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第1章 VTK概览1

1.1 VTK概述1

1.1.1 VTK是什么1

1.1.2 VTK能做什么1

1.1.3 如何获取VTK源码2

1.1.4 VTK学习资源5

1.2 VTK的编译安装5

1.2.1 编译VTK的准备工作6

1.2.2 编译VTK的详细步骤7

1.3 创建一个简单的VTK程序12

1.3.1 什么是CMake12

1.3.2 CMakeLists.txt脚本文件13

1.3.3 CMake的几个常用命令16

1.3.4 一个简单的VTK工程19

1.4 本章小结20

第2章 VTK的基本概念21

2.1 一个稍微复杂的VTK程序21

2.2 三维场景的基本要素26

2.2.1 灯光26

2.2.2 相机27

2.2.3 颜色29

2.2.4 纹理映射30

2.3 坐标系统及空间变换31

2.3.1 坐标系统31

2.3.2 空间变换34

2.4 VTK管线35

2.4.1 VTK渲染引擎35

2.4.2 VTK可视化管线37

2.5 VTK智能指针41

2.5.1 引用计数41

2.5.2 智能指针42

2.5.3 运行时类型识别45

2.6 本章小结46

第3章 VTK基本数据结构47

3.1 可视化数据的基本特点47

3.2 数据对象和数据集48

3.2.1 vtkDataObject48

3.2.2 vtkDataSet48

3.3 单元类型53

3.3.1 线性单元56

3.3.2 非线性单元57

3.4 属性数据59

3.4.1 标量数据60

3.4.2 矢量数据61

3.4.3 纹理坐标61

3.4.4 张量数据61

3.5 不同类型的数据集62

3.5.1 vtkImageData62

3.5.2 vtkPolyData63

3.5.3 vtkRectilinearGrid63

3.5.4 vtkStructuredGrid63

3.5.5 vtkUnsructuredGrid63

3.5.6 vtkUnstructuredPoints64

3.6 数据的存储与表达64

3.6.1 vtkDataArray64

3.6.2 数据对象的表达66

3.7 本章小结67

第4章 VTK数据的读写68

4.1 Reader与Writer类68

4.1.1 vtkImageData类型68

4.1.2 vtkPolyData类型73

4.1.3 vtkRectilinearGrid类型74

4.1.4 vtkStructuredGrid类型74

4.1.5 vtkUnstructuredGrid类型74

4.2 场景的导入与导出74

4.3 本章小结76

第5章 VTK图像处理77

5.1 VTK图像创建77

5.1.1 VTK图像数据结构77

5.1.2 VTK图像创建78

5.2 VTK图像显示80

5.2.1 vtkImageViewer280

5.2.2 vtkImageActor82

5.2.3 图像融合84

5.3 VTK图像基本操作85

5.3.1 图像信息的访问与修改85

5.3.2 图像像素值的访问与修改88

5.3.3 图像类型转换91

5.3.4 图像颜色映射92

5.3.5 区域提取96

5.3.6 直方图统计102

5.3.7 图像重采样107

5.3.8 图像运算109

5.3.9 图像二值化112

5.4 边缘检测114

5.4.1 梯度算子114

5.4.2 Canny算子117

5.4.3 拉普拉斯算子120

5.5 图像平滑121

5.5.1 均值滤波122

5.5.2 高斯平滑123

5.5.3 中值滤波124

5.5.4 各向异性滤波124

5.6 频域处理125

5.6.1 快速傅里叶变换126

5.6.2 低通滤波128

5.6.3 高通滤波130

5.7 本章小结132

第6章 VTK图形处理133

6.1 vtkPolyData数据生成与显示133

6.1.1 vtkPolyData数据源134

6.1.2 vtkPolyData数据的创建135

6.1.3 vtkPolyData属性数据137

6.2 基本的图形操作141

6.2.1 法向量计算143

6.2.2 符号化Glyphing146

6.2.3 曲率计算147

6.3 网格平滑149

6.4 封闭性检测151

6.5 连通区域分析152

6.6 多分辨率处理155

6.6.1 网格抽取155

6.6.2 网格细化156

6.7 表面重建158

6.7.1 三角剖分158

6.7.2 等值面提取160

6.7.3 点云重建162

6.8 点云配准163

6.9 纹理映射167

6.10 本章小结168

第7章 体绘制170

7.1 体绘制管线170

7.2 vtk VolumeMapper173

7.2.1 vtk VolumeRayCastMapper173

7.2.2 vtkFixedPointVolumeRay CastMapper176

7.2.3 vtkGPUVolumeRay CastMapper177

7.2.4 纹理映射体绘制178

7.2.5 裁剪181

7.2.6 法向编码182

7.3 vtkVolume183

7.3.1 不透明度传输函数183

7.3.2 梯度不透明度函数185

7.3.3 颜色传输函数185

7.3.4 光照与阴影187

7.3.5 vtkLODProp3D188

7.4 不规则网格数据体绘制技术189

7.4.1 vtkUnstructuredGridVolume RayCastMapper190

7.4.2 vtkUnstructuredGridVolume ZSweepMapper190

7.4.3 vtkProjectedTetrahedra Mapper190

7.4.4 vtkHAVSVolumeMapper191

7.5 本章小结192

第8章 VTK交互与Widget194

8.1 观察者／命令模式194

8.1.1 事件回调函数194

8.1.2 vtkCommand子类196

8.2 交互器样式198

8.2.1 vtkRenderWmdowInteractor198

8.2.2 vtkInteractorStyle206

8.3 VTK Widget212

8.3.1 创建Widget交互216

8.3.2 测量类Widget219

8.3.3 标注类Widget220

8.3.4 分割／配准类Widget222

8.3.5 其他Widget223

8.4 拾取223

8.4.1 点拾取224

8.4.2 单元拾取226

8.4.3 Prop拾取228

8.5 本章小结230

第9章 基于VTK的GUI应用程序231

9.1 基于Qt的VTK应用程序231

9.1.1 用CMake管理Qt工程231

9.1.2 用CMake管理Qt与VTK工程233

9.1.3 环境变量的加载234

9.1.4 用QVTKWidget整合Qt和VTK236

9.2 基于MFC的VTK应用程序240

9.2.1 基于单文档的VTK应用程序240

9.2.2 基于VTK的图像重采样程序247

9.2.3 基于对话框的VTK应用程序253

9.3 本章小结264

第10章 自定义VTK类265

10.1 VTK开发基础265

10.1.1 引用计数与智能指针265

10.1.2 vtkObject类分析269

10.1.3 VTK类的实现273

10.2 VTK管线机制279

10.2.1 信息对象类vtkInformation281

10.2.2 管线执行模型286

10.3 自定义Filter290

10.3.1 自定义Filter基本步骤290

10.3.2 Filter实例296

10.4 本章小结302

附录303

附录A 从VTK 5.0到VTK 6.0303

附录B 体绘制传输函数控件323

附录C VTK中文的实现325

附录D VTK在商业软件中的应用326

参考文献328