第01章 19 通过点数据逐级构建球体体数据的综合性小例子

news2025/1/22 7:03:44

用VTK库来创建一个三维图像数据（vtkImageData），并填充标量数据以表示一个球体的体数据。球的半径为50，体数据的空间间隔为1.0/1000。

首先，我需要包含VTK的头文件，并且创建一个vtkImageData对象。然后，我将设置图像数据的维度、原点和间距。接下来，我将创建一个vtkFloatArray来存储标量数据，并通过遍历每个体素来计算其到球心的距离，并根据距离确定标量值。

以下是一个示例代码：

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkFloatArray.h>
#include <vtkXMLImageDataWriter.h>

int main()
{
    // 创建vtkImageData对象
    vtkSmartPointer<vtkImageData> vol = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();

    // 设置图像数据的维度
    int dims[3] = {1000, 1000, 1000};
    vol->SetDimensions(dims);

    // 设置图像数据的原点
    double origin[3] = {-50.0, -50.0, -50.0};
    vol->SetOrigin(origin);

    // 设置图像数据的间距
    double spacing[3] = {1.0 / 1000.0, 1.0 / 1000.0, 1.0 / 1000.0};
    vol->SetSpacing(spacing);

    // 创建标量数组
    vtkSmartPointer<vtkFloatArray> scalars = vtkSmartPointer<vtkFloatArray>::New();
    scalars->SetNumberOfComponents(1);
    scalars->SetNumberOfTuples(dims[0] * dims[1] * dims[2]);

    // 计算标量值
    double x, y, z;
    double center[3] = {0.0, 0.0, 0.0}; // 球心位置
    double radius = 50.0; // 球的半径

    for (int k = 0; k < dims[2]; k++)
    {
        z = origin[2] + k * spacing[2];
        for (int j = 0; j < dims[1]; j++)
        {
            y = origin[1] + j * spacing[1];
            for (int i = 0; i < dims[0]; i++)
            {
                x = origin[0] + i * spacing[0];
                double distance = sqrt((x - center[0]) * (x - center[0]) +
                                       (y - center[1]) * (y - center[1]) +
                                       (z - center[2]) * (z - center[2]));
                int index = i + j * dims[0] + k * dims[0] * dims[1];
                scalars->SetTuple1(index, distance - radius);
            }
        }
    }

    // 设置标量数据到图像数据
    vol->GetPointData()->SetScalars(scalars);

    // 可选：保存图像数据到文件
    vtkSmartPointer<vtkXMLImageDataWriter> writer = vtkSmartPointer<vtkXMLImageDataWriter>::New();
    writer->SetFileName("sphereImageData.vti");
    writer->SetInputData(vol);
    writer->Write();

    return 0;
}

解释

创建vtkImageData对象：
- 使用vtkSmartPointer<vtkImageData>创建图像数据对象。
- 设置维度为1000x1000x1000。
- 设置原点为(-50.0, -50.0, -50.0)。
- 设置间距为(1.0/1000, 1.0/1000, 1.0/1000)。
创建标量数组：
- 使用vtkSmartPointer<vtkFloatArray>创建浮点型数组。
- 设置数组的组件数为1，并设置元组数为维度的乘积。
填充标量数据：
- 通过三重循环遍历每个体素。
- 计算每个体素的坐标(x, y, z)。
- 计算该点到球心的距离，并减去半径，得到标量值。
- 将标量值设置到数组中相应的索引位置。
设置标量数据到图像数据：
- 将标量数组设置为图像数据的点数据的标量数组。
保存图像数据：
- 可选步骤，使用vtkXMLImageDataWriter将图像数据保存为.vti文件。