[VTK] PolyData 절단 외곽선, 단면 그리기

1. 개요

PolyData를 단면으로 절단하면 새로운 절단된 면이 생긴다. 절단된 면은 Points 로 구성되며 같은 데이터를 이용하여 단면을 이루는 외곽선을 그릴 수 있다.

 

2. 구현

vtkCutter : 입력된 PolyData 를 입력된 vtkImplicitFunction을 이용하여 절단 기능을 수행한다. 절단된 된 면의 포인트와 라인을 갖는 Polydata를 생성한다.

 

vtkDelaunay2D : 입력된 points 데이터를 이용하여 삼각형 polygons을 생성한다.

 

vtkStripper : 삼각형 polydata 를 stripper 데이터로 생성한다. Stripper는 중복되는 데이터를 정리하여 메모리 소모를 줄일 수 있다. vtkCutter의 출력데이터를 입력하면 한개의 line 으로 만들고, vtkDelaunay2D의 경우에는 Triangle Strip 으로 생성한다.

 

public void TestSphereCutter()
{
    // 입력할 PolyData 소스를 생성한다.
    vtkSphereSource sph = vtkSphereSource.New();
    sph.SetRadius(10);
    sph.Update();

    // vtkCutter 로 절단에 사용할 면을 생성한다.
    vtkPlane cutterPlane = vtkPlane.New();
    cutterPlane.SetNormal(0, 0, 1);

    // Cutter 를 생성한다.
    var cutter = vtkCutter.New();
    cutter.SetCutFunction(cutterPlane);
    cutter.SetInputConnection(sph.GetOutputPort());
    cutter.Update();

    // cutter로 생성된 point는 원의 바깥쪽으로 normal 을 갖는다. 이를 reset 한다.
    var normals = cutter.GetOutput().GetPointData().GetNormals();
    if (normals != null)
    {
        normals.SetNumberOfTuples(0);
    }

    // cutter 에서 만든 lines 를 한개의 line으로 만든다.
    vtkStripper contourStrip = vtkStripper.New();
    contourStrip.SetInputConnection(cutter.GetOutputPort());
    contourStrip.Update();

    // 외곽선을 위한 Mapper를 생성한다.
    vtkPolyDataMapper contourMapper = vtkPolyDataMapper.New();
    contourMapper.SetInputConnection(cutter.GetOutputPort());
    contourMapper.InterpolateScalarsBeforeMappingOn();
    contourMapper.SetScalarRange(1, 1);

    // 외곽선을 그릴 Actor 를 생성한다.
    vtkActor contourActor = vtkActor.New();
    contourActor.SetMapper(contourMapper);
    contourActor.GetProperty().SetColor(VtkColorUtils.GetNamedColor3d("Blue").ToIntPtr());
    contourActor.GetProperty().SetLineWidth(3);
    contourActor.GetProperty().LightingOff();   // Normal 값에 대한 lighting 효과를 없앤다. Solid 색상을 표시하게 됨

    // Generate a Delaunay triangulation of the points
    vtkDelaunay2D delaunayFilter = vtkDelaunay2D.New();
    delaunayFilter.SetInputConnection(cutter.GetOutputPort());
    delaunayFilter.Update();

    // cutter 에서 만든 lines 를 한개의 line으로 만든다.
    vtkStripper polygonStrip = vtkStripper.New();
    polygonStrip.SetInputConnection(delaunayFilter.GetOutputPort());
    polygonStrip.Update();

    vtkPolyDataNormals polyNormal = vtkPolyDataNormals.New();
    polyNormal.SetInputConnection(polygonStrip.GetOutputPort());
    polyNormal.SetConsistency(0);
    polyNormal.Update();


    var polygonMapper = vtkPolyDataMapper.New();
    polygonMapper.SetInputConnection(polyNormal.GetOutputPort());
    polygonMapper.ScalarVisibilityOff();

    var polygonActor = vtkActor.New();
    polygonActor.SetMapper(polygonMapper);
    polygonActor.GetProperty().SetColor(VtkColorUtils.GetNamedColor3d("Pink").ToIntPtr());

    var glyphActor = VtkGlyphUtils.PointToGlyph(cutter.GetOutput().GetPoints(), 0.01);

    renderer.AddActor(contourActor);
    renderer.AddActor(glyphActor);
    renderer.AddActor(polygonActor);
}

 

vtkCutter 로 출력된 polydata 이다.

