004: VTK读入数据---vtkImageData具体阐明

VTK医学图像处理---vtkImageData类

目录
VTK医学图像处理---vtkImageData类
简介：
1 Mricro软件的安装和利用
(1) Mricro安装
(2) Mricro转换DICOM为裸数据 
2 从硬盘读取数据到vtkImageData
3 vtkImageData转RGB或RGBA格式
4 训练
总结

---

简介：

        对于医学图像来说，vtkImageData是利用频率非常高的类，因为医学图像通常为较为规则的矩形或容积范例（三维），而vtkImageData类重要就是用于存储此类数据的，vtk中相干算法（好比阈值、缩放等）的输入和输出也是vtkImageData类，熟练把握vtkImageData类非常重要。
        vtkDICOMImageReader类读取文件夹中的DICOM文件后，DICOM数据也存储在vtkImageData类中，本篇博文将跳过vtkDICOMImageReader类，直接从硬盘读取数据到vtkImageData类中，以增强大家对vtkImageData类的熟悉。
        由于DICOM格式非常负责，有专门的开源库对DICOM文件进行分析，好比DCMTK(DCMTK - dicom.offis.de)，我们不筹划具体介绍DICOM标准，因此我们将借助一个免费的软件Mricro（建议大家学会利用给软件，不管是开辟还是做科研都非常有用）来将DICOM文件转换为原始数据，采用C语言从硬盘读取原始数据到vtkImageData类中。
        本博文重要包括为 Mricro的安装和利用，从硬盘读取数据到vtkImageData类，vtkImageData类的具体介绍。
1 Mricro软件的安装和利用

下载地址：MRIcro software guide (sc.edu)   
打开网页后，点击下图中红色方框中的链接开始下载。

(1) Mricro安装

下载后，解压会看到下面的图标，双击安装，提出是否安装，选择是，一路默认安装，具体步调如下图：

(2) Mricro转换DICOM为裸数据 

 在开始栏中搜索Mricro，或从所有应用步伐内里找到Mricro启动，启动后的界面为：

DICOM数据下载地址：【免费】VTK-医学图像处理博文中需要的DICOM测试数据资源-CSDN文库
下载DICOM数据解压，在Mricro软件的菜单项中选择 Import--Convert foreign to Analyze，跳出选择对话框。

在Number of Files中要输入待转换的DICOM文件张数， 例如这里我们转换10张，就在该输入框内填写10，记得勾选 Open sequential files:ignore filename选项，然后点击  Select。

在Conversion Options框中，继续点击 OK

这里有时候会跳出一个或两个提示框，不消管它，点击OK继续

到 Select 对话框后，恣意选中一张待转换的DICOM文件，然后再文件名中输入要保存为裸数据的名称，点击  打开。
 

单击  打开后，会跳出导出保存框，在保存框中输入要保存的名称，点击  保存按钮进行保存。
 

打开DicomFiles地点文件夹，会发现内里多了两个文件：test.hdr和  test.img
此中 test.hdr文件中保存的数据的长宽高，空间位置等信息
test.img文件中就是纯粹的裸数据，接下来我们将读取test.img中的数据到vtkImageData中。
双击test.hdr，用Mricro软件打开它，在软件的左侧，可以看到test.img中的数据长为512，宽为512，一共有10张图像，数据范例为short。

