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第05章 07 切片图等值线代码一则

article 2025/1/31 3:01:59

绘制脑部切面图的阈值等值线是一个常见的任务，通常涉及使用VTK（Visualization Toolkit）库来处理医学图像数据。以下是一个基于VTK/C++的示例代码，展示如何读取脑部DICOM图像数据，应用阈值过滤器来提取特定组织的等值线，并使用多平面视图来显示切面图。

示例代码

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkDICOMImageReader.h>
#include <vtkMarchingCubes.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkCamera.h>
#include <vtkImageThreshold.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkMatrix4x4.h>
#include <vtkImageActor.h>
#include <vtkImageMapper3D.h>
#include <vtkInteractorStyleImage.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2)
    {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <DICOM Directory>" << std::endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 读取DICOM数据
    vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader> reader = vtkSmartPointer<vtkDICOMImageReader>::New();
    reader->SetDirectoryName(argv[1]);
    reader->Update();

    // 应用阈值过滤器以提取特定组织的等值线
    vtkSmartPointer<vtkImageThreshold> thresholdFilter = vtkSmartPointer<vtkImageThreshold>::New();
    thresholdFilter->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
    thresholdFilter->ThresholdByUpper(1000); // 设置阈值，假设1000为脑组织的灰度值
    thresholdFilter->ReplaceInOn();
    thresholdFilter->SetInValue(1);
    thresholdFilter->ReplaceOutOn();
    thresholdFilter->SetOutValue(0);
    thresholdFilter->Update();

    // 使用Marching Cubes算法生成等值面
    vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes> marchingCubes = vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes>::New();
    marchingCubes->SetInputConnection(thresholdFilter->GetOutputPort());
    marchingCubes->SetValue(0, 1); // 设置等值面的值
    marchingCubes->Update();

    // 创建多平面视图
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();

    // 创建水平面、矢状面、冠状面
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        vtkSmartPointer<vtkImageActor> planeActor = vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();
        planeActor->GetMapper()->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

        vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> matrix = vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();
        matrix->Identity();

        switch (i)
        {
        case 0: // 水平面
            matrix->SetElement(2, 2, 0);
            break;
        case 1: // 矢状面
            matrix->SetElement(0, 0, 0);
            matrix->SetElement(1, 1, 0);
            matrix->SetElement(2, 2, 0);
            break;
        case 2: // 冠状面
            matrix->SetElement(1, 1, 0);
            break;
        }

        planeActor->SetUserMatrix(matrix);
        renderer->AddActor(planeActor);
    }

    // 渲染等值面
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    mapper->SetInputConnection(marchingCubes->GetOutputPort());
    mapper->ScalarVisibilityOff();

    vtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    actor->SetMapper(mapper);
    renderer->AddActor(actor);

    // 设置渲染窗口
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    renderWindow->AddRenderer(renderer);

    // 设置交互器
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> interactor = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    interactor->SetRenderWindow(renderWindow);

    vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> style = vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();
    interactor->SetInteractorStyle(style);

    // 开始渲染和交互
    renderWindow->Render();
    interactor->Start();

    return EXIT_SUCCESS;
}

代码说明

读取DICOM数据：使用 vtkDICOMImageReader 读取DICOM格式的脑部图像数据。
阈值过滤器：使用 vtkImageThreshold 对图像数据进行阈值处理，提取特定组织的等值线。假设阈值为1000，表示脑组织的灰度值。
生成等值面：使用 vtkMarchingCubes 算法生成等值面。
多平面视图：创建水平面、矢状面、冠状面的切面图，并在渲染窗口中显示。
渲染和交互：使用 vtkRenderWindow 和 vtkRenderWindowInteractor 进行渲染和交互。

编译和运行

确保你已经安装了VTK库，并正确配置了开发环境。编译和运行代码时，需要提供DICOM数据目录作为命令行参数。

g++ -std=c++11 -o brain_contour brain_contour.cpp -lvtkCommonCore -lvtkCommonDataModel -lvtkIOXML -lvtkIOLegacy -lvtkRenderingCore -lvtkRenderingOpenGL2 -lvtkInteractionStyle -lvtkDICOM -lvtkFiltersSources -lvtkFiltersGeneral
./brain_contour /path/to/dicom/directory