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基于VTK的MFC應用程序開發(fā)(3)

分類：VTK應用例如2023-05-1713:371681人閱讀評論(17)珍藏舉報

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之前介紹了基于VTK的單文檔應用程序開發(fā)，并以圖像重采樣為例，實現(xiàn)了一個簡單的圖像重采樣的應用程序。對于多文檔應用程序，與單文檔應用程序基本一致，這里就不再陳述。對話框應用程序是MFC應用程序中一個使用十分廣泛的框架，本節(jié)就以醫(yī)學圖像可視化中常用的四視圖框架程序的實現(xiàn)為例，陳述基于VTK的對話框應用程序開發(fā)。

1.利用VS和CMake建立一個空的MFC對話框程序框架。

利用VS創(chuàng)立一個MFC對話框工程vtkDialog，刪除其中的工程文件，完成CMakeLists.txt文件，并添加相應的代碼文件和鏈接VTK動態(tài)庫，利用CMake配置完畢后，開啟生成的工程文件vtkDialog.sln，編譯執(zhí)行，即可得到一個空的對話框程序。其中CvtkDialogDlg為該程序的主對話框類。

2.設計用戶界面，添加相應的控件

本程序需要實現(xiàn)的功能有（1）圖像讀取和管理；（2）圖像切分和瀏覽。一個常見的醫(yī)學圖像可視化程序，包括四個視圖，橫斷面視圖，矢狀面視圖，冠狀面視圖和三維視圖。因此，基于以上設計，我們添加一個樹控件，MFC中對應的控件類為CTreeCtrl。樹控件是最常用的文件管理控件，能夠便利的對文件進行層次化組織和管理。四視圖的實現(xiàn)則需要四個控件，這里我們選擇CStatic控件，將其添加至對話框窗口中。添加完畢后，為控件生成相應的Control類型的變量。

依照上述設計，需要在CStatic中顯示圖像。這就需要對CStatic類繼續(xù)擴展，使其支持VTK可視化管線。一個可行的方法是，設計一個CStatic類的子類，并在該子類中實現(xiàn)VTK可視化管線和處理。

3.實現(xiàn)VTK圖像可視化控件

3.1首先添加一個MFC類CvtkView

其基類選擇為CStatic，并添加至CMakeLists.txt文件中進行管理。

3.2重載CvtkView類PreSubclassWindow（）函數(shù)和OnPaint()函數(shù)

PreSubclassWindow函數(shù)負責創(chuàng)立VTK可視化管線，OnPaint()函數(shù)負責客戶區(qū)內(nèi)場景渲染。

3.3建立VTK可視化管線

VTK可視化管線在其次章中已經(jīng)介紹過，其中最主要包含

vtkAcor,vtkRenderer,vtkRenderWindow,vtkRenderWindowInteractor四個部分。當然根據(jù)需要還可以設置vtkRenderWindowInteractorStyle,以及光照，材質(zhì)，顏色等。在CvtkView類頭文件中定義相關對象，并在PreSubclassWindow函數(shù)中實例化和構建可視化管線，代碼如下。

[cpp]viewplaincopy

1.voidCvtkView::PreSubclassWindow()2.{

3.//TODO:Addyourspecializedcodehereand/orcallthebaseclass4.CRectrect;

5.GetClientRect(rect);6.

7.m_Renderer=vtkSmartPointer::New();8.

9.m_RenderWindow=vtkSmartPointer::New();10.m_RenderWindow->SetParentId(this->m_hWnd);

11.m_RenderWindow->SetSize(rect.Width(),rect.Height());12.m_RenderWindow->AddRenderer(m_Renderer);13.

14.if(m_RenderWindow->GetInteractor()==NULL)15.{

16.vtkSmartPointerRenderWindowInteractor=

17.vtkSmartPointer::New();18.RenderWindowInteractor->SetRenderWindow(m_RenderWindow);19.RenderWindowInteractor->Initialize();20.}21.

22.m_RenderWindow->Start();23.CStatic::PreSubclassWindow();24.}

相信通過前面的學習，這里建立可視化管線的流程已經(jīng)比較熟悉了。需要注意的是，vtkRenderWindow需要通過函數(shù)vtkRenderWindow::SetParentId()來建立與控件本身的關

聯(lián)，這樣才能將m_RenderWindow中的渲染內(nèi)容在控件的窗口上進行顯示；而vtkRenderWindow::SetSize()則是設置渲染窗口與當前控件客戶區(qū)保持大小一致。大家可能會有疑問，怎么沒有vtkActor？正常的一個可視化管線中，vtkActor表示需要進行渲染或者繪制的對象。這里需要渲染的對象是圖像，而與以前不同的是，沒有直接去定義一個圖像vtkActor。至于原因暫且不管，隨著該類功能的逐步完善，我們再詳細說明。VTK渲染管線建立完畢后在OnPaint()函數(shù)中調(diào)用vtkRenderWindow的Render()函數(shù)來實現(xiàn)渲染。

