VTK_Learning_图像信息的访问与修改（vtkImageData）（vtkImageChangeInformation）

1.利用vtkImageData实现图像信息的访问与修改

数字图像文件内容由两个部分组成：图像头信息和数据。图像头信息定义了图像的基本信息，主要包括起点位置（Origin），像素间隔（space）和维数（dimension）。

 

vtkImageData中提供了多个函数用于访问或者获取图像的基本信息，这些函数通常使用Set或者Get加上相应的信息名的形式，例如获取图像维数的方法定义为GetDimensions()。

 2.实验程序及运行结果

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2);
 
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkBMPReader.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkImageViewer2.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
 
int main()
{
  //读数据
  vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader =
    vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New();
  reader->SetFileName("lena.bmp");
  reader->Update();
 
  //获取图像信息
  int dims[3];
  reader->GetOutput()->GetDimensions(dims);
  std::cout << "图像维数:" << dims[0] << "*" << dims[1] << "*" << dims[2] << std::endl;
 
  double origin[3];
  reader->GetOutput()->GetOrigin(origin);
  std::cout << "图像中心:" << origin[0] << " " << origin[1] << " " << origin[2] << std::endl;
 
  double spacing[3];
  reader->GetOutput()->GetSpacing(spacing);
  std::cout << "图像间距:" << spacing[0] << " " << spacing[1] << " " << spacing[2] << std::endl;
  
  //显示图像
  vtkSmartPointer<vtkImageViewer2> imgViewer =
    vtkSmartPointer<vtkImageViewer2>::New();
  imgViewer->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
 
  vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
  imgViewer->SetupInteractor(rwi);
  imgViewer->Render();
 
  imgViewer->GetRenderer()->ResetCamera();
  imgViewer->Render();
 
  imgViewer->GetRenderer()->SetBackground(1.0, 1.0, 1.0);
  imgViewer->SetSize(640,480);
 
  imgViewer->GetRenderWindow()->SetWindowName("GetImageInfo");
  rwi->Start();
  return 0;
}

 运行结果：

                                                     

这个例子主要获取图像的三个信息:图像维数、图像原点、像素间隔。VTK中二维和三维图像都用vtkImageData表示，因此首先定义图像维数为dims[3]，然后利用GetDimensions()函数获取图像的维数；图像的原点和像素间隔都是物理空间数值，因此都是定义double类型。其中，图像维数为512*512*1，通过维数可以看成z方向的维数为1，说明该图像为二维图像；而图像的原点为(0,0,0)点，而像素间隔为(1,1,1)。
 

3.类vtkImageChengeInformation用于图像信息修改 

vtkImageData中提供了多个Set函数用于设置图像的基本信息。当对一个管线的输出修改图像信息后，如果管线重新Update，那么这些修改都会恢复回原来的值。而vtkChangeImageInformation可以作为管线中的一个filter来修改图像信息。利用这个filter可以修改图像的原点，像素间隔以及范围起点（extent），另外还可以对图像平移缩放等操作。
 

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
 
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkBMPReader.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkImageChangeInformation.h>
#include <vtkImageViewer2.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
 
 
int main()
{
  vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader =
    vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New();
  reader->SetFileName("lena.bmp");
  reader->Update();
 
  int dims[3];
  double origin[3];
  double spacing[3];
 
  reader->GetOutput()->GetDimensions(dims);
  std::cout << "图像维度：" << dims[0] << " " << dims[1] << " " << dims[2] << std::endl;
  reader->GetOutput()->GetOrigin(origin);
  std::cout << "图像中心：" << origin[0] << " " << origin[1] << " " << origin[2] << std::endl;
  reader->GetOutput()->GetSpacing(spacing);
  std::cout << "图像间隔：" << spacing[0] << " " << spacing[1] << " " << spacing[2] << std::endl;
 
  vtkSmartPointer<vtkImageChangeInformation> changer =
    vtkSmartPointer<vtkImageChangeInformation>::New();
  changer->SetInputData(reader->GetOutput());
  changer->SetOutputOrigin(100, 100, 0);
  changer->SetOutputSpacing(10, 10, 1);
  changer->SetCenterImage(1);
  changer->Update();
 
  changer->GetOutput()->GetDimensions(dims);
  std::cout << "图像维度：" << dims[0] << " " << dims[1] << " " << dims[2] << std::endl;
  changer->GetOutput()->GetOrigin(origin);
  std::cout << "图像中心：" << origin[0] << " " << origin[1] << " " << origin[2] << std::endl;
  changer->GetOutput()->GetSpacing(spacing);
  std::cout << "图像间隔：" << spacing[0] << " " << spacing[1] << " " << spacing[2] << std::endl;
 
  vtkSmartPointer<vtkImageViewer2> imgViewer =
    vtkSmartPointer<vtkImageViewer2>::New();
  imgViewer->SetInputConnection(changer->GetOutputPort());
 
  vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
  imgViewer->SetupInteractor(rwi);
  imgViewer->Render();
 
  imgViewer->GetRenderer()->ResetCamera();
  imgViewer->GetRenderer()->SetBackground(1.0, 1.0, 1.0);
  imgViewer->Render();
 
  imgViewer->GetRenderWindow()->SetWindowName("ChangeImageInfo");
  imgViewer->SetSize(640, 480);
 
  rwi->Start();
 
  return 0;
}

输出结果：

                                     

首先读入图像，由vtkImageData提供函数接口获取图像的维数，原点和像素间隔。然后定义vtkImageChangeInformation指针，并设置输出图像原点为（100, 100, 0），输出图像像素间隔为（10, 10, 1），然后调用CenterImage()函数将图像的原点置于图像的中心。
操作后的结果使得图像的原点位于(-2555, -2555, 0)，SetOutputOrigin(100, 100, 0)并没有起作用。

原因在哪里呢？

如果看下CenterImage()函数的注释，可以发现该函数的作用是将（0, 0, 0）点置于图像的中心。当CenterImage该函数执行时会重写SetOutputOrigin()，所以SetOutputOrigin函数不会产生任何作用。那(-2555, -2555, 0)又是如何计算出来的呢？

这个原理如下图所示：

                                                         

根据图像的维数和像素间隔计算得到新的图像的宽度和高度为(512-1)*10，初始图像的原点位于（0, 0,0），现在将图像的中心平移至原点，平移量为（-(512-1)*10/2,(512-1)*5/2, 0） = (-2555, -2555,0)。