模拟内镜手术

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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：

1. #include <vtkSmartPointer.h>
   
2. #include <vtkPoints.h>
   
3. #include <vtkParametricSpline.h>
   
4. #include <vtkParametricFunctionSource.h>
   
5. #include <vtkPolyDataMapper.h>
   
6. #include <vtkActor.h>
   
7. #include <vtkRenderer.h>
   
8. #include <vtkRenderWindow.h>
   
9. #include <vtkRenderWindowInteractor.h>
   
10. #include <vtkCamera.h>
    
11. #include <vtkCallbackCommand.h>
    
12. #include <vtkCommand.h>
    
13. 
    
14. // 全局变量用于控制相机位置
    
15. double t = 0.0;
    
16. vtkSmartPointer<vtkParametricSpline> spline;
    
17. 
    
18. void KeypressCallbackFunction(vtkObject* caller, long unsigned int eventId, void* clientData, void* callData)
    
19. {
    
20.     vtkRenderWindowInteractor* interactor = static_cast<vtkRenderWindowInteractor*>(caller);
    
21. 
    
22.     // 获取按键
    
23.     std::string key = interactor->GetKeySym();
    
24. 
    
25.     // 根据按键调整t值
    
26.     if (key == "Up")
    
27.     {
    
28.         t += 0.01;
    
29.     }
    
30.     else if (key == "Down")
    
31.     {
    
32.         t -= 0.01;
    
33.     }
    
34. 
    
35.     // 限制t值范围
    
36.     if (t < 0.0) t = 0.0;
    
37.     if (t > 1.0) t = 1.0;
    
38. 
    
39.     // 获取相机位置
    
40.     double p[3];
    
41.     spline->Evaluate(t, p, nullptr);
    
42. 
    
43.     // 设置相机位置
    
44.     vtkCamera* camera = static_cast<vtkRenderer*>(clientData)->GetActiveCamera();
    
45.     camera->SetPosition(p);
    
46.     camera->SetFocalPoint(p[0] + 1, p[1], p[2]); // 假设内窥镜向前看
    
47. }
    
48. 
    
49. int main(int, char *[])
    
50. {
    
51.     // 创建路径点
    
52.     vtkSmartPointer<vtkPoints> points = vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();
    
53.     points->InsertNextPoint(0.0, 0.0, 0.0);
    
54.     points->InsertNextPoint(1.0, 2.0, 0.0);
    
55.     points->InsertNextPoint(2.0, 4.0, 0.0);
    
56.     points->InsertNextPoint(3.0, 6.0, 0.0);
    
57. 
    
58.     // 创建样条曲线
    
59.     spline = vtkSmartPointer<vtkParametricSpline>::New();
    
60.     spline->SetPoints(points);
    
61. 
    
62.     // 创建样条曲线源
    
63.     vtkSmartPointer<vtkParametricFunctionSource> splineSource = vtkSmartPointer<vtkParametricFunctionSource>::New();
    
64.     splineSource->SetParametricFunction(spline);
    
65.     splineSource->Update();
    
66. 
    
67.     // 创建相机
    
68.     vtkSmartPointer<vtkCamera> camera = vtkSmartPointer<vtkCamera>::New();
    
69. 
    
70.     // 创建渲染器、渲染窗口和交互器
    
71.     vtkSmartPointer<vtkRenderer> renderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
    
72.     vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renderWindow = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
    
73.     renderWindow->AddRenderer(renderer);
    
74.     vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renderWindowInteractor = vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
    
75.     renderWindowInteractor->SetRenderWindow(renderWindow);
    
76. 
    
77.     // 创建样条曲线的映射器和演员
    
78.     vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
    
79.     mapper->SetInputConnection(splineSource->GetOutputPort());
    
80.     vtkSmartPointer<vtkActor> actor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
    
81.     actor->SetMapper(mapper);
    
82. 
    
83.     // 添加演员到渲染器
    
84.     renderer->AddActor(actor);
    
85. 
    
86.     // 设置相机初始位置
    
87.     camera->SetPosition(0, 0, 5);
    
88.     renderer->SetActiveCamera(camera);
    
89. 
    
90.     // 设置键盘回调函数
    
91.     vtkSmartPointer<vtkCallbackCommand> keypressCallback = vtkSmartPointer<vtkCallbackCommand>::New();
    
92.     keypressCallback->SetCallback(KeypressCallbackFunction);
    
93.     keypressCallback->SetClientData(renderer);
    
94.     renderWindowInteractor->AddObserver(vtkCommand::KeyPressEvent, keypressCallback);
    
95. 
    
96.     // 渲染并开始交互
    
97.     renderWindow->Render();
    
98.     renderWindowInteractor->Start();
    
99. 
    
100.     return EXIT_SUCCESS;
     
101. }

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