VS2022联合Qt5开发学习8（QT5.12.3联合VTK7在VS2022上开发医学图像项目3——医学图像可视化）

这篇博文终于讲到医学图像三视图可视化展示及同步视图了。做这个项目之前我也学了很多Qt以及VTK的内容，自己也尝试了很久，查询了很多资料，下面就来和大家详细分享一下我研究这么久的成果吧。（研究不易，如果你觉得这篇文对你有帮助，请给博主点赞收藏评论三连hhh）

这篇内容可以说是我之前分享的所有内容的集合，用到的内容很多，如果碰到不是很明白的点，大家可以看看我的两个相关的专栏（就是我这篇文章归属的俩），里面都是我这几个月学习的心得体会，希望对大家有帮助吧。

这个项目要实现的功能可以大体分成两部分：

①图像读取和管理

②图像切分和浏览。

常见的医学图像可视化程序包括4个视图，分别是横断面视图、矢状面视图、冠状面视图和三维视图。这个我在前面的博文里也介绍过：6.VTK二维三维图像显示以及二维三维图像切面交互提取（回调函数、观察者-命令模式）_vtk 显示面-CSDN博客

下面我将按照我写代码的顺序依次介绍如何实现这些功能：

①图像读取和管理

要实现这个功能，我需要做的有以下几个部分：1.构建VTK的渲染管线；2.使用Qt创建界面和VTK的渲染窗口；3.实现STL文件读取；4.提供基本的相机控制；5.实现鼠标交互选取Actor

其实这几个部分我在前面的专栏文章中都有提到，在这里就不细讲了，需要了解更多的朋友可以看看下面几篇专栏文章：

3.VTK坐标系统以及VTK管线_vtk时间管线-CSDN博客

VS2022联合Qt5开发学习1（信号和槽）_vs qt联合编程-CSDN博客

2. VTK的流水线设计以及三维场景的基本要素-CSDN博客

VS2022联合Qt5开发学习5（QT5.12.3联合VTK在VS2022上开发医学图像项目）_vs2022 qt5.12-CSDN博客

6.VTK二维三维图像显示以及二维三维图像切面交互提取（回调函数、观察者-命令模式）_vtk 显示面-CSDN博客

步骤一：新建一个Qt Widgets Application项目打开UI界面。双击.ui文件，参照下图添加控件。绘制完成后，对按钮控件增加槽函数（不知道怎么加的话看VS2022联合Qt5开发学习1（信号和槽）_vs qt联合编程-CSDN博客），保存。

这里需要特别注意的是QVTKWidget这个控件。如果你用的是VTK9以前的版本（我这里举例子用的是VTK7），那么你需要手动将VTK中编译（必须是Release）生成的QVTKWidgetPlugin.dll和QVTKWidgetPlugin.lib复制到Qt安装目录中的plugins\designer下。如果是VTK9的版本，可以使用QVTKOpenGLNativeWidget来代替旧版本的QVTKWidget。具体怎么用不会的可以看VS2022联合Qt5开发学习5（QT5.12.3联合VTK在VS2022上开发医学图像项目）_vs2022 qt5.12-CSDN博客

步骤二： 

回到VS窗口，在VS解决方案中选中方案，右键->Qt->Refresh intelliSense进行刷新。在VS解决方案中右键 .ui 文件 -> "编译"，会生成对应的 ui_XX.h 头文件。打开.h和.cpp两个文件，添加相关功能。这里我直接用了之前VS2022联合Qt5开发学习5（QT5.12.3联合VTK在VS2022上开发医学图像项目）_vs2022 qt5.12-CSDN博客里的程序，大家直接把之前的程序改一下加到自己项目里就好啦。

.h

#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkSTLReader.h>

#include <QtWidgets/QMainWindow>
#include <QVTKWidget.h>
#include "ui_MyVTKApp.h"


class MyVTKApp : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MyVTKApp(QWidget *parent = nullptr);
    ~MyVTKApp();

private slots:
    void openFileSlot();

private:
    Ui::MyVTKAppClass ui;

    vtkSmartPointer<vtkSTLReader> reader = vtkSmartPointer<vtkSTLReader>::New();

.cpp

#include "MyVTKApp.h"

#include <QDebug>
#include <QFileDialog>

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkCommand.h>
#include <vtkResliceCursorWidget.h>
#include <vtkPlaneSource.h>
#include <vtkPlane.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkSTLReader.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkCutter.h>

#include "vtkAutoInit.h"
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2);
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);

