vv/vvMesh.cxx

   1 /*=========================================================================
   2   Program:   vv                     http://www.creatis.insa-lyon.fr/rio/vv
   3
   4   Authors belong to:
   5   - University of LYON              http://www.universite-lyon.fr/
   6   - Léon Bérard cancer center       http://oncora1.lyon.fnclcc.fr
   7   - CREATIS CNRS laboratory         http://www.creatis.insa-lyon.fr
   8
   9   This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even
  10   the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  11   PURPOSE.  See the copyright notices for more information.
  12
  13   It is distributed under dual licence
  14
  15   - BSD        See included LICENSE.txt file
  16   - CeCILL-B   http://www.cecill.info/licences/Licence_CeCILL-B_V1-en.html
  17 ======================================================================-====*/
  18 #include <sstream>
  19 #include <cassert>
  20 #include <vector>
  21 #include <vtkSmartPointer.h>
  22 #include <vtkFloatArray.h>
  23 #include <vtkPointData.h>
  24 #include <vtkPolyData.h>
  25 #include <vtkPolyDataReader.h>
  26 #include <vtkOBJReader.h>
  27 #include <vtkImageData.h>
  28 #include "clitkCommon.h"
  29 #include "vvMesh.h"
  30 #include <vtkImageStencil.h>
  31 #include <vtkLinearExtrusionFilter.h>
  32 #include <vtkPolyDataToImageStencil.h>
  33 #include <vtkMarchingCubes.h>
  34 #include <itksys/SystemTools.hxx>
  35
  36 #include <vtkMetaImageWriter.h>
  37
  38 vvMesh::vvMesh() :
  39   r(1),g(0),b(0),
  40   slice_spacing(-1)
  41 {}
  42
  43 void vvMesh::AddMesh(vtkPolyData* p)
  44 {
  45   vtkPolyData * mesh=vtkPolyData::New();
  46   mesh->ShallowCopy(p);
  47   meshes.push_back(mesh);
  48 }
  49
  50 void vvMesh::ReadFromVTK(const char * filename)
  51 {
  52   DD("hello!");
  53   std::string extension=itksys::SystemTools::GetFilenameLastExtension(std::string(filename));
  54   if (extension == ".vtk" || extension== ".VTK") {
  55     assert(GetNumberOfMeshes() == 0); ///We assume the object is empty
  56     vtkSmartPointer<vtkPolyDataReader> r=vtkSmartPointer<vtkPolyDataReader>::New();
  57     r->SetFileName(filename);
  58     r->Update();
  59     assert(r->GetOutput());
  60     AddMesh(r->GetOutput());
  61   } else if (extension == ".obj" || extension== ".OBJ") {
  62     assert(GetNumberOfMeshes() == 0); ///We assume the object is empty
  63     vtkSmartPointer<vtkOBJReader> r=vtkSmartPointer<vtkOBJReader>::New();
  64     r->SetFileName(filename);
  65     r->Update();
  66     assert(r->GetOutput());
  67     AddMesh(r->GetOutput());
  68   } else
  69     assert (false) ; //shouldn't happen
  70
  71   assert(GetNumberOfMeshes() != 0); ///We assume the object is empty
  72   structure_name=filename;
  73 }
  74
  75 void vvMesh::RemoveMeshes()
  76 {
  77   for (std::vector<vtkPolyData*>::const_iterator i=meshes.begin(); i!=meshes.end(); i++)
  78     (*i)->Delete();
  79   meshes.erase(meshes.begin(),meshes.end());
  80 }
  81
  82 void vvMesh::AddMask(vtkImageData* im)
  83 {
  84   assert(im->GetScalarType() == VTK_UNSIGNED_CHAR);
  85   vtkImageData* image=vtkImageData::New();
  86   image->ShallowCopy(im);
  87   masks.push_back(image);
  88 }
  89
  90 void vvMesh::RemoveMasks()
  91 {
  92   for (std::vector<vtkImageData*>::const_iterator i=masks.begin(); i!=masks.end(); i++)
  93     (*i)->Delete();
  94   masks.erase(masks.begin(),masks.end());
  95 }
  96
  97 vvMesh::~vvMesh()
  98 {
  99   RemoveMeshes();
 100   RemoveMasks();
 101 }
 102
 103 void vvMesh::CopyInformation(vvMesh::Pointer input)
 104 {
 105   r=input->r;
 106   g=input->g;
 107   b=input->b;
 108   structure_name=input->structure_name;
 109   slice_spacing=input->slice_spacing;
 110 }
 111
 112 void vvMesh::Print() const
 113 {
 114   std::cout << this << " : " << structure_name << std::endl << "RGB: " << r << "," << g << "," << b << std::endl;
 115   for (std::vector<vtkPolyData*>::const_iterator i=meshes.begin(); i!=meshes.end(); i++) {
 116     std::cout << (*i)->GetNumberOfPoints() << " points, " << (*i)->GetNumberOfCells() << " cells." << std::endl;
 117     DDV((*i)->GetBounds(),6);
 118   }
 119   std::cout << "-------------------------" << std::endl << std::endl;
 120 }
 121
 122 void vvMesh::ComputeMasks(vtkImageData* sample,bool extrude)
 123 {
 124   this->RemoveMasks();
 125   for (std::vector<vtkPolyData*>::iterator i=meshes.begin(); i!=meshes.end(); i++) {
 126     vtkPolyData* mesh=*i;
 127     double *bounds=mesh->GetBounds();
 128
 129     vtkSmartPointer<vtkImageData> binary_image=vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
 130     binary_image->SetScalarTypeToUnsignedChar();
 131     ///Use the smallest mask in which the mesh fits
