VTK实现多个体数据映射到一起进行渲染

背景：

多个面数据（例如obj数据等）使用同一个Renderer通过增加多个Actor的方式是可以映射到一起的，但是如果透明度不是1的话深度层次会发生错乱。可以使用Renderer的UseDepthPeelingOn进行深度剥离，来使深度关系是正确的。

但是体数据通过这种方式是达不到深度关系正确的，类似于这种，是按照加入actor的顺序来排序的。

解决方案：

使用vtkMultiVolume来达到多个体数据在同一个空间映射的方案。

    vtkNew<vtkMultiVolume> overlappingVol;vtkNew<vtkGPUVolumeRayCastMapper> mapper;mapper->SetUseJittering(0);overlappingVol->SetMapper(mapper);//一个数据对应一个映射端口mapper->SetInputConnection(0, Source1->GetOutputPort());overlappingVol->SetVolume(vol, 0);mapper->SetInputConnection(1, Source2->GetOutputPort());overlappingVol->SetVolume(vol1, 1);

下图中左边与中间的体数据成功映射到了一起，深度关系也是正确的。

注意：

1、vtk-8.2.0版本中对volume开启阴影等效果是不起作用的。需要使用vtk-9.1.0以上的版本。

2、vtk-9.1.0版本使用的时候必须对volume设置梯度透明参数，哪怕不用从直接将插入的点透明度设置成1也要设置梯度透明参数，不然会报着色器错误。8.2.0版本不需要设置梯度透明也不会报错。

