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1#xff09;vtkImageCast 图像数据类型转换在数字图像处理中会频繁用到。一些常用的图像算子(例如梯度算子)在计算时出于精度的考虑#xff0c;会将结果存储为float或double类型#xff0c;但在图像显示时#xff0c;一般要求图像为 unsigned char 类型,…1、图像类型转换
1vtkImageCast 图像数据类型转换在数字图像处理中会频繁用到。一些常用的图像算子(例如梯度算子)在计算时出于精度的考虑会将结果存储为float或double类型但在图像显示时一般要求图像为 unsigned char 类型,这时就需要对数据类型进行转换。VTK 中最简单的类型转换 Filter就是 vtkmageCast其使用方法如下:
vtkImageCast imageCast vtkImageCast.New();
imageCast.SetInputConnection(reader.GetOutputPort());
imageCast.SetOutputScalarTypeToFloat();
imageCast.Update(); 只需要把 SetOutputScalarTypeToxxX()设置成相应的输出类型即可。另外该类中还有一个变量 ClampOverflow用来标识是否需要截断数据。默认情况下该变量值为0。当设置其值为1时输出的像素值不能超过输出类型的最大值超过时自动截断至最大值。该类在进行类型转换时只是将数据进行强制转换而没有进行比例的缩放因此使用比较受限制VTK中也不推荐使用该类。例如一幅 double 类型的图像其数值范围为[-1,1]如果需要将图像转换为 unsigned char 类则无法使用该 Filter 进行转换。这时就需要用到 vklmageShifScale。
2vtkImageShiftScale 指定偏移和比例参数来对输入图像数据进行操作例如一幅double 类型的图像其数值范围为[-1,1]如果将其转换为 unsigned char 类型需要设置 shif值为1比例系数设置为 127.5那么输入数据-1映射为(-11)x127.50而1 则会映射为(11)x127.5255。对应代码如下:
vtkImageShiftScale imageShiftScale vtkImageShiftScale.New();
imageShiftScale.SetInputConnection(reader.GetOutputPort());imageShiftScale.SetOutputScalarTypeToUnsignedChar();
imageShiftScale.SetShift(1);
imageShiftScale.SetScale(127.5);
imageShiftScale.Update(); SetShift()函数用于设置偏移量 Shift SetScale()函数用于设置放缩值Scale如果源图像的像素值为Val那么输出值为(Valshif)xScale。 SetOutputScalarTypeToUnsignedChar()用于设置输出类型为 unsigned char当然该类也提供了其他输出类型的设置函数。 该类中也有一个变量ClampOverfow当其值为1时,如果输出值超过输出类型的最大值时,则自动截断。例如,输出类型为 unsigned char,数值范围为 0~255当输出像素值为 257时该类会自动截断取值为 255。默认情况下变量 ClampOverflow 的值为 0此时当输出值为 257输出类型为 unsigned char 时该类不会将其截断而是会产生溢出最后取值为2。
2、图像颜色映射
1图像灰度映射 vtkImageLuminance 负责将一个RGB 彩色图像转换为一个单组分的灰度图像。映射公 式为 Luminance0.3xR0.59xG0.11xB R为输入图像的第一组分(红色)G为第二组分(绿色)B为第三组分(蓝色)。 这个公式用于计算一个RGB颜色的亮度。该类的使用也比较简单用户无须设置参数。
private void TestColor2Gray()
{vtkBMPReader reader vtkBMPReader.New();reader.SetFileName(F:\\code\\VTK\\TestActiViz\\bin\\Debug\\data\\lena.bmp);reader.Update();vtkImageLuminance luminance vtkImageLuminance.New();luminance.SetInputData(reader.GetOutput());luminance.Update();vtkImageActor orgActor vtkImageActor.New();orgActor.SetInputData(reader.GetOutput());vtkImageActor actor vtkImageActor.New();actor.SetInputData(luminance.GetOutput());vtkRenderer orgRenderer vtkRenderer.New();orgRenderer.AddActor(orgActor);orgRenderer.SetViewport(0.0, 0.0, 0.5, 1.0);orgRenderer.ResetCamera();orgRenderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer renderer vtkRenderer.New();renderer.SetViewport(0.5, 0.0, 1.0, 1.0);renderer.AddActor(actor);renderer.ResetCamera();renderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderWindow renderWindow renderWindowControl.RenderWindow;renderWindow.AddRenderer(orgRenderer);renderWindow.AddRenderer(renderer);renderWindow.Render();
} 2提取颜色组分 VTK 中利用 vtkImageExtractComponents 可以方便地提取彩色图像的各个颜色组分。使用该类时只需要设置要提取的组分序号即可。
