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medimage 发表于 2024-11-14 14:12:33

模拟内镜手术

要在VTK中模拟内镜手术并生成结肠器官模型，同时在结肠中创建内窥镜运动路径，并通过上下键控制路径的运动，可以按照以下步骤进行：

[*]创建结肠模型：使用VTK的几何建模功能创建结肠的3D模型。
[*]生成内窥镜路径：在结肠模型中生成一条内窥镜的运动路径。
[*]控制路径运动：通过捕捉键盘事件来控制内窥镜沿路径的运动。
以下是一个示例代码，展示如何实现这些步骤：
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkPoints.h>
#include <vtkParametricSpline.h>
#include <vtkParametricFunctionSource.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
#include <vtkCamera.h>
#include <vtkCallbackCommand.h>
#include <vtkCommand.h>

// 全局变量用于控制相机位置
double t = 0.0;
vtkSmartPointer<vtkParametricSpline> spline;

void KeypressCallbackFunction(vtkObject* caller, long unsigned int eventId, void* clientData, void* callData)
{
    vtkRenderWindowInteractor* interactor = static_cast<vtkRenderWindowInteractor*>(caller);

    // 获取按键
    std::string key = interactor->GetKeySym();

    // 根据按键调整t值
    if (key == "Up")
    {
      t += 0.01;
    }
    else if (key == "Down")
    {
      t -= 0.01;
    }

    // 限制t值范围
    if (t < 0.0) t = 0.0;
    if (t > 1.0) t = 1.0;

    // 获取相机位置
    double p;
    spline->Evaluate(t, p, nullptr);

    // 设置相机位置
    vtkCamera* camera = static_cast<vtkRenderer*>(clientData)->GetActiveCamera();
    camera->SetPosition(p);
    camera->SetFocalPoint(p + 1, p, p); // 假设内窥镜向前看
}

int main(int, char *[])
{
    // 创建路径点
    vtkSmartPointer<vtkPoints> points = vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
    points->InsertNextPoint(0.0, 0.0, 0.0);
    points->InsertNextPoint(1.0, 2.0, 0.0);
    points->InsertNextPoint(2.0, 4.0, 0.0);
    points->InsertNextPoint(3.0, 6.0, 0.0);

    // 创建样条曲线
    spline = vtkSmartPointer<vtkParametricSpline>::New();
    spline->SetPoints(points);

    // 创建样条曲线源
    vtkSmartPointer<vtkParametricFunctionSource> splineSource = vtkSmartPointer<vtkParametricFunctionSource>::New();
    splineSource->SetParametricFunction(spline);
    splineSource->Update();

    // 创建相机
    vtkSmartPointer<vtkCamera> camera = vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();

    // 创建渲染器、渲染窗口和交互器
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    renderWindow->AddRenderer(renderer);
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);

    // 创建样条曲线的映射器和演员
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    mapper->SetInputConnection(splineSource->GetOutputPort());
    vtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    actor->SetMapper(mapper);

    // 添加演员到渲染器
    renderer->AddActor(actor);

    // 设置相机初始位置
    camera->SetPosition(0, 0, 5);
    renderer->SetActiveCamera(camera);

    // 设置键盘回调函数
    vtkSmartPointer<vtkCallbackCommand> keypressCallback = vtkSmartPointer<vtkCallbackCommand>::New();
    keypressCallback->SetCallback(KeypressCallbackFunction);
    keypressCallback->SetClientData(renderer);
    renderWindowInteractor->AddObserver(vtkCommand::KeyPressEvent, keypressCallback);

    // 渲染并开始交互
    renderWindow->Render();
    renderWindowInteractor->Start();

    return EXIT_SUCCESS;
}

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