2 从硬盘读取数据到vtkImageData

 老例子，先看下代码，也可以拷贝到自己的项目中，运行下：

1. #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
3. #include "vtkImageMapToWindowLevelColors.h"
4. #include "vtkImageActor.h"
5. #include "vtkImageMapper3D.h"
6. #include "vtkImageData.h"
7. #include "vtkNew.h"
8. #include "vtkDICOMImageReader.h"
9. #include "vtkRenderWindow.h"
10. #include "vtkRenderWindowInteractor.h"
11. #include "vtkRenderer.h"
12. #include "vtkCamera.h"
13. int ImageSlice = 0;
14. void main()
15. {
16.         vtkNew<vtkImageData> imageData;
17.         imageData->SetDimensions(512, 512, 10);
18.         imageData->SetSpacing(.49, .49, .7);
19.         imageData->SetOrigin(0.0, 0.0, 0.0);
20.         imageData->AllocateScalars(VTK_SHORT, 1);
21.         void *ptr = imageData->GetScalarPointer();
22.         size_t bSize = 512 * 512 * 10;
24.         FILE* pFile = fopen("D:\\DicomFiles\\test.img","rb+");
25.         if (NULL == pFile)
26.                 return;
28.         fread(ptr, sizeof(short), bSize, pFile);
29.         fclose(pFile);
31.         int* ext = imageData->GetExtent();
33.         // map the input image through a lookup table and window / level it
34.         vtkNew<vtkImageMapToWindowLevelColors> windowLevel;
35.         windowLevel->SetWindow(1000);
36.         windowLevel->SetLevel(800);
37.         windowLevel->SetInputData(imageData);
39.         //vtkImageActor: draw an image in a rendered 3D scene
40.         vtkNew<vtkImageActor> imageActor;
41.         imageActor->SetDisplayExtent(ext[0], ext[1], ext[2], ext[3], ImageSlice, ImageSlice);
42.         imageActor->GetMapper()->SetInputConnection(windowLevel->GetOutputPort());
44.         // The renderer generates the image which is then displayed on the render window.
45.         vtkNew<vtkRenderer> renderer;
46.         renderer->AddActor(imageActor);
47.         renderer->SetBackground(.2,.2,.2);
49.         vtkCamera *cam = renderer->GetActiveCamera();
50.         if (cam)
51.         {
52.                 // 获取物体在三维空间中的原点，XYZ范围和中心
53.                 //vtkImageData* idata = reader->GetOutput();
54.                 vtkImageData* idata = imageData;
55.                 double* origins = idata->GetOrigin(); // 三维坐标中的起点
56.                 double* bounds = idata->GetBounds();  // 包围盒的xyz范围
57.                 double* center = idata->GetCenter();  // 中心
59.                 cam->SetFocalPoint(center);
60.                 cam->SetPosition(center[0], center[1], center[2] - bounds[5]); // -1 if medical ?
61.                 cam->SetViewUp(0, 1, 0);
62.                 cam->SetClippingRange(0.1,1000);
63.                 renderer->ResetCamera();
64.         }
66.         // The render window is the actual GUI window that appears on the computer screen
67.         vtkNew<vtkRenderWindow> renderWindow;
68.         renderWindow->SetSize(512, 512);
69.         renderWindow->AddRenderer(renderer);
70.         renderWindow->SetWindowName("Dicom Image");
72.         // The render window interactor captures mouse events
73.     // and will perform appropriate camera or actor manipulation
74.     // depending on the nature of the events.
75.         vtkNew<vtkRenderWindowInteractor> interactor;
76.         interactor->SetRenderWindow(renderWindow);
78.         // This starts the event loop and as a side effect causes an initial render.
79.         renderWindow->Render();
80.         interactor->Start();
81. }

复制代码

重要修改的代码如下：

1.     vtkNew<vtkImageData> imageData;
2.         imageData->SetDimensions(512, 512, 10);
3.         imageData->SetSpacing(.49, .49, .7);
4.         imageData->SetOrigin(0.0, 0.0, 0.0);
5.         imageData->AllocateScalars(VTK_SHORT, 1);
6.         void *ptr = imageData->GetScalarPointer();
7.         size_t bSize = 512 * 512 * 10;
9.         FILE* pFile = fopen("D:\\DicomFiles\\test.img","rb+");
10.         if (NULL == pFile)
11.                 return;
13.         fread(ptr, sizeof(short), bSize, pFile);
14.         fclose(pFile);

复制代码

 SetDimensions 函数重要用来设置图像的长宽高信息
SetSpacing 是像素间距，图像的（512 - 1）* 0.49 就是图像宽的实际尺寸；
SetOrigin  是图像活着界坐标中的位置；
AllocateScalars有两个参数，第一个参数指定命据范例（16bit short）;第二个参数1是 一个像素是有一个元素组成（对于BMP位图来说，一个像素是有RGB/RGBA组成的）；
AllocateScalars 同时还分配内存空间；
GetScalarPointer函数可以获取分配内存空间的地址；有了地址，有了数据的大小，就可以直接从硬盘读取裸数据了。读取的代码用C语言来写的，这里就不解释了。
运行结果如下： 

3 vtkImageData转RGB或RGBA格式

接下来我们增加了个一个Convert2RGB函数，用户将vtkImageData中的数据转换为RGB格式的数据，并保存的硬盘，然后用Mricro打开查看。
完整源代码如下：

