Python VTK對映三維模型表面距離

2022-04-18 16:00:07

資料準備： 需要準備兩個stl檔案、Python需要安裝vtk庫

步驟一：資料讀取 首先通過vtk.vtkSTLReader() 定義stl檔案讀取介面，再通過reader1.GetOutput() 就可以獲得stl在vtk工作流的資料。

步驟二：去除重複點 通過vtk.vtkCleanPolyData() 可以去除模型中的重複點

步驟三：計算距離 使用 vtk.vtkDistancePolyDataFilter() ，使用上一步中過濾掉重複點後的資料作為輸入。如distanceFilter.SetInputConnection(1, clean1.GetOutputPort())，其中第一個引數就是輸入資料的標號，從0開始計數；第二個引數就是輸入的資料。我們將vtkDistancePolyDataFilter的輸出到mapper就完成距離對映了。

步驟四：顏色設定 lut = vtk.vtkLookupTable() 相當於一個調色盤函數，通過對其引數改變可以，調整最終對映的顏色範圍。 scalarBar = vtk.vtkScalarBarActor() 就是顏色條,按照前面的調色盤的結果將距離數值對映成顏色。

import vtk

input1 = vtk.vtkPolyData()
reader1 = vtk.vtkSTLReader()
reader1.SetFileName('model1.stl')
reader1.Update()
input1 = reader1.GetOutput()  # 讀取模型A

input2 = vtk.vtkPolyData()
reader2 = vtk.vtkSTLReader()
reader2.SetFileName('model2.stl')
reader2.Update()
input2 = reader2.GetOutput()  # 讀取模型B


# 資料合併，可以合併顯示兩個模型
clean1 = vtk.vtkCleanPolyData()
clean1.SetInputData(input1)

clean2 = vtk.vtkCleanPolyData()
clean2.SetInputData(input2)

distanceFilter = vtk.vtkDistancePolyDataFilter()

distanceFilter.SetInputConnection(1, clean1.GetOutputPort())
distanceFilter.SetInputConnection(0, clean2.GetOutputPort())
distanceFilter.SignedDistanceOff()
distanceFilter.Update()  # 計算距離
distanceFilter.GetOutputPort()
mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()  # 設定mapper
mapper.SetInputConnection(distanceFilter.GetOutputPort())
mapper.SetScalarRange(  # 設定顏色對映範圍
    distanceFilter.GetOutput().GetPointData().GetScalars().GetRange()[0],
    distanceFilter.GetOutput().GetPointData().GetScalars().GetRange()[1])
actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)
actor1 = vtk.vtkActor()
actor1.SetMapper(mapper)
lut = vtk.vtkLookupTable()
lut.SetHueRange(0.2, 0.7)  # 對映的顏色變換引數（自己調顏色）
# lut.SetAlphaRange(1.0, 1.0)
# lut.SetValueRange(1.0, 1.0)
# lut.SetSaturationRange(1.0, 1.0)
# lut.SetNumberOfTableValues(256)
mapper.SetLookupTable(lut)
mapper2 = vtk.vtkPolyDataMapper()
mapper2.SetInputData((distanceFilter.GetSecondDistanceOutput()))
mapper2.SetScalarRange(  # 設定顏色對映範圍
    distanceFilter.GetSecondDistanceOutput().GetPointData().GetScalars().GetRange()[0],
    distanceFilter.GetSecondDistanceOutput().GetPointData().GetScalars().GetRange()[1])


actor2 = vtk.vtkActor()
actor2.SetMapper(mapper2)

scalarBar = vtk.vtkScalarBarActor()  # 設定color_bar
scalarBar.SetLookupTable(mapper.GetLookupTable())
scalarBar.SetTitle("SD(mm)")
scalarBar.SetNumberOfLabels(5)  # 設定要顯示的刻度標籤數。自己設定色帶的位置
scalarBar.SetMaximumNumberOfColors(10)
# scalarBar.GetPositionCoordinate().SetCoordinateSystemToNormalizedViewport()
# scalarBar.GetPositionCoordinate().SetValue(0.01, 0.49)  # 引數越小越靠左，第二個引數越大越往上
# scalarBar.SetWidth(0.16)
# scalarBar.SetHeight(0.5)
# scalarBar.SetTextPositionToPrecedeScalarBar()  # 標題和刻度標記是否應在標量欄之前(文字會出現在條形左邊)
# # 設定標題和條形之間的邊距
# scalarBar.SetVerticalTitleSeparation(10)
# # 設定標題顏色
scalarBar.DrawTickLabelsOn()
scalarBar.GetTitleTextProperty().SetColor(0, 0, 0)
scalarBar.GetLabelTextProperty().SetColor(0, 0, 0)
arender = vtk.vtkRenderer()
arender.SetViewport(0, 0.0, 1, 1.0)
renWin = vtk.vtkRenderWindow()
renWin.AddRenderer(arender)
iren = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
iren.SetRenderWindow(renWin)
style = vtk.vtkInteractorStyleTrackballActor()
iren.SetInteractorStyle(style)
aCamera = vtk.vtkCamera()
aCamera.SetViewUp(0, 0, -1)
aCamera.SetPosition(0, -1, 0)
aCamera.ComputeViewPlaneNormal()
aCamera.Azimuth(30.0)
aCamera.Elevation(30.0)
aCamera.Dolly(1.5)

arender.AddActor(actor)
# arender.AddActor(actor1)
arender.SetActiveCamera(aCamera)
arender.ResetCamera()
arender.SetBackground(1, 1, 1)
arender.ResetCameraClippingRange()
arender.AddActor2D(scalarBar)

renWin.Render()
iren.Initialize()
iren.Start()

結果範例：

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