VTK：图形基本操作进阶——表面重建技术（等值面提取）

1.等值面提取

等值面（线）提取是一种常用的可视化技术，常应用于医学、地质、气象等领域。例如，在医学图像处理中，由于CT、MRI等图像分辨率越来越高，虽然体绘制技术可以清晰地对数据内部结构进行可视化，但是其计算量和效率却制约了其使用。此时可通过等值面提取技术，仅提取感兴趣的一个或者几个组织轮廓，并生成网格模型以供后续的处理和研究。
根据数据类型的不同，VTK中提供了多个等值面提取类，其类图如图所示：
VTK中的等值面提取算法多基于MarchingCube算法来实现。MarchingCube是经典的移动立方体等值面提取算法。该算法是由W.E.Lorenson和H.E.Cline在1987年提出的。由于这一方法原理简单，易于实现，目前已经得到了较为广泛的应用，称为三维数据等值面生成的经典算法。等值面提取类根据数据类型的不同而有所侧重。
vtkImageMarchingCubes:主要处理三维图像数据
vtkMarchingCubes:主要针对规则体数据生成等值面
vtkMarchingSquares:则是针对二维规则网格数据生成等值线
vtkMarchingContourFilter:可以接受任何类型的数据，其内部根据数据不同生成不同的算法对象实现等值面/线的提取，具有较高的效率
vtkContourFilter:则是一个更加通用的等值面提取类，其可以接受任意的数据类型生成等值线或等值面。
vtkDiscreteMarchingCubes继承自vtkMarchingCubes，主要针对Label图像，比如利用图像分割算法对医学图像进行分割后得到含有不同Label值得数据，每个Label对应一个组织，吐过想要得到其中一个或者几个组织的洛括模型，则可以考虑使用该类。

2.vtkMarchingCubes用于等值线提取实验

资源下载地址：https://github.com/pyvista/vtk-data/tree/master/Data
将.mhd文件和.raw文件放在同一个文件夹中。

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2);
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkMetaImageReader.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkMarchingCubes.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkInteractorStyleImage.h>
#include <vtkVoxelModeller.h>
int main()
{vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader> reader =vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader>::New();reader->SetFileName("data/HeadMRVolume.mhd");reader->Update();vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes> surface =vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes>::New();surface->SetInputData(reader->GetOutput());surface->ComputeNormalsOn();surface->SetValue(0, 100);  //第0个等值面  值为：100surface->Update();//surface->GenerateValues(0, 150, 200);///vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> surfMapper =vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();surfMapper->SetInputConnection(surface->GetOutputPort());vtkSmartPointer<vtkActor> surfActor =vtkSmartPointer<vtkActor>::New();surfActor->SetMapper(surfMapper);surfActor->GetProperty()->SetColor(1, 0, 0);vtkSmartPointer<vtkRenderer> surfRender =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();surfRender->AddActor(surfActor);surfRender->SetBackground(0, 0, 0);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();rw->AddRenderer(surfRender);rw->SetSize(640, 480);rw->SetWindowName("PolyData MarchingCubes");rw->Render();vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> style =vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();rwi->SetInteractorStyle(style);rwi->SetRenderWindow(rw);rwi->Initialize();rwi->Start();return 0;
}

首先，通过一个人reader对象来读取一副图像，并将输入到vtkMarchingCubes中，提取等值面时，最重要的是设置等值面的数值，SetValue（）函数用于设置等值面的值，其第一个参数表示等值的序号，因此可以通过这个函数设置多个等值面值来提取多个等值面。另外我们也可以通过GenerateValues提取多个等值面。

void GenerateValues(int numContours,double range[2]);
void GenerateValues(int numContours, double rangStart, double rangeEnd);

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