VTK图像处理颜色映射（一）

颜色映射是标量算法的一种，是应用最为广泛的可视化算法，该算法的核心是将数据集的属性数据和颜色表中的颜色相互对应，并用所对应的颜色绘制标量数据。
颜色映射的过程主要包括以下步骤：

1）定义颜色表，在颜色表中用数组保存所定义的颜色组分（红、绿、蓝）。2）将颜色表和属性数据关联。3）根据属性数据的最大、最小值建立颜色索引

颜色映射的目的是突出显示数据集中重要的属性数据，因此如何设计颜色表中的颜色，达到颜色映射的目的是颜色映的关键，一般情况下，使用灰度颜色，能提供更好的表现细节，使用彩色颜色能增强对比度。

图像彩色映射

图像彩色映射的原理是：先生成一个颜色查找表，然后根据图像像素的一个标量值在颜色查找表中查找对应的颜色，并用新颜色值替代原来的像素值，用vtkLookUpTable 生成颜色查找表，以下代码展示如何进行彩色映射。

#include <vtkVersion.h>
#include <vtkSmartPointer.h>#include <vtkActor.h>
#include <vtkDelaunay2D.h>
#include <vtkLookupTable.h>
#include <vtkMath.h>
#include <vtkPointData.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkProperty.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkVertexGlyphFilter.h>
#include <vtkXMLPolyDataWriter.h>// For compatibility with new VTK generic data arrays
#ifdef vtkGenericDataArray_h
#define InsertNextTupleValue InsertNextTypedTuple
#endifint main(int, char *[])
{// Create a grid of points (height/terrian map)vtkSmartPointer<vtkPoints> points = vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();unsigned int GridSize = 20;double xx, yy, zz;//随机生成一个三维坐标，并插入vtkPoints中for(unsigned int x = 0; x < GridSize; x++){for(unsigned int y = 0; y < GridSize; y++){xx = x + vtkMath::Random(-.2, .2);yy = y + vtkMath::Random(-.2, .2);zz = vtkMath::Random(-.5, .5);points->InsertNextPoint(xx, yy, zz);}}// Add the grid points to a polydata objectvtkSmartPointer<vtkPolyData> inputPolyData = vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();inputPolyData->SetPoints(points);// Triangulate the grid points//三角化之后，每个面片都是一个三角形，由三个点确定   //一个三角形vtkSmartPointer<vtkDelaunay2D> delaunay = vtkSmartPointer<vtkDelaunay2D>::New();//根据vtk的版本来选择数据输入方式
#if VTK_MAJOR_VERSION <= 5delaunay->SetInput(inputPolyData);
#elsedelaunay->SetInputData(inputPolyData);
#endifdelaunay->Update();vtkPolyData* outputPolyData = delaunay->GetOutput();//这个数组里面存放了六个坐标范围极值//分别是x轴方向最小最大坐标值//y轴方向最小最大坐标值//Z轴方向最小最大坐标值double bounds[6];outputPolyData->GetBounds(bounds);// Find min and max z//数组最后两个值存放的是Z轴方向最小最大坐标值double minz = bounds[4];double maxz = bounds[5];std::cout << "minz: " << minz << std::endl;std::cout << "maxz: " << maxz << std::endl;// Create the color mapvtkSmartPointer<vtkLookupTable> colorLookupTable = vtkSmartPointer<vtkLookupTable>::New();//这里如果不设置大小范围的话，默认的范围是0-1//这里根据自己的代码需要灵活设置颜色映射的范围值colorLookupTable->SetTableRange(minz, maxz);colorLookupTable->Build();// Generate the colors for each point based on the color mapvtkSmartPointer<vtkUnsignedCharArray> colors = vtkSmartPointer<vtkUnsignedCharArray>::New();colors->SetNumberOfComponents(3);colors->SetName("Colors");std::cout << "There are " << outputPolyData->GetNumberOfPoints()<< " points." << std::endl;for(int i = 0; i < outputPolyData->GetNumberOfPoints(); i++){double p[3];outputPolyData->GetPoint(i,p);double dcolor[3];//根据z轴的坐标值的数据来获得一个颜色标量值//（使用lookupTable颜色查找表来查找）//查找到的标量值放入dcolor中colorLookupTable->GetColor(p[2], dcolor);std::cout << "dcolor: "<< dcolor[0] << " "<< dcolor[1] << " "<< dcolor[2] << std::endl;unsigned char color[3];//把获取到的颜色标量转换为颜色值，并存入颜色标量colors中for(unsigned int j = 0; j < 3; j++){color[j] = static_cast<unsigned char>(255.0 * dcolor[j]);}std::cout << "color: "<< (int)color[0] << " "<< (int)color[1] << " "<< (int)color[2] << std::endl;colors->InsertNextTupleValue(color);}//给每一个点设置一个颜色，这个颜色是根据z轴的大小来设置的outputPolyData->GetPointData()->SetScalars(colors);// Create a mapper and actorvtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
#if VTK_MAJOR_VERSION <= 5mapper->SetInputConnection(outputPolyData->GetProducerPort());
#elsemapper->SetInputData(outputPolyData);
#endifvtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();actor->SetMapper(mapper);// Create a renderer, render window, and interactorvtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();renderWindow->AddRenderer(renderer);vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);// Add the actor to the scenerenderer->AddActor(actor);renderer->SetBackground(.1, .2, .3);// Render and interactrenderWindow->Render();renderWindowInteractor->Start();return EXIT_SUCCESS;
}

这个立方体其他部分的颜色，也是通过标量值映射来的，不过这些标量值并不是手动设置，而是根据邻近的顶点的标量值，运用某种内插算法计算出来的。效果图如下：

图一

图二

图三

图四

图一图二图三是展示的不同角度的效果图。
图四是根据SetTableRange()的映射范围映射，根据z轴坐标值在lookupTable颜色查找表里查找对应的标量值，在将之转换成颜色值，给每个点一个颜色值，同时附近的区域也是通过标量值映射来的，是根据邻近定点的标量值，运用内插算法自动计算出来的。

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