到這里一個基本的VTK顯示控件已經(jīng)實現(xiàn)，在設計界面時，通過MFC自動添加的四個視圖變量類型默認為CStatic。由于CvtkView是繼承自CStatic，因此我們可以直接將主對話框類CvtkDialogDlg頭文件中定義的四個變量類型修改為CvtkView。然后編譯運行程序，是不是已經(jīng)出現(xiàn)了一個四視圖的原型了（如下圖所示）？由于沒有添加任何的渲染對象，因此四個視圖均為空的黑色窗口。

3.4交互式圖像切分

該控件需要實現(xiàn)兩個基本功能：一是交互式圖像切分；二是切片圖像提取。第一個功能，采用vtkResliceCursorWidget和vtkResliceCursor類。尋常兩個類同時使用，每個vtkResliceCursorWidget對象中需要定義相應的vtkResliceCursor對象。

vtkResliceCursorWidget通過定義的“十〞字坐標軸，提供用戶便利的切分和交互方式，支持坐標軸的旋轉(zhuǎn)和平移；當坐標系發(fā)生改變時即調(diào)用vtkResliceCursor來進行圖像切分并進行更新到vtkRenderer對象中。

其次個功能采用vtkImagePlaneWidget實現(xiàn)。該類內(nèi)部定義了一個vtkImageReslice對象，利用vtkResliceCursor中定義的切分平面來切分圖像，在其內(nèi)部通過紋理映射來繪制到一個平面上，并在用戶指定的vtkRenderer進行顯示。

另外前面在定義可視化管線時，我們并沒有定義相關的vtkActor。這主要是由于在視圖顯示圖像時，都是通過相關的widget來實現(xiàn)，我們只需要為widget對象設置相應的vtkRenderer即可，在其內(nèi)部會自動生成相應的vtkActor對象。根據(jù)以上分析在頭文件中定義相關對象并在PreSubclassWindow函數(shù)中進行實例化。

[cpp]viewplaincopy

1.vtkSmartPointerm_ImagePlaneWidget;2.vtkSmartPointerm_ResliceCursorWidget;3.vtkSmartPointerm_ResliceCursor;

4.vtkSmartPointerm_ResliceCursorRe

p;

在實例化時需要注意，該視圖類在默認狀況下渲染的是vtkResliceCursorWidget對象的輸出，因此需要為vtkResliceCursorWidget對象指定相應的vtkRenderer對象，

[cpp]viewplaincopy

1.m_ResliceCursorWidget->SetInteractor(m_RenderWindow->GetInteractor());2.m_ResliceCursorWidget->SetDefaultRenderer(m_Renderer);

這樣在vtkResliceCursorWidget對象內(nèi)部會將切片圖像轉(zhuǎn)化為一個vtkActor對象并添加至指定的vtkRenderer對象中進行顯示渲染；而vtkImagePlaneWidget中也有一個重要的函數(shù)vtkImagePlaneWidget::SetDefaultRenderer(vtkRenderer*)用于設置相應的

vtkRenderer來顯示切片。根據(jù)本程序的設計，vtkImagePlaneWidget產(chǎn)生的切片需要在三維場景中顯示，因此這里并沒有調(diào)用。也就是說，在默認狀況下，本控件類只顯示二維切片圖像。

3.5添加圖像設置函數(shù)并初始化圖像切分對象

該控件類需要從外部設置相應的處理圖像，因此提供一個接口函數(shù)來供外部調(diào)用。在3.4中僅僅定義和創(chuàng)立了交互式圖像切分對象，并沒有設置相應的輸入數(shù)據(jù)，因此每次有新的數(shù)據(jù)傳入時，需要為其進行初始化。

[cpp]viewplaincopy

1.voidCvtkView::SetImageData(vtkSmartPointerImageData)

2.{

3.if(ImageData==NULL)return;4.

5.m_ImageData=ImageData;6.SetupReslice();7.}

8.voidCvtkView::SetupReslice()9.{

10.if(m_ImageData==NULL)return;11.intdims[3];

12.m_ImageData->GetDimensions(dims);13.

14.////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//

15.m_ImagePlaneWidget->SetInput(m_ImageData);

16.m_ImagePlaneWidget->SetPlaneOrientation(m_Direction);17.m_ImagePlaneWidget->SetSliceIndex(dims[m_Direction]/2);18.m_ImagePlaneWidget->On();

19.m_ImagePlaneWidget->InteractionOn();20.

21.////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//

22.m_ResliceCursor->SetCenter(m_ImageData->GetCenter());23.m_ResliceCursor->SetImage(m_ImageData);24.m_ResliceCursor->SetThickMode(0);25.

26.m_ResliceCursorRep->GetResliceCursorActor()->

27.GetCursorAlgorithm()->SetResliceCursor(m_ResliceCursor);28.m_ResliceCursorRep->GetResliceCursorActor()->

29.