private void TestExtractComponets(){vtkBMPReader reader vtkBMPReader.New();reader.SetFileName(F:\\code\\VTK\\TestActiViz\\bin\\Debug\\data\\lena.bmp);reader.Update();//提取红色对应灰度图像vtkImageExtractComponents extractRed vtkImageExtractComponents.New();extractRed.SetInputData(reader.GetOutput());extractRed.SetComponents(0);extractRed.Update();//提取绿色对应灰度图像vtkImageExtractComponents extractGreen vtkImageExtractComponents.New();extractGreen.SetInputData(reader.GetOutput());extractGreen.SetComponents(1);extractGreen.Update();//提取蓝色对应灰度图像vtkImageExtractComponents extractBlue vtkImageExtractComponents.New();extractBlue.SetInputData(reader.GetOutput());extractBlue.SetComponents(2);extractBlue.Update();vtkImageActor orgActor vtkImageActor.New();orgActor.SetInputData(reader.GetOutput());vtkImageActor redActor vtkImageActor.New();redActor.SetInputData(extractRed.GetOutput());vtkImageActor greenActor vtkImageActor.New();greenActor.SetInputData(extractGreen.GetOutput());vtkImageActor blueActor vtkImageActor.New();blueActor.SetInputData(extractBlue.GetOutput());vtkRenderer orgRenderer vtkRenderer.New();orgRenderer.AddActor(orgActor);orgRenderer.SetViewport(0.0, 0.0, 0.25, 1.0);orgRenderer.ResetCamera();orgRenderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer renderer vtkRenderer.New();renderer.SetViewport(0.25, 0.0, 0.5, 1.0);renderer.AddActor(redActor);renderer.ResetCamera();renderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer renderer2 vtkRenderer.New();renderer2.SetViewport(0.5, 0.0, 0.75, 1.0);renderer2.AddActor(greenActor);renderer2.ResetCamera();renderer2.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer renderer3 vtkRenderer.New();renderer3.SetViewport(0.75, 0.0, 1, 1.0);renderer3.AddActor(blueActor);renderer3.ResetCamera();renderer3.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderWindow renderWindow renderWindowControl.RenderWindow;renderWindow.AddRenderer(orgRenderer);renderWindow.AddRenderer(renderer);renderWindow.AddRenderer(renderer2);renderWindow.AddRenderer(renderer3);renderWindow.Render();
} 代码中定义了三个 vtkImageExtractComponents 对象分别用来提取红、绿和蓝色组分图像函数 SetComponents()用来设置要提取的组分号红、绿、蓝三色分别对应0、1和2。设置完毕执行Update()即可得到各个组分的数据。其输出为vtkImageData每一个颜色组分数据即是一个灰度图像。
3图像彩色映射 图像彩色映射的原理是:先生成一个颜色查找表然后根据图像像素的一个标量值在颜色查找表中查找对应的颜色并用新颜色值替代原来的像素值。VTK中以vkImageMapToColors 实现图像彩色映射以 vkookUpTable 生成颜色查找表。 private void TestGray2Color(){vtkJPEGReader reader vtkJPEGReader.New();reader.SetFileName(F:\\code\\VTK\\TestActiViz\\bin\\Debug\\data\\lena-gray.jpg);reader.Update();vtkLookupTable colorTable vtkLookupTable.New();colorTable.SetRange(0, 255);colorTable.SetHueRange(0.1, 0.5);colorTable.SetValueRange(0.6, 1);colorTable.Build();vtkImageMapToColors colorMap vtkImageMapToColors.New();colorMap.SetInputData(reader.GetOutput());colorMap.SetLookupTable(colorTable);colorMap.Update();vtkImageActor orgActor vtkImageActor.New();orgActor.SetInputData(reader.GetOutput());vtkImageActor redActor vtkImageActor.New();redActor.SetInputData(colorMap.GetOutput());vtkRenderer orgRenderer vtkRenderer.New();orgRenderer.AddActor(orgActor);orgRenderer.SetViewport(0.0, 0.0, 0.5, 1.0);orgRenderer.ResetCamera();orgRenderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer renderer vtkRenderer.New();renderer.SetViewport(0.5, 0.0, 1, 1.0);renderer.AddActor(redActor);renderer.ResetCamera();renderer.SetBackground(1, 1, 0.8);vtkRenderWindow renderWindow renderWindowControl.RenderWindow;renderWindow.AddRenderer(orgRenderer);renderWindow.AddRenderer(renderer);renderWindow.Render();} 示例先读取了一幅灰度图像然后生成 vtkLookUpTable 颜色查找表。 构造颜色查找表有两种方法:一种是直接添加颜色;另一种是设置HSV颜色空间变化范围然后自动生成颜色表。这里采用的是第二种方法
