VTK面绘制（SR）与体绘制（VR）

Posted 2020-11-03

面绘制 (Surface Rendering)

VTK中基于面绘制实现三维重建，使用的是经典的Marching Cubes(移动立方体法)算法。
　　
　　面绘制是采用分割技术对一系列的二维图像进行轮廓识别、提取等操作，最终还原出被检测物体的三维模型，并以表面的方式显示出来。
　　面绘制的数据流管道pipeline结构为：
读取器->提取等值面->数据处理->映射器->实例化角色->绘制器->绘制窗口->交互器->交换方式。
Marching Cubes算法简介：
首先，假定原始数据是离散的三维空间规则数据场；
其次，给出所求等值面的值；
最后，找出等值面经过的体元位置，求出该体元内的等值面并计算出相关参数（以便由常用的图形软件包或图形硬件提供的面绘制功能绘制等值面）。
VTK提供了两种提取等值面的类：
(1) vtkContourFilter
(2) vtkMarchingCubes.
VTK通过vtkPolyDataNormals在等值面上产生法向量；通过vtkStripper在等值面上产生纹理或三角面片。

体绘制（Volume Rendering）

VTK中基于体绘制实现三维重建，使用的是光线投射法(Ray-casting)。
体绘制的原理和面绘制完全不相同。面绘制需要生成中间图元，而体绘制则是直接在原图上进行绘制，内容需求较面绘制小。每切换一个视角需要重新对所有的像素点进行颜色和透明度计算，需要时间比面绘制长。