VTK图像处理之访问图像像素值

图像像素值的访问与修改是最常用的一种操作。VTK提供了两种访问图像像素值的访问。

一、直接访问

　　第一种方法是直接发访问vtkImageData的数据数组。vtkImageData提供了GetScalarPointer()函数获取数据数组指针，该函数有三种形式：

virtual void* GetScalarPointer（int coordinates[3]）;
virtual void* GetScalarPointer（int x, int y, int z）;
virtual void* GetScalarPointer（）;

前两种形式根据给定的像素索引得到指定的像素值，注意返回的是第（x,y,z）个像素值的地址。而第三种形式是返回图像数据数组的头指针，然后根据头指针可以依次访问索引像素。

示例演示

使用GetScalarPointer遍历图像像素。

CMakeLists.txt代码

CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.8)
PROJECT(VisitImagePixelDirectlyExample)
FIND_PACKAGE(VTK REQUIRED)
INCLUDE(${VTK_USE_FILE})
ADD_EXECUTABLE(VisitImagePixelDirectlyExample   VisitImagePixelDirectlyExample.cpp)
TARGET_LINK_LIBRARIES(VisitImagePixelDirectlyExample ${VTK_LIBRARIES})

VisitImagePixelDirectlyExample.cpp文件代码如下：

/**********************************************************************

文件名: VisitImagePixelDirectlyExample.cpp
Copyright (c) 阿Bin先生. All rights reserved.
更多信息请访问: http://blog.youkuaiyun.com/webzhuce

**********************************************************************/

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageViewer2.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkBMPReader.h>
#include <vtkImageData.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader =
        vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New();
    //测试图像：E:\TestData\masonry.bmp
    reader->SetFileName("E:\\TestData\\masonry.bmp");
    reader->Update();

    int dims[3];
    reader->GetOutput()->GetDimensions(dims);

    int nbOfComp;
    nbOfComp = reader->GetOutput()->GetNumberOfScalarComponents();

    for(int k=0; k<dims[2]; k++)
    {
        for(int j=0; j<dims[1]; j++)
        {
            for(int i=0; i<dims[0]; i++)
            {
                if(i<100 && j<100)
                {
                    unsigned char * pixel = 
                        (unsigned char *) ( reader->GetOutput()->GetScalarPointer(i, j, k) );
                    *pixel = 0;
                    *(pixel+1) = 0;
                    *(pixel+2) = 0;
                }
            }
        }
    }

    vtkSmartPointer<vtkImageViewer2> imageViewer =
        vtkSmartPointer<vtkImageViewer2>::New();
    imageViewer->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    imageViewer->SetupInteractor(renderWindowInteractor);
    imageViewer->Render();
    imageViewer->GetRenderer()->ResetCamera();
    imageViewer->Render();

    imageViewer->GetRenderer()->SetBackground(1.0, 1.0, 1.0);
    imageViewer->SetSize(640, 480);
    imageViewer->GetRenderWindow()->SetWindowName("VisitImagePixelDirectlyExample");


    renderWindowInteractor->Start();

    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

　　示例实现了将图像的100*100大小的区域设置为黑色。通过GetScalarPointer（i，j，k）函数获取访问图像像素值。需要注意的是，GetScalarPointer()函数返回的是void*类型，因此需要根据图像的实际类型进行强制转换。示例中将像素数组的头指针类型转换为unsigned char*。
　　此外，需要注意的地方：VTK彩色以及矢量图像采用的是如下图所示的像素存储格式：
　　

　　因此在修改RGB图像以及矢量图像像素时，需要根据像素的元组的组分数目来访问。示例中先获得第（i，j，k）个像素的地址也就是R值的地址，然后将地址加1来访问后续G值和B值。如果对像素的元组组分不确定，可以通过函数GetNumberOfScalarComponent()获取，代码如下：

int nbOfComp = reader->GetOutput->GetNumberOfScalarComponent()

二、迭代器访问

　　第二种方法是用vtkImageIterator类实现迭代器方法访问图像像素。该类是一个模板类，使用时，需要提供迭代的图像像素类型以及迭代的区域大小。

示例演示

CMakeLists.txt代码

CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.8)
PROJECT(VisitImagePixelIterativelyExample)
FIND_PACKAGE(VTK REQUIRED)
INCLUDE(${VTK_USE_FILE})
ADD_EXECUTABLE(VisitImagePixelIterativelyExampleVisitImagePixelIterativelyExample.cpp)
TARGET_LINK_LIBRARIES(VisitImagePixelIterativelyExample ${VTK_LIBRARIES})

VisitImagePixelIterativelyExample.cpp文件代码如下：

/**********************************************************************

文件名: VisitImagePixelIterativelyExample.cpp
Copyright (c) 阿Bin先生. All rights reserved.
更多信息请访问: http://blog.youkuaiyun.com/webzhuce

**********************************************************************/

#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkImageViewer2.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkBMPReader.h>
#include <vtkImageData.h>
#include <vtkImageIterator.h>


int main(int argc, char* argv[])
{
    vtkSmartPointer<vtkBMPReader> reader =
        vtkSmartPointer<vtkBMPReader>::New();
    //测试图像：E:\\TestData\\masonry.bmp
    reader->SetFileName ( "E:\\TestData\\masonry.bmp" );
    reader->Update();

    int subRegion[6] = {0,100, 0, 100, 0, 0};
    vtkImageIterator<unsigned char> it(reader->GetOutput(), subRegion);

    while(!it.IsAtEnd())
    {
        unsigned char *inSI = it.BeginSpan();
        unsigned char *inSIEnd = it.EndSpan();

        while(inSI != inSIEnd)
        {
            *inSI = 255-*inSI;
            ++inSI;
        }
        it.NextSpan();
    }

    vtkSmartPointer<vtkImageViewer2> imageViewer =
        vtkSmartPointer<vtkImageViewer2>::New();
    imageViewer->SetInputConnection(reader->GetOutputPort());

    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    imageViewer->SetupInteractor(renderWindowInteractor);
    imageViewer->Render();
    imageViewer->GetRenderer()->ResetCamera();
    imageViewer->Render();

    imageViewer->GetRenderer()->SetBackground(1.0, 1.0, 1.0);
    imageViewer->SetSize(640, 480);
    imageViewer->GetRenderWindow()->SetWindowName("VisitImagePixelIterativelyExample");

    renderWindowInteractor->Start();

    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果:

　　　示例读取了一幅BMP图像，然后定义一个子区域。注意：在定义子区域时，不要超过图像的大小范围。然后根据图像类型unsigned char定义一个图像迭代器it，定义it时有两个参数：一个是要访问的图像，另一个是访问的图像区域。设置完毕，迭代器开始工作第一个while循环是判断迭代器是否结束。进入循环后，对于每一个迭代器it，又存在第二个循环，判断的是当前像素的元组（Tuple）是否迭代完毕。由于VTK中所有类型的图像格式都是vtkImageData，因此每个像素可能是标量，也可能是矢量。因此，每当访问到一个像素时需要迭代当前像素的元组。元组迭代时，inSI = it.BeginSpan()获取第一个组分，inEnd = it.EndSpan()表示组分迭代完毕。