[VTK] PolyData Cutting and Projection

1. 개요

World 에 있는 PolyData 형상과 면이 있을 때 면과 형상의 수직(normal) 벡터의 시점으로 cutting을 수행하고 cutting contour 를 해당 면으로 투영하는 기능을 수행한다.

Polydata cutting 기능은 이전에 설명하였고 추가적으로 projection에 관한 기능과 코드의 흐름은 주석을 보면 알 수 있다.

 

2.코드

 

public void TestCutterPolydataProjection()
{
    // Plane 을 실시간으로 변경하여 테스트 할 수 있는 Widget 생성
    var planeWidget = vtkPlaneWidget.New();
    planeWidget.SetNormal(0, 0, -1);
    planeWidget.SetOrigin(-1, -1, 0);
    planeWidget.SetPoint1(1, -1, 0);
    planeWidget.SetPoint2(-1, 1, 0);
    planeWidget.SetInteractor(interactor);
    planeWidget.On();

    // PlaneWidget의 Plane 객체 얻기 
    vtkPlane projPlane = vtkPlane.New();
    planeWidget.GetPlane(projPlane);

    #region PolyData 그리기

    // 입력할 PolyData 소스를 생성한다.
    var source = VtkGeometryUtils.MakeSphereSource(new dynamic[] { 1 });
    // var source = VtkGeometryUtils.MakeCubeSource(new dynamic[] { 1 });

    // 임의의 공간으로 source 이동시키기
    vtkTransformFilter xfmFilter = vtkTransformFilter.New();
    xfmFilter.SetInputConnection(source.GetOutputPort());
    vtkTransform xfmData = vtkTransform.New();
    xfmData.Translate(0, 0, -10);
    xfmFilter.SetTransform(xfmData);

    vtkPolyDataMapper sphMapper = vtkPolyDataMapper.New();
    sphMapper.SetInputConnection(xfmFilter.GetOutputPort());

    vtkActor sphActor = vtkActor.New();
    sphActor.SetMapper(sphMapper);
    sphActor.GetProperty().SetOpacity(0.6);

    #endregion

    #region PolyData Source Cutting

    // vtkCutter 로 절단에 사용할 면을 생성한다.
    vtkPlane cutterPlane = vtkPlane.New();
    cutterPlane.SetNormal(projPlane.GetNormal().ToIntPtr());
    cutterPlane.SetOrigin(xfmData.GetPosition().ToIntPtr());

    // Cutter 를 생성한다.
    var contourCutter = vtkCutter.New();
    // vtkPlane 객체를 입력하였기 때문에 cutterPlane의 속성정보만 업데이트 하면됨.
    contourCutter.SetCutFunction(cutterPlane);
    contourCutter.SetInputConnection(xfmFilter.GetOutputPort());
    contourCutter.Update();

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

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

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

    #endregion

    #region PolyData Source Cutting Projection on Plane

    // vtkCutter를 통해서 얻은 contour points 데이터를 지정된 origin, normal 위치로 투영하도록 한다.
    vtkProjectPointsToPlane projFilter = vtkProjectPointsToPlane.New();
    projFilter.SetInputConnection(contourCutter.GetOutputPort());
    projFilter.SetProjectionTypeToSpecifiedPlane();
    projFilter.SetOrigin(projPlane.GetOrigin().ToIntPtr());
    projFilter.SetNormal(projPlane.GetNormal().ToIntPtr());
    projFilter.Update();


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

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

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


    #endregion

    #region Polygon of the Projectied contour 

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

    // vtkDelaunay2D 에서 만든 triangles 를 한개의 stripper을 수행하여 메모리 최적화를 수행한다.
    vtkStripper prjPolygonStrip = vtkStripper.New();
    prjPolygonStrip.SetInputConnection(delaunayFilter.GetOutputPort());
    prjPolygonStrip.Update();

    vtkPolyDataNormals prjPolygonNormal = vtkPolyDataNormals.New();
    prjPolygonNormal.SetInputConnection(prjPolygonStrip.GetOutputPort());
    prjPolygonNormal.SetConsistency(0);
    prjPolygonNormal.Update();

    var prjPolygonMapper = vtkPolyDataMapper.New();
    prjPolygonMapper.SetInputConnection(prjPolygonNormal.GetOutputPort());
    prjPolygonMapper.ScalarVisibilityOff();

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

    #endregion


    #region Interaction Update

    planeWidget.InteractionEvt += (sender, args) =>
    {
        // PlaneWidget의 Plane 정보 얻기
        planeWidget.GetPlane(projPlane);

        // PolyData의 cutter normal 적용
        cutterPlane.SetNormal(projPlane.GetNormal().ToIntPtr());

        // Projection Plane 업데이트 
        // vtkObject 객체를 입력하는게 아니므로 매번 업데이트해야함.
        projFilter.SetOrigin(projPlane.GetOrigin().ToIntPtr());
        projFilter.SetNormal(projPlane.GetNormal().ToIntPtr());
    };

    #endregion


    #region Renderer 추가

    renderer.AddActor(sphActor);
    renderer.AddActor(prjContourActor);
    renderer.AddActor(cutterActor);
    renderer.AddActor(prjPolygonActor);

    #endregion

    EnableDrawAxes = true;
}