例　等値面の可視化

「例　構造型ボリュームデータの作成」で作成した構造型ボリュームデータを改良して等値面を描画するプログラムを作成します．

 

1.　作業ディレクトリの作成

作業ディレクトリに「IsoSurface」というディレクトリを作成して，移動して下さい．

$ mkdir  IsoSurface
$ cd IsoSurface

 

2.　main.cpp の作成

「例　構造型ボリュームデータの作成」で作成したmain.cpp をコピーして，ファイルへエクスポートするところから下を削除して下さい．

#include <kvs/Vector3>
#include <kvs/StructuredVolumeObject>
#include <kvs/StructuredVolumeExporter>
#include <kvs/AVSField>　
inline float func( float x, float y, float z ) {
    return ( 3.0 - x*x - y*y - 4.0*z*z );
}
 
int main( int argc, char** argv )
{
    // グリッドサイズ
    kvs::UInt32 gridNum = 64;
    const kvs::Vector3ui resol( gridNum, gridNum, gridNum );
    // ボリュームデータの値を格納するためのメモリの割り当て
    kvs::ValueArray<float> data( gridNum * gridNum * gridNum );
    // dataにを操作するためのポインタ変数
    float* pdata = data.data( );
 
    float min = -2.0, max = 2.0;
    float dt = (float)(max - min)/(float)(gridNum-1);
 
    kvs::UInt64 index = 0;
    for(int k=0; k<gridNum; k++) {
       for(int j = 0; j<gridNum; j++) {
          for(int i=0; i< gridNum; i++) {
             float x = (float)min + (float)i*dt;
             float y = (float)min + (float)j*dt;
             float z = (float)min + (float)k*dt;
             // 関数値を評価してdataへ格納
             pdata[ index++ ] = func(x, y, z) ;
          }
       }
    }
 
    size_t veclen = 1.0;
    // 構造型ボリュームオブジェクトの作成
    kvs::StructuredVolumeObject *volume = new kvs::StructuredVolumeObject();
    volume->setGridType( kvs::StructuredVolumeObject::Uniform );
    volume->setResolution( resol );
    volume->setVeclen( veclen );
    volume->setValues( data );

 

3.　ボリュームデータの最小値と最大値を計算する

kvs::StructuredVolumeObject が最小値・最大値をもっているかどうかは，

kvs::StructuredVolumeObject クラスのメソッド hasMinMaxValues()の値がtrueか falseかで知ることができます．

もっていなかった場合は，ボリュームデータのもつ密度値 （values） の最小値・最大値を計算するメソッド

updateMinMaxValues()

を実行して，最小値・最大値を計算します．

// ボリュームデータが最大値・最小値をもっているかチェック
if ( !volume->hasMinMaxValues() ) 
   volume->updateMinMaxValues();	// もっていなければ計算する

 

4.　表示したい等値面の値をキーボードから入力する

キーボードから等値面の値を入力し，入力された値がボリュームデータのもつ最小値・最大値の範囲を超えていないかチェックする．

// 等値面の値をキーボードから入力する
double input_iso, iso;
// ボリュームデータの最小値
double value_min = static_cast<double>( volume->minValue() );
// ボリュームデータの最大値 
double value_max = static_cast<double>( volume->maxValue() );

std::cout << "Input Isolevel [ " << value_min << " - " << value_max << "] : ";

// キーボードから入力した値を取得する
std::cin >> input_iso;
 
// 最大値と最小値を超えていないかチェック
if    ( input_iso < value_min ) iso = value_min;
else if( input_iso > value_max ) iso = value_max;
else    iso = input_iso;

 

5.　等値面を作成する

KVSには，kvs::StructuredVolumeObject からマーチングキューブ法を使って等値面を生成し，

kvs::PolygonObject を作成するクラス kvs::Isosurface があります．

これまでと同様にkvs::Isosurfacce のコンストラクタを用いて変数宣言と同時に値を代入します．

コンストラクタの要求する引数は

です．

法線の種類はポリゴンオブジェクトを作成したときと同様にenum型 {VertexNormal,PolygonNormal} で指定します．

kvs::PolygonObject* object =
   new kvs::Isosurface( volume,
                        iso,
                        kvs::PolygonObject::VertexNormal );	//　法線の種類

 

6.　ポリゴンオブジェクトが作成できたかチェックする

ポリゴンオブジェクトが正しく作成できたかのチェックを行う．

また，正しく作成できていた場合には，ボリュームデータは不要になるため，削除する．

// ポリゴンオブジェクトが正しく作成できたか？
if ( !object )
{
    kvsMessageError( "Cannot create a polygon object." );
    delete volume;
    return( false );
}
// 不要になったボリュームデータを削除する
delete volume;

 

7.　描画

可視化処理を行います．

registerObjectには，kvs::Isosurfaceクラスを使って作成したobject を登録します．

// Screenクラスの生成と設定
kvs::Screen screen( &app );
screen.registerObject( object );
screen.setGeometry( 0, 0, 512, 512 );
screen.setTitle( "Isosurface");
screen.show();
// イベント待ち
return( app.run() );

 

8.　ヘッダファイル

例3以外に使用したKVSクラスを追加してインクルードします．

ここでは，新たに

を追加しました．

#include <kvs/PolygonObject>
#include <kvs/Isosurface>
#include <kvs/Application>
#include <kvs/Screen>

 

9.　まとめ

以上をまとめたプログラムはこちら：　Isosurface.tgz

 

10.　コンパイルと実行

作成したプログラムをコンパイル，実行してみましょう．

KVSプログラムをコンパイルするためにはkvsmakeコマンドを用いてMakefileを作成すると簡単にコンパイルを行うことができます．

$ kvsmake -G　　　　　　　　　　<-- Makefile の作成

$ kvsmake　　　　　　　　　　　　<-- コンパイル

エラーなくコンパイルできたら，実行してみましょう．

実行すると，最小値・最大値が出力され，描画したい等値面の値を入力するように促されるので，

とりあえず，『0.0』を入力して零等値面を描画して下さい．

$ ./Isosurface　　　　　　　　　　　　　　

Input Isolevel [ -21 　-　2.99395] :　0.0

 

例3と同様の等値面が描画できることが確認できると思います．

Isosurface

問題　複数等値面の描画

上述の例で，等値面を作成する際に指定した法線の種類を面法線（ PolygonNormal ）に変更してみよう．

変更した結果どのように絵が変わるのかを確認してみましょう．

さらに，等値面をもう1つ作成（新たな PolygonObject を作成）し，不透明度の違う2つの等値面を描画してみよう．

 

（ヒント）

もう1つの等値面は

kvs::PolygonObject* object2

として1つめの等値面と同様にして（等値面の値を変更して）作成します．

不透明度はPolygonObject クラスのもつメソッドを利用します．

object->setOpacity( 10 );
object2->setOpacity( 100 );

setOpasity 関数の引数の型は kvs::UInt8 です．

それぞれのオブジェクトに不透明度を設定することができます．

また，２つのオブジェクトをそれぞれスクリーンに登録することができます．

screen.registerObject( object );
screen.registerObject( object2 );

 

 

 

 

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