其内部定义了核对函数：

int ISRenderSupported(vtkVolumeProperty* , vtkRenderer* );

用来判断是否支持当前的渲染，避免出现错误，使用方法如下：

int valid = volumeMapper->IsRenderSupported(volumeProperty,ren);

当软件程序检查到显卡类型满足时，就会返回TRUE。

3.VTK中体绘制渲染总结

VTK中不同的vtkVolumeMapper支持不同的数据类型。

vtkVolumeRayCastMapper和vtkVolumeTextureMapper2D仅支持VTK_UNSIGNED_CHAR 和VTK_UNSIGNED_SHORT类型数据。当涉及到其他类型数据时，需要做数据强制转换，可以考虑使用vtkImageCast或vtkImageShiftScale类。

vtkVolumeTextureMapper3D则支持任意类型数据，当然必须输单组分数据或者是多元独立数据。
VTKFixedPointVolumeRayCastMapper灵活性最高，支持所有类型数据，最该可以支持四元数据。