MyVTKApp::MyVTKApp(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    ui.setupUi(this);

}

MyVTKApp::~MyVTKApp()
{}

void MyVTKApp::openFileSlot()
{
    QString selectFilePath = QFileDialog::getOpenFileName(this, QString("choose STL file"), QString(""), QString("file(*.stl)"));
    if (selectFilePath.isEmpty())
    {
        ui.textBrowser->append("The address of the STL file you choose is null!");
        return;
    }

    // 原始图像
    vtkSmartPointer<vtkSTLReader> reader = vtkSmartPointer<vtkSTLReader>::New();
    reader->SetFileName(selectFilePath.toStdString().c_str());
    reader->Update();

    //将source转换成mapper
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    mapper->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

    //送入渲染引擎进行显示
    vtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    actor->SetMapper(mapper);

    //渲染
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    renderer->AddActor(actor);
    renderer->SetBackground(.0, .0, .0);

    //设置渲染窗口
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> window = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    ui.qvtkWidget->SetRenderWindow(window);
    ui.qvtkWidget->GetRenderWindow()->AddRenderer(renderer);

    //ok
    ui.textBrowser->append(QString("upload the file succeed !"));
}

运行一下，STL文件读取以及交互部分完成。

②图像切分和浏览

之前博文6.VTK二维三维图像显示以及二维三维图像切面交互提取（回调函数、观察者-命令模式）_vtk 显示面-CSDN博客

有介绍切面的一些知识。现在用起来。

先创建冠状切面、横截面和矢状面，这里要用到vtkPlane库。

    // 创建冠状切面、横截面、矢状面
    vtkSmartPointer<vtkPlane> plane_c = vtkSmartPointer<vtkPlane>::New();
    plane_c->SetOrigin(0, 0, 0); // 设置切面的原点
    plane_c->SetNormal(0, 1, 0); // 设置切面的法向量

    vtkSmartPointer<vtkPlane> plane_t = vtkSmartPointer<vtkPlane>::New();
    plane_t->SetOrigin(0, 0, 0); // 设置切面的原点
    plane_t->SetNormal(0, 0, 1); // 设置切面的法向量

    vtkSmartPointer<vtkPlane> plane_s = vtkSmartPointer<vtkPlane>::New();
    plane_s->SetOrigin(0, 0, 0); // 设置切面的原点
    plane_s->SetNormal(1, 0, 0); // 设置切面的法向量

接着创建切割面，这里用到了vtkCutter

   // 创建切割器
   vtkSmartPointer<vtkCutter> cutter_c = vtkSmartPointer<vtkCutter>::New();
   cutter_c->SetCutFunction(plane_c);
   cutter_c->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
   cutter_c->Update();

   vtkSmartPointer<vtkCutter> cutter_t = vtkSmartPointer<vtkCutter>::New();
   cutter_t->SetCutFunction(plane_t);
   cutter_t->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
   cutter_t->Update();

   vtkSmartPointer<vtkCutter> cutter_s = vtkSmartPointer<vtkCutter>::New();
   cutter_s->SetCutFunction(plane_s);
   cutter_s->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());
   cutter_s->Update();

然后就是常规操作了。将切割得到的PolyData映射到几何图形，创建一个actor并添加到renderer，最后设置渲染窗口。这里用冠状面做例子，剩下的大家自行补全啦。

   // 将切割得到的PolyData映射到几何图形
   vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper_c = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
   mapper_c->SetInputConnection(cutter_c->GetOutputPort());

   // 创建一个actor并添加到renderer
   vtkSmartPointer<vtkActor> actor_c = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
   actor_c->SetMapper(mapper_c);
   vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer_c = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
   renderer_c->AddActor(actor_c);
   renderer_c->SetBackground(.0, .0, .0);


   //设置渲染窗口
   vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> window_c = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
   ui.qvtkWidget_Coronal->SetRenderWindow(window_c);
   ui.qvtkWidget_Coronal->GetRenderWindow()->AddRenderer(renderer_c);

运行程序

发现有一个面显示不出来。反复试验了几次，应该是我的图的问题，我这里直接取了(0, 0, 0)当中心点，然后做切面，可能就是刚好图那块地方中空了，所以什么都没有。

 就比如换个图，这个骨头就只能看到一个切面了。

之后需要做的是鼠标和三维图之间的交互，这样也可以解决只能显示部分图的问题。这个问题估计还要写很多内容，就留到下一篇解决好了。。。