三维图像切面提取

切片（Slice）或切面是三维图像比较常用的概念，尤其在医学图像中。通过提取切面可以方便地浏览和分析图像内部组织结构。VTK中vtkImageReSlice类可以实现图像切面的提取。在实际开发中，四视图中冠状视面、矢状面和横断面（显示过图像内部一点且平行于XY、YZ、XZ平面的平面），需要用到此类。

示例说明

CMakeLists.txt文件代码如下：

CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.8)
PROJECT(ImageResliceExample)
FIND_PACKAGE(VTK REQUIRED)
INCLUDE(${VTK_USE_FILE})
ADD_EXECUTABLE(ImageResliceExample  ImageResliceExample.cpp)
TARGET_LINK_LIBRARIES(ImageResliceExample ${VTK_LIBRARIES})

ImageResliceExample.cpp文件代码如下：

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageReader2.h>
#include <vtkMatrix4x4.h>
#include <vtkImageReslice.h>
#include <vtkLookupTable.h>
#include <vtkImageMapToColors.h>
#include <vtkImageActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkInteractorStyleImage.h>
#include <vtkCommand.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkMetaImageReader.h>
#include <vtkImageCast.h>class vtkImageInteractionCallback : public vtkCommand
{
public:static vtkImageInteractionCallback *New(){return new vtkImageInteractionCallback; }vtkImageInteractionCallback() {this->Slicing = 0;this->ImageReslice = 0;this->Interactor = 0; }void SetImageReslice(vtkImageReslice *reslice) {this->ImageReslice = reslice; }void SetImageMapToColors(vtkImageMapToColors *mapToColors){this->mapToColors = mapToColors;}vtkImageReslice *GetImageReslice() {return this->ImageReslice;}void SetInteractor(vtkRenderWindowInteractor *interactor) {this->Interactor = interactor;}vtkRenderWindowInteractor *GetInteractor() {return this->Interactor; }virtual void Execute(vtkObject *, unsigned long event, void *){vtkRenderWindowInteractor *interactor = this->GetInteractor();int lastPos[2];interactor->GetLastEventPosition(lastPos);int currPos[2];interactor->GetEventPosition(currPos);if (event == vtkCommand::LeftButtonPressEvent){this->Slicing = 1;}else if (event == vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent){this->Slicing = 0;}else if (event == vtkCommand::MouseMoveEvent){if (this->Slicing){vtkImageReslice *reslice = this->ImageReslice;// Increment slice position by deltaY of mouseint deltaY = lastPos[1] - currPos[1];reslice->Update();double sliceSpacing = reslice->GetOutput()->GetSpacing()[2];vtkMatrix4x4 *matrix = reslice->GetResliceAxes();// move the center point that we are slicing throughdouble point[4];double center[4];point[0] = 0.0;point[1] = 0.0;point[2] = sliceSpacing * deltaY;point[3] = 1.0;matrix->MultiplyPoint(point, center);matrix->SetElement(0, 3, center[0]);matrix->SetElement(1, 3, center[1]);matrix->SetElement(2, 3, center[2]);mapToColors->Update();interactor->Render();}else{vtkInteractorStyle *style = vtkInteractorStyle::SafeDownCast(interactor->GetInteractorStyle());if (style){style->OnMouseMove();}}}}private:int Slicing;vtkImageReslice *ImageReslice;vtkRenderWindowInteractor *Interactor;vtkImageMapToColors *mapToColors;
};int main()
{vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader> reader =vtkSmartPointer<vtkMetaImageReader>::New();reader->SetFileName ( "E:\\TestData\\brain.mhd" );reader->Update();int extent[6];double spacing[3];double origin[3];reader->GetOutput()->GetExtent(extent);reader->GetOutput()->GetSpacing(spacing);reader->GetOutput()->GetOrigin(origin);double center[3];center[0] = origin[0] + spacing[0] * 0.5 * (extent[0] + extent[1]);center[1] = origin[1] + spacing[1] * 0.5 * (extent[2] + extent[3]);center[2] = origin[2] + spacing[2] * 0.5 * (extent[4] + extent[5]);static double axialElements[16] = {1, 0, 0, 0,0, 1, 0, 0,0, 0, 1, 0,0, 0, 0, 1 };vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4> resliceAxes =vtkSmartPointer<vtkMatrix4x4>::New();resliceAxes->DeepCopy(axialElements);resliceAxes->SetElement(0, 3, center[0]);resliceAxes->SetElement(1, 3, center[1]);resliceAxes->SetElement(2, 3, center[2]);vtkSmartPointer<vtkImageReslice> reslice =vtkSmartPointer<vtkImageReslice>::New();reslice->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());reslice->SetOutputDimensionality(2);reslice->SetResliceAxes(resliceAxes);reslice->SetInterpolationModeToLinear();vtkSmartPointer<vtkLookupTable> colorTable =vtkSmartPointer<vtkLookupTable>::New();colorTable->SetRange(0, 1000); colorTable->SetValueRange(0.0, 1.0);colorTable->SetSaturationRange(0.0, 0.0);colorTable->SetRampToLinear();colorTable->Build();vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors> colorMap =vtkSmartPointer<vtkImageMapToColors>::New();colorMap->SetLookupTable(colorTable);colorMap->SetInputConnection(reslice->GetOutputPort());colorMap->Update();vtkSmartPointer<vtkImageActor> imgActor =vtkSmartPointer<vtkImageActor>::New();imgActor->SetInputData(colorMap->GetOutput());vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();renderer->AddActor(imgActor);renderer->SetBackground(1, 1, 1);vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();renderWindow->SetSize(500, 500);renderWindow->AddRenderer(renderer);vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage> imagestyle =vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleImage>::New();renderWindowInteractor->SetInteractorStyle(imagestyle);renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);renderWindowInteractor->Initialize();vtkSmartPointer<vtkImageInteractionCallback> callback =vtkSmartPointer<vtkImageInteractionCallback>::New();callback->SetImageReslice(reslice);callback->SetInteractor(renderWindowInteractor);callback->SetImageMapToColors(colorMap);imagestyle->AddObserver(vtkCommand::MouseMoveEvent, callback);imagestyle->AddObserver(vtkCommand::LeftButtonPressEvent, callback);imagestyle->AddObserver(vtkCommand::LeftButtonReleaseEvent, callback);renderWindowInteractor->Start();return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

按下鼠标左键，移动鼠标时的gif图片：

代码解释：

先通过vtkMetaImageReader读取一副三维图像，获取图像范围、原点和像素间隔，由这三个参数可以计算图像的中心位置。
接下来定义了切面的变换矩阵axialElements，该矩阵的前三列分别表示X、Y和Z方向矢量，第四列为切面坐标系原点。通过修改切面坐标系原点，可以得到不同位置的切面图像。
然后将读取的图像作为vtkImageReslice的输入，通过函数SetResliceAxes()设置变换矩阵resliceAxis。

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VTK图像处理之vtkImageReslice

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