1. #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
3. #include "vtkImageMapToWindowLevelColors.h"
4. #include "vtkImageActor.h"
5. #include "vtkImageMapper3D.h"
6. #include "vtkImageData.h"
7. #include "vtkNew.h"
8. #include "vtkDICOMImageReader.h"
9. #include "vtkRenderWindow.h"
10. #include "vtkRenderWindowInteractor.h"
11. #include "vtkRenderer.h"
12. #include "vtkCamera.h"
13. #include "vtkWindowLevelLookupTable.h"
14. int ImageSlice = 0;
16. void Convert2RGB(vtkImageData* pData);
18. void main()
19. {
20.         vtkNew<vtkImageData> imageData;
21.         imageData->SetDimensions(512, 512, 10);
22.         imageData->SetSpacing(.49, .49, .7);
23.         imageData->SetOrigin(0.0, 0.0, 0.0);
24.         imageData->AllocateScalars(VTK_SHORT, 1);
25.         void *ptr = imageData->GetScalarPointer();
26.         size_t bSize = 512 * 512 * 10;
28.         FILE* pFile = fopen("D:\\DicomFiles\\test.img","rb+");
29.         if (NULL == pFile)
30.                 return;
32.         fread(ptr, sizeof(short), bSize, pFile);
33.         fclose(pFile);
35.         Convert2RGB(imageData);
38.         int* ext = imageData->GetExtent();
40.         // map the input image through a lookup table and window / level it
41.         vtkNew<vtkImageMapToWindowLevelColors> windowLevel;
42.         windowLevel->SetWindow(1000);
43.         windowLevel->SetLevel(800);
44.         windowLevel->SetInputData(imageData);
46.         //vtkImageActor: draw an image in a rendered 3D scene
47.         vtkNew<vtkImageActor> imageActor;
48.         imageActor->SetDisplayExtent(ext[0], ext[1], ext[2], ext[3], ImageSlice, ImageSlice);
49.         imageActor->GetMapper()->SetInputConnection(windowLevel->GetOutputPort());
51.         // The renderer generates the image which is then displayed on the render window.
52.         vtkNew<vtkRenderer> renderer;
53.         renderer->AddActor(imageActor);
54.         renderer->SetBackground(.2,.2,.2);
56.         vtkCamera *cam = renderer->GetActiveCamera();
57.         if (cam)
58.         {
59.                 // 获取物体在三维空间中的原点，XYZ范围和中心
60.                 //vtkImageData* idata = reader->GetOutput();
61.                 vtkImageData* idata = imageData;
62.                 double* origins = idata->GetOrigin(); // 三维坐标中的起点
63.                 double* bounds = idata->GetBounds();  // 包围盒的xyz范围
64.                 double* center = idata->GetCenter();  // 中心
66.                 cam->SetFocalPoint(center);
67.                 cam->SetPosition(center[0], center[1], center[2] - bounds[5]); // -1 if medical ?
68.                 cam->SetViewUp(0, 1, 0);
69.                 cam->SetClippingRange(0.1,1000);
70.                 renderer->ResetCamera();
71.         }
73.         // The render window is the actual GUI window that appears on the computer screen
74.         vtkNew<vtkRenderWindow> renderWindow;
75.         renderWindow->SetSize(512, 512);
76.         renderWindow->AddRenderer(renderer);
77.         renderWindow->SetWindowName("Dicom Image");
79.         // The render window interactor captures mouse events
80.     // and will perform appropriate camera or actor manipulation
81.     // depending on the nature of the events.
82.         vtkNew<vtkRenderWindowInteractor> interactor;
83.         interactor->SetRenderWindow(renderWindow);
85.         // This starts the event loop and as a side effect causes an initial render.
86.         renderWindow->Render();
87.         interactor->Start();
88. }
90. void Convert2RGB(vtkImageData* pData)
91. {
92.         void *ptr = pData->GetScalarPointer();
94.         vtkNew<vtkWindowLevelLookupTable> table;
95.         table->SetWindow(1000);
96.         table->SetLevel(800);
97.         table->Build();
98.         table->BuildSpecialColors();
100.         long iCount = 512 * 512;
101.         void *rgbPtr = malloc(iCount * 3);
102.         unsigned char *desPtr = (unsigned char *)rgbPtr;
104.         table->MapScalarsThroughTable2(ptr, desPtr, VTK_UNSIGNED_SHORT, iCount, VTK_LUMINANCE, VTK_RGB);
106.         FILE* pFile = fopen("color2.img", "wb+");
107.         if (!pFile)
108.                 return;
110.         fwrite(rgbPtr, 1, iCount * 3, pFile);
111.         fclose(pFile);
113.         free(rgbPtr);
115. }

复制代码

打开源代码地点文件夹，会发现多了一个color2.img，打开Mricro软件，将 color2.img拖到Mricro软件中，发现打开后是乱码，这是由于Mricro软件左侧的参数信息不精确。

将左侧X Y Z分别填入512  512 1
将Data，选中 24-bit rgb，
然后点击菜单中的Header，Save header;

保存完成后，双击 color2.hdr,打开，显示结果如下：

在这里例子中，我们只保存了一张RGB，而图像是有10张的，请自己动手，把10张图像全部保存成为RGB数据，训练一下。 
4 训练

（1）用vtkImageData读取一张BMP图像，并显示；
（2）将相机的位置这是在现在位置的反方向，对比下显示结果；
（3）将vtkImageData中的数据重新保存一份，用Mricro软件打开查看是否精确；
总结


免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。