DATASET POLYDATA
POINTS 16 float
9.74928 0 0 8.32153 3.44689 0 6.89378 6.89378 0 
3.44689 8.32153 0 5.96971e-16 9.74928 0 -3.44689 8.32153 0 
-6.89378 6.89378 0 -8.32153 3.44689 0 -9.74928 1.19394e-15 0 
-8.32153 -3.44689 0 -6.89378 -6.89378 0 -3.44689 -8.32153 0 
-1.79091e-15 -9.74928 0 3.44689 -8.32153 0 6.89378 -6.89378 0 
8.32153 -3.44689 0 
LINES 17 32
OFFSETS vtktypeint64
0 2 4 6 8 10 12 14 16 
18 20 22 24 26 28 30 32 
CONNECTIVITY vtktypeint64
0 1 1 2 2 3 3 4 4 
5 5 6 6 7 7 8 8 9 
9 10 10 11 11 12 12 13 13 
14 14 15 15 0

 

vtkCutter를 입력하여 vtkStripper 를 수행한 Output 데이터이다. vtkCutter를 수행했을 때는 points 를 각각 line으로 연결하였지만, Stripper에서는 모든 포인트를 한개의 polygon 으로 묶고 있다.

DATASET POLYDATA
POINTS 16 float
9.74928 0 0 8.32153 3.44689 0 6.89378 6.89378 0 
3.44689 8.32153 0 5.96971e-16 9.74928 0 -3.44689 8.32153 0 
-6.89378 6.89378 0 -8.32153 3.44689 0 -9.74928 1.19394e-15 0 
-8.32153 -3.44689 0 -6.89378 -6.89378 0 -3.44689 -8.32153 0 
-1.79091e-15 -9.74928 0 3.44689 -8.32153 0 6.89378 -6.89378 0 
8.32153 -3.44689 0 

LINES 2 17
OFFSETS vtktypeint64
0 17 
CONNECTIVITY vtktypeint64
0 1 2 3 4 5 6 7 8 
9 10 11 12 13 14 15 0

vtkDelaunay2D 로 생성된 polygons 의 output 데이터이다.

# vtk DataFile Version 5.1
vtk output
ASCII
DATASET POLYDATA
POINTS 16 float
9.74928 0 0 8.32153 3.44689 0 6.89378 6.89378 0 
3.44689 8.32153 0 5.96971e-16 9.74928 0 -3.44689 8.32153 0 
-6.89378 6.89378 0 -8.32153 3.44689 0 -9.74928 1.19394e-15 0 
-8.32153 -3.44689 0 -6.89378 -6.89378 0 -3.44689 -8.32153 0 
-1.79091e-15 -9.74928 0 3.44689 -8.32153 0 6.89378 -6.89378 0 
8.32153 -3.44689 0 
POLYGONS 15 42
OFFSETS vtktypeint64
0 3 6 9 12 15 18 21 24 
27 30 33 36 39 42 
CONNECTIVITY vtktypeint64
15 0 1 3 1 2 5 1 3 
5 3 4 7 1 5 7 5 6 
9 1 7 9 7 8 11 1 9 
11 9 10 13 1 11 13 11 12 
15 1 13 15 13 14

마지막으로 vtkDelaunay2D의 출력 데이터를 stripper 한 출력데이터이다.

# vtk DataFile Version 5.1
vtk output
ASCII
DATASET POLYDATA
POINTS 16 float
9.74928 0 0 8.32153 3.44689 0 6.89378 6.89378 0 
3.44689 8.32153 0 5.96971e-16 9.74928 0 -3.44689 8.32153 0 
-6.89378 6.89378 0 -8.32153 3.44689 0 -9.74928 1.19394e-15 0 
-8.32153 -3.44689 0 -6.89378 -6.89378 0 -3.44689 -8.32153 0 
-1.79091e-15 -9.74928 0 3.44689 -8.32153 0 6.89378 -6.89378 0 
8.32153 -3.44689 0 
TRIANGLE_STRIPS 7 26
OFFSETS vtktypeint64
0 5 11 14 20 23 26 
CONNECTIVITY vtktypeint64
0 1 15 13 14 2 3 1 5 
7 6 5 3 4 7 9 1 11 
13 12 9 7 8 11 9 10