[VTK] Camera 알아보기 2

1. 개요

카메라를 정의하는데 필요한 속성 정보는 이전에 설명한 내용과 같고 이를 설명하는데 있어 개념적으로 헷갈릴 수 있는 부분을 보충하기 위한 내용을 작성한다.

 [VTK] Camera 제어하기 — 로봇을 품은 개발자 이야기 (tistory.com)

[VTK] Camera 제어하기

 

카메라의 속성에서 가장 중요한 것은 Position 과 Focal point이다. 이는 Camera가 바라보는 방향 벡터를 정의한다.

그리고 Viewup 을 통해서 카메라의 orientation을 정의한다.

그리고 카메라에 그려지는 영역은 Clipping Range가 정의하고 Parallel 이 on이면 Scale 값 Off이면 View angle 에 의해서 카메라에 보여지는 영역이 정의가 된다. 

즉, focal point의 위치에 있는 prop 이 그려지는 것이 아닌다..(난 이걸 잘못 이해했다..)

 

2. 카메라 비교

아래의 이미지에서 좌측은 카메라를 통해 보는 image plane이고 오른쪽은 Camera actor 의 영역과 image outline을 함께 그린 투시뷰이다.

 

Camera Parallel View 

Camera Eye View 

 

3. 구현코드

[TestFixture]
public class TestCameraViewInfo : TestRenderWindow
{
    public string DirPath = VisualStudioProvider.GetPathInSolution(@"TestData");

    private vtkImageMapToWindowLevelColors imageMap = vtkImageMapToWindowLevelColors.New();
    private vtkImageSliceMapper sliceMapper = vtkImageSliceMapper.New();
    private vtkInteractorStyleImage imageStyle = vtkInteractorStyleImage.New();
    private vtkImageActor imageActor = vtkImageActor.New();

    private vtkRenderer perspRenderer = vtkRenderer.New();
    [Test]
    public void TestCameraModelComparison()
    {
        EnableDrawAxes = false;

        // Multi viewport 구성
        renderWindow.SetSize(800, 400);
        renderer.SetViewport(0, 0, 0.5, 1);
        perspRenderer.SetViewport(0.5, 0, 1, 1);
        perspRenderer.SetBackground(VtkColorUtils.GetNamedColor3d("SkyBlue").ToIntPtr());
        renderWindow.AddRenderer(perspRenderer);

        // 데이터 로드
        var filePath = Path.Combine(DirPath, "head.vti");
        var reader = vtkXMLImageDataReader.New();
        reader.SetFileName(filePath);
        reader.Update();

        // Image data, mapper, actor 구성
        var imageData = reader.GetOutput();
        imageMap.SetLevel(100);
        imageMap.SetWindow(250);
        imageMap.SetInputData(imageData);
        sliceMapper.SetInputConnection(imageMap.GetOutputPort());
        sliceMapper.SetSliceNumber(0);
        imageActor.SetMapper(sliceMapper);
        renderer.AddActor(imageActor);
        perspRenderer.AddActor(imageActor);

        // Image data outline 그리기 
        vtkOutlineFilter outline = vtkOutlineFilter.New();
        outline.SetInputData(imageData);
        var outlineMapper = vtkPolyDataMapper.New();
        outlineMapper.SetInputConnection(outline.GetOutputPort());
        var outlineActor = vtkActor.New();
        outlineActor.SetMapper(outlineMapper);
        renderer.AddActor(outlineActor);
        perspRenderer.AddActor(outlineActor);

        // camera model 정의 
        var rendererCam = renderer.GetActiveCamera();
        renderer.ResetCamera();
        rendererCam.ParallelProjectionOff();

        // 메인 renderer의 camera actor 생성
        var camera = vtkCamera.New();
        var cameraActor = vtkCameraActor.New();
        cameraActor.SetCamera(camera);
        cameraActor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d("Black").ToIntPtr());
        camera.DeepCopy(rendererCam);