代码：

#include "vtkAxesActor.h"
#include "vtkCamera.h"
#include "vtkColorTransferFunction.h"
#include "vtkCommand.h"
#include "vtkConeSource.h"
#include "vtkGPUVolumeRayCastMapper.h"
#include "vtkImageResample.h"
#include "vtkImageResize.h"
#include "vtkInteractorStyleTrackballCamera.h"
#include "vtkMultiVolume.h"
#include "vtkNew.h"
#include "vtkPiecewiseFunction.h"
#include "vtkRenderWindow.h"
#include "vtkRenderWindowInteractor.h"
#include "vtkRenderer.h"
#include "vtkVolume16Reader.h"
#include "vtkVolumeProperty.h"
#include "vtkXMLImageDataReader.h"#include "vtkAbstractMapper.h"
#include "vtkImageData.h"
#include "vtkOutlineFilter.h"
#include "vtkPolyDataMapper.h"#include "vtkMath.h"
#include <chrono>void CamereTrans(vtkCamera* cam) {cam->SetFocalPoint(41.9596, -17.9662, 78.5903);cam->SetPosition(373.891, 619.954, -53.5932);cam->SetViewUp(-0.0358384, -0.184856, -0.982112);
}int main(int argc, char* argv[])
{double leftViewport[4] = { 0.0, 0.0, 0.33, 1.0 };double middleViewport[4] = { 0.33, 0.0, 0.66, 1.0 };double rightViewport[4] = { 0.66, 0.0, 1.0, 1.0 };// Load datavtkNew<vtkVolume16Reader> reader;reader->SetDataDimensions(64, 64);  //设置长和宽reader->SetImageRange(1, 93);  //设置切片张数reader->SetDataByteOrderToLittleEndian();reader->SetFilePrefix("headsq/quarter");reader->SetDataSpacing(3.2, 3.2, 1.5);vtkSmartPointer<vtkXMLImageDataReader> xmlReader = vtkSmartPointer<vtkXMLImageDataReader>::New();xmlReader->SetFileName("hncma-atlas.vti");xmlReader->Update();// Volume 0 (upsampled headmr)// ---------------------------vtkNew<vtkImageResize> headmrSource;headmrSource->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());headmrSource->SetResizeMethodToOutputDimensions();headmrSource->SetOutputDimensions(128, 128, 128);headmrSource->Update();vtkNew<vtkVolumeProperty> volumeProperty;volumeProperty->SetInterpolationType(VTK_LINEAR_INTERPOLATION);volumeProperty->SetShade(0,1);  //打开或者关闭阴影测试volumeProperty->SetAmbient(0.8);volumeProperty->SetDiffuse(0.3);  //漫反射volumeProperty->SetSpecular(0.2); //镜面反射volumeProperty->SetSpecularPower(10);vtkNew<vtkColorTransferFunction> ctf;ctf->AddRGBPoint(0, 0.0, 0.0, 0.0);ctf->AddRGBPoint(500, 1.0, 0.5, 0.3);ctf->AddRGBPoint(1000, 1.0, 0.5, 0.3);ctf->AddRGBPoint(1150, 1.0, 1.0, 0.9);vtkNew<vtkPiecewiseFunction> pf;pf->AddPoint(0, 0.00);pf->AddPoint(500, 0.35);pf->AddPoint(1000, 0.75);pf->AddPoint(1150, 0.85);vtkNew<vtkPiecewiseFunction> gf;gf->AddPoint(0, 0.0);gf->AddPoint(90, 0.1);gf->AddPoint(100, 0.7);volumeProperty->SetScalarOpacity(pf);volumeProperty->SetColor(ctf);volumeProperty->SetGradientOpacity(gf);vtkNew<vtkVolume> vol;vol->SetProperty(volumeProperty);// Volume 1 (brain)// -----------------------------vtkNew<vtkVolumeProperty> volumeProperty1;volumeProperty1->SetInterpolationType(VTK_LINEAR_INTERPOLATION);vtkNew<vtkPiecewiseFunction> pf1;pf1->AddPoint(0, 0.0);pf1->AddPoint(2511, 0.5);pf1->AddPoint(5022, 1);vtkNew<vtkColorTransferFunction> ctf1;ctf1->AddRGBPoint(0, 1.0, 0.3, 0.2);ctf1->AddRGBPoint(2511, 0.3, 0.2, 0.9);ctf1->AddRGBPoint(5022, 0.5, 0.6, 1.0);vtkNew<vtkPiecewiseFunction> gf1;gf1->AddPoint(0, 0.0);gf1->AddPoint(550, 0.5);volumeProperty1->SetScalarOpacity(pf1);volumeProperty1->SetColor(ctf1);volumeProperty1->SetGradientOpacity(gf1);vtkNew<vtkVolume> vol1;vol1->SetProperty(volumeProperty1);vol1->SetScale(0.8, 0.8, 0.8);vol1->SetPosition(210., 200., -90.);vol1->RotateX(90.);vol1->RotateY(-95.);vol1->RotateZ(-5.);// Multi volume instance// ---------------------vtkNew<vtkMultiVolume> overlappingVol;vtkNew<vtkGPUVolumeRayCastMapper> mapper;mapper->SetUseJittering(0);overlappingVol->SetMapper(mapper);mapper->SetInputConnection(0, headmrSource->GetOutputPort());overlappingVol->SetVolume(vol, 0);mapper->SetInputConnection(1, xmlReader->GetOutputPort());overlappingVol->SetVolume(vol1, 1);// Rendering contextvtkNew<vtkRenderer> ren;ren->SetBackground(0.0, 0.0, 0.0);ren->SetViewport(rightViewport);ren->AddVolume(overlappingVol);CamereTrans(ren->GetActiveCamera());//left rendervtkNew<vtkGPUVolumeRayCastMapper> leftMapper;leftMapper->SetInputConnection(headmrSource->GetOutputPort());leftMapper->SetUseJittering(0);vtkNew<vtkVolume> leftVol;leftVol->SetProperty(volumeProperty);leftVol->SetMapper(leftMapper);vtkNew<vtkRenderer> leftren;leftren->SetBackground(0.0, 0.0, 0.0);leftren->SetViewport(leftViewport);leftren->AddVolume(leftVol);CamereTrans(leftren->GetActiveCamera());//middle rendervtkNew<vtkGPUVolumeRayCastMapper> middleMapper;middleMapper->SetInputConnection(xmlReader->GetOutputPort());middleMapper->SetUseJittering(0);vtkNew<vtkVolume> middleVol;middleVol->SetProperty(volumeProperty1);middleVol->SetMapper(middleMapper);vtkNew<vtkRenderer> middleren;middleren->SetBackground(0.0, 0.0, 0.0);middleren->SetViewport(middleViewport);middleren->AddVolume(middleVol);vtkNew<vtkRenderWindow> renWin;renWin->SetSize(1366, 512);renWin->AddRenderer(ren);renWin->AddRenderer(leftren);renWin->AddRenderer(middleren);renWin->SetMultiSamples(0);vtkNew<vtkRenderWindowInteractor> iren;iren->SetRenderWindow(renWin);vtkNew<vtkInteractorStyleTrackballCamera> style;iren->SetInteractorStyle(style);renWin->Render();iren->Initialize();iren->Start();return 0;
}

数据：

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