SetRange()设置要映射的标量数据的范围
SetHueRange()设置HSV 颜色空间的 Hue 值范围最大范围为[0,1];
SetValueRange()设置 HSV 颜色空间的 Value 范围最大范围为[0,1]:
设置完后调用 Build()来生成颜色査找表。接着定义 vkImageMapToColors 对象vtkImageMapToColors::SetLookupTable()设置相应的颜色查找表执行 Update)后其输出为一幅彩色图像。
4颜色合成 VTK也支持将多个灰度图像合并成一个彩色图像。VTK 中的 vtkImageAppendComponents 类可用来合成彩色图像其输入需要提供三个灰度图像。
private void TestColorAppend(){vtkImageCanvasSource2D red vtkImageCanvasSource2D.New();red.SetScalarTypeToUnsignedChar();red.SetNumberOfScalarComponents(1);red.SetExtent(0, 100, 0, 100, 0, 0);red.SetDrawColor(0, 0, 0, 0);red.FillBox(0, 100, 0, 100);red.SetDrawColor(255, 0, 0, 0);red.FillBox(20, 40, 20, 40);red.Update();vtkImageCanvasSource2D green vtkImageCanvasSource2D.New();green.SetScalarTypeToUnsignedChar();green.SetNumberOfScalarComponents(1);green.SetExtent(0, 100, 0, 100, 0, 0);green.SetDrawColor(0, 0, 0, 0);green.FillBox(0, 100, 0, 100);green.SetDrawColor(255, 0, 0, 0);green.FillBox(30, 50, 30, 50);green.Update();vtkImageCanvasSource2D blue vtkImageCanvasSource2D.New();blue.SetScalarTypeToUnsignedChar();blue.SetNumberOfScalarComponents(1);blue.SetExtent(0, 100, 0, 100, 0, 0);blue.SetDrawColor(0, 0, 0, 0);blue.FillBox(0, 100, 0, 100);blue.SetDrawColor(255, 0, 0, 0);blue.FillBox(40, 60, 40, 60);blue.Update();vtkImageAppendComponents components vtkImageAppendComponents.New();components.SetInputData(0, red.GetOutput());components.AddInputData(0, green.GetOutput());components.AddInputData(0, blue.GetOutput());components.Update();vtkImageActor redActor vtkImageActor.New();redActor.SetInputData(red.GetOutput());vtkImageActor greenActor vtkImageActor.New();greenActor.SetInputData(green.GetOutput());vtkImageActor blueActor vtkImageActor.New();blueActor.SetInputData(blue.GetOutput());vtkImageActor combinedActor vtkImageActor.New();combinedActor.SetInputData(components.GetOutput());vtkRenderer redRenderer vtkRenderer.New();redRenderer.AddActor(redActor);redRenderer.SetViewport(0.0, 0.0, 0.25, 1.0);redRenderer.ResetCamera();redRenderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer greenRenderer vtkRenderer.New();greenRenderer.AddActor(greenActor);greenRenderer.SetViewport(0.25, 0.0, 0.5, 1.0);greenRenderer.ResetCamera();greenRenderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer blueRenderer vtkRenderer.New();blueRenderer.AddActor(blueActor);blueRenderer.SetViewport(0.5, 0.0, 0.75, 1.0);blueRenderer.ResetCamera();blueRenderer.SetBackground(1, 1, 1);vtkRenderer CombinedRenderer vtkRenderer.New();CombinedRenderer.SetViewport(0.75, 0.0, 1, 1.0);CombinedRenderer.AddActor(combinedActor);CombinedRenderer.ResetCamera();CombinedRenderer.SetBackground(1, 1, 0.8);vtkRenderWindow renderWindow renderWindowControl.RenderWindow;renderWindow.AddRenderer(redRenderer);renderWindow.AddRenderer(greenRenderer);renderWindow.AddRenderer(blueRenderer);renderWindow.AddRenderer(CombinedRenderer);renderWindow.Render();} 先利用 vtkImageCanvasSource2D定义了三个二值图像每个图像中绘制了一个白色矩形并且三个矩形有部分重叠;然后定义vkImageAppendComponents对象并将三个图像设置为 vtkImageAppendComponents 对象的输入来合成图像。合成的效果为三个图像中对应的三个像素点的像素值合成一个RGB 像素值如三个图像中第100个像素的像素值分别为255、0和 0那么该点在输出图像中的像素值为(255.0.0)显示为红色。
