VTK修炼之道62：体绘制_固定点光线投影体绘制与GPU加速光线投影体绘制

vtkFixedPointVolumeRayCastMapper是一个较好的vtkVolumeRayCastMapper的替代者。该类能够实现基于Alpha合成的体绘制方法和最大密度投影体绘制方法，能够支持任意类型带的医院或者独立多元数据。 例如，当输入为二元独立数据时，第一源数据用于颜色映射，而第二元作为不透明度映射。 该类使用了空间跳跃技术来加速体绘制渲染过程，而在内部计算时，统一使用了float数据类型。

vtkFixedPointVolumeRayCastFMapper与vtkVolumeRayCastMapper对比

两个类的使用方法基本一致，都支持设置光线采样步长、图像采样距离、自动调整图像采样距离等操作。 当然两者也存在以下区别： 1.vtkFixedPointVolumeRayCastFMapper只支持基于Alpha合成的体绘制方法和最大密度体绘制方法，可以通过基类vtkVolumeMapper的接口函数来设置。

void SetBlendModeToComposite();
void SetBlendModeToMaximumIntensity();
void SetBlendModeToMinimumIntensity();
void SetBlendModeToAddictive();

2.该类仅支持先插值在分类操作； 3.该类支持更多种数据类型。

vtkGPUVolumeRayCastMapper类实现了基于GPU加速的光线投影体绘制算法。该类的使用方法与上面两各类基本一致。同样可以实现光线采样步长、图像采样距离、自动调整图像采样距离等。
代码实现如下：

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingVolumeOpenGL); 
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType);
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkStructuredPoints.h>
#include <vtkStructuredPointsReader.h>
#include <vtkGPUVolumeRayCastMapper.h>
#include <vtkColorTransferFunction.h>
#include <vtkPiecewiseFunction.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkVolumeProperty.h>
#include <vtkVolumeRayCastIsosurfaceFunction.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader> reader =
		vtkSmartPointer<vtkStructuredPointsReader>::New();
	reader->SetFileName("mummy.128.vtk");
	reader->Update();


	vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper> volumeMapper =
		vtkSmartPointer<vtkGPUVolumeRayCastMapper>::New();
	volumeMapper->SetInputData(reader->GetOutput());;
	volumeMapper->SetSampleDistance(volumeMapper->GetSampleDistance()/2);	//设置光线采样距离
	//volumeMapper->SetAutoAdjustSampleDistances(0);//设置图像采样步长
	//volumeMapper->SetImageSampleDistance(4);
	/*************************************************************************/
	vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty> volumeProperty =
		vtkSmartPointer<vtkVolumeProperty>::New();
	volumeProperty->SetInterpolationTypeToLinear();
	volumeProperty->ShadeOn();  //打开或者关闭阴影测试
	volumeProperty->SetAmbient(0.4);
	volumeProperty->SetDiffuse(0.6);  //漫反射
	volumeProperty->SetSpecular(0.2); //镜面反射
	//设置不透明度
	vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> compositeOpacity =
		vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
	compositeOpacity->AddPoint(70, 0.00);
	compositeOpacity->AddPoint(90, 0.40);
	compositeOpacity->AddPoint(180, 0.60);
	volumeProperty->SetScalarOpacity(compositeOpacity); //设置不透明度传输函数
	//设置梯度不透明属性
	vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction> volumeGradientOpacity =
		vtkSmartPointer<vtkPiecewiseFunction>::New();
	volumeGradientOpacity->AddPoint(10, 0.0);
	volumeGradientOpacity->AddPoint(90, 0.5);
	volumeGradientOpacity->AddPoint(100, 1.0);
	volumeProperty->SetGradientOpacity(volumeGradientOpacity);//设置梯度不透明度效果对比
	//设置颜色属性
	vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction> color =
		vtkSmartPointer<vtkColorTransferFunction>::New();
	color->AddRGBPoint(0.000, 0.00, 0.00, 0.00);
	color->AddRGBPoint(64.00, 1.00, 0.52, 0.30);
	color->AddRGBPoint(190.0, 1.00, 1.00, 1.00);
	color->AddRGBPoint(220.0, 0.20, 0.20, 0.20);
	volumeProperty->SetColor(color);
	/********************************************************************************/
	vtkSmartPointer<vtkVolume> volume =
		vtkSmartPointer<vtkVolume>::New();
	volume->SetMapper(volumeMapper);
	volume->SetProperty(volumeProperty);

	vtkSmartPointer<vtkRenderer> ren = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
	ren->SetBackground(0, 1, 0);
	ren->AddVolume(volume);

	vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
	rw->AddRenderer(ren);
	rw->SetSize(640, 480);
	rw->Render();
	rw->SetWindowName("VolumeRendering");

	vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
		vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
	rwi->SetRenderWindow(rw);

	ren->ResetCamera();
	rw->Render();
	rwi->Start();

	return 0;
}

输出结果如下：

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3.  张晓东, 罗火灵. VTK图形图像开发进阶[M]. 机械工业出版社, 2015.