 132     // Add two voxels on each side to make sure the mesh fits
 133     double * samp_origin=sample->GetOrigin();
 134     double * spacing=sample->GetSpacing();
 135     binary_image->SetSpacing(spacing);
 136     /// Put the origin on a voxel to avoid small skips
 137     binary_image->SetOrigin(floor((bounds[0]-samp_origin[0])/spacing[0]-2)*spacing[0]+samp_origin[0],
 138                             floor((bounds[2]-samp_origin[1])/spacing[1]-2)*spacing[1]+samp_origin[1],
 139                             floor((bounds[4]-samp_origin[2])/spacing[2]-2)*spacing[2]+samp_origin[2]);
 140     double * origin=binary_image->GetOrigin();
 141     binary_image->SetExtent(0,ceil((bounds[1]-origin[0])/spacing[0]+4),
 142                             0,ceil((bounds[3]-origin[1])/spacing[1]+4),
 143                             0,ceil((bounds[5]-origin[2])/spacing[2])+4);
 144     binary_image->AllocateScalars();
 145     memset(binary_image->GetScalarPointer(),0,binary_image->GetDimensions()[0]*binary_image->GetDimensions()[1]*binary_image->GetDimensions()[2]*sizeof(unsigned char));
 146
 147
 148     vtkSmartPointer<vtkPolyDataToImageStencil> sts=vtkSmartPointer<vtkPolyDataToImageStencil>::New();
 149     //The following line is extremely important
 150     //http://www.nabble.com/Bug-in-vtkPolyDataToImageStencil--td23368312.html#a23370933
 151     sts->SetTolerance(0);
 152     sts->SetInformationInput(binary_image);
 153
 154     if (extrude) {
 155       vtkSmartPointer<vtkLinearExtrusionFilter> extrude=vtkSmartPointer<vtkLinearExtrusionFilter>::New();
 156       extrude->SetInput(mesh);
 157       ///We extrude in the -slice_spacing direction to respect the FOCAL convention
 158       extrude->SetVector(0, 0, -slice_spacing);
 159       sts->SetInput(extrude->GetOutput());
 160     } else
 161       sts->SetInput(mesh);
 162
 163     vtkSmartPointer<vtkImageStencil> stencil=vtkSmartPointer<vtkImageStencil>::New();
 164     stencil->SetStencil(sts->GetOutput());
 165     stencil->SetInput(binary_image);
 166     stencil->Update();
 167     this->AddMask(stencil->GetOutput());
 168     //vtkSmartPointer<vtkMetaImageWriter> w = vtkSmartPointer<vtkMetaImageWriter>::New();
 169     //w->SetInput(stencil->GetOutput());
 170     //w->SetFileName("binary.mhd");
 171     //w->Write();
 172   }
 173 }
 174
 175 void vvMesh::ComputeMeshes()
 176 {
 177   this->RemoveMeshes();
 178   for (std::vector<vtkImageData*>::iterator i=masks.begin(); i!=masks.end(); i++) {
 179     vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes> marching = vtkSmartPointer<vtkMarchingCubes>::New();
 180     marching->SetInput(*i);
 181     marching->SetValue(0,0.5);
 182     marching->Update();
 183     this->AddMesh(marching->GetOutput());
 184   }
 185 }
 186
 187 void vvMesh::propagateContour(vvImage::Pointer vf)
 188 {
 189   assert(this->GetNumberOfMeshes() == 1);
 190   std::vector<vtkImageData*> sgrids=vf->GetVTKImages();
 191   vtkSmartPointer<vtkPolyData> reference_mesh = vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();
 192   reference_mesh->ShallowCopy(this->GetMesh(0));
 193   this->RemoveMeshes();
 194
 195   for (std::vector<vtkImageData*>::iterator i=sgrids.begin();
 196        i!=sgrids.end(); i++) {
 197     vtkPolyData* new_mesh=vtkPolyData::New();
 198     new_mesh->DeepCopy(reference_mesh);
 199     double Ox=vf->GetOrigin()[0];
 200     double Oy=vf->GetOrigin()[1];
 201     double Oz=vf->GetOrigin()[2];
 202     double Sx=vf->GetSpacing()[0];
 203     double Sy=vf->GetSpacing()[1];
 204     double Sz=vf->GetSpacing()[2];
 205     int *dims=vf->GetVTKImages()[0]->GetDimensions();
 206     assert((*i)->GetScalarType() == VTK_FLOAT); //vfs are assumed to be of float type
 207     assert((*i)->GetNumberOfScalarComponents() == 3);
 208     float * vector_data=reinterpret_cast<float*>((*i)->GetScalarPointer());
 209     for (int j=0; j<new_mesh->GetNumberOfPoints(); j++) {
 210       double* old=new_mesh->GetPoint(j);
 211       int ix=(old[0]-Ox)/Sx;
 212       int iy=(old[1]-Oy)/Sy;
 213       int iz=(old[2]-Oz)/Sz;
 214       float* vector=vector_data+(ix+iy*vf->GetSize()[0]+iz*vf->GetSize()[0]*vf->GetSize()[1])*3;
 215       if (ix>=0 && ix < dims[0]
 216           && iy>=0 && iy < dims[1]
 217           && iz>=0 && iz < dims[2])
 218         new_mesh->GetPoints()->SetPoint(j,old[0]+vector[0],old[1]+vector[1],old[2]+vector[2]);
 219     }
 220     this->AddMesh(new_mesh);
 221   }
 222   if (GetNumberOfMasks()) { //If the input mesh has a mask, use it to compute the warped meshes' masks
 223     vtkSmartPointer<vtkImageData> ref_mask = vtkSmartPointer<vtkImageData>::New();
 224     ref_mask->ShallowCopy(GetMask(0));
 225     this->ComputeMasks(ref_mask);
 226   }
 227 }