        // perspective renderer 의 camera 설정
        var perspCam = perspRenderer.GetActiveCamera();
        perspRenderer.AddActor(cameraActor);
        perspRenderer.ResetCamera();
        perspCam.SetPosition(0, 0, 1000);
        perspCam.SetFocalPoint(0, 0, 0);
        perspCam.SetViewUp(0, 1, 0);
        perspCam.Azimuth(30);
        perspCam.Elevation(30);
        perspRenderer.ResetCamera();


        // 이벤트 정의
        renderer.StartEvt += Renderer_StartEvt;
        imageStyle.LeftButtonPressEvt += ImageStyle_LeftButtonPressEvt;
        imageStyle.LeftButtonReleaseEvt += ImageStyle_LeftButtonReleaseEvt;
        imageStyle.MouseMoveEvt += ImageStyle_MouseMoveEvt;
        imageStyle.CharEvt += ImageStyle_CharEvt;
        imageStyle.MouseWheelForwardEvt += ImageStyle_MouseWheelForwardEvt;
        imageStyle.MouseWheelBackwardEvt += ImageStyle_MouseWheelBackwardEvt;
        interactor.SetInteractorStyle(imageStyle);


        // Annotation 
        annotation.SetText((int)VtkTextPosition.UpperRight, "<window>\n<level>");
        annotation.SetText((int)VtkTextPosition.LowerRight, "<image>\n<slice>");

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.AppendLine("[CameraInfo]");
        sb.AppendLine($"Clipping  : {rendererCam.GetClippingRange().ToStringJoin(",", "F2")}");
        sb.AppendLine($"FocalPoint: {rendererCam.GetFocalPoint().ToStringJoin(",", "F2")}");
        sb.AppendLine($"Position  : {rendererCam.GetPosition().ToStringJoin(",", "F2")}");
        sb.AppendLine($"Parallel  : {rendererCam.GetParallelProjection() == 1}, Scale: {rendererCam.GetParallelScale():F0}");

        annotation.SetText((int) VtkTextPosition.UpperLeft, sb.ToString());
    }

    private void Renderer_StartEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.AppendLine($"SliceOrigin: {imageActor.GetMapper().GetSlicePlane().GetOrigin().ToStringJoin(",", "F2")}");
        annotation.SetText((int) VtkTextPosition.LowerEdge, sb.ToString());
    }

    private void ImageStyle_MouseWheelBackwardEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        sliceMapper.SetSliceNumber(sliceMapper.GetSliceNumber() - 1);
        // renderer.ResetCamera();
        renderWindow.Render();

    }

    private void ImageStyle_MouseWheelForwardEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        sliceMapper.SetSliceNumber(sliceMapper.GetSliceNumber() + 1);
        // renderer.ResetCamera();
        renderWindow.Render();
    }

    private void ImageStyle_CharEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        var style = (vtkInteractorStyleImage) sender;
        var keySym = style.GetInteractor().GetKeySym();
        if (keySym == "r")
        {
            imageMap.SetWindow(255);
            imageMap.SetLevel(127);
            imageMap.Update();
            renderWindow.Render();
        }
    }

    private bool winLevelControl = false;
    private int[] eventPos;

    private void ImageStyle_LeftButtonPressEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        var style = (vtkInteractorStyleImage) sender;
        eventPos = style.GetInteractor().GetEventPosition();
        winLevelControl = true;
    }

    private void ImageStyle_LeftButtonReleaseEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        winLevelControl = false;
    }

    private void ImageStyle_MouseMoveEvt(vtkObject sender, vtkObjectEventArgs e)
    {
        var style = (vtkInteractorStyleImage) sender;
        var curPos = style.GetInteractor().GetEventPosition();

        if (winLevelControl)
        {
            var befWindow = imageMap.GetWindow();
            var befLevel = imageMap.GetLevel();

            var scale = 0.2;
            var deltaWindow = (curPos[0] - eventPos[0]) * scale;
            var deltaLevel = (curPos[1] - eventPos[1]) * scale;

            if (Math.Abs(deltaLevel) >= Math.Abs(deltaWindow))
            {
                deltaWindow = 0;
                imageMap.SetLevel(befLevel + deltaLevel);
            }
            else
            {
                deltaLevel = 0;
                imageMap.SetWindow(befWindow + deltaWindow);
            }

            imageMap.Update();
            renderWindow.Render();
        }
    }