用Python和OpenGL实现体光线投射算法（Win11）

MRI和CT扫描这样的诊断程序会创建体数据，它由一维和二维图像来表示通过三维物体的截面。体绘制是一种计算机图形技术，利用这种类型的体数据来构造三维图像。体绘制常用于分析医学扫描，也可用于地质、考古和分子生物等学科，生成三维科学可视化效果。

参考书籍《Python极客项目编程》。这里只是列出源代码及其运行效果，程序设计及运行的原理请参阅上述书籍。

运行环境

操作系统Win11。

Python 3.10.5。

电脑连接互联网。

安装相关包

需要的包有PyOpenGL、GLFW、numpy、matplotlib、scipy等。

PyOpenGL、GLFW的安装可参考网页 今日头条 。

其他几个包的安装可在命令行窗口用如下命令：

pip install numpy

pip install matplotlib

pip install scipy

源代码

源代码网址： pp/volrender at master · electronut/pp · GitHub 

pp/common at master · electronut/pp · GitHub 

 

斯坦福体数据下载网址： The Stanford volume data archive 

 

下载后得到压缩文件“mrbrain-8bit.tar.gz”，解压到目录“mrbrain-8bit”中。

将上述网页中的文件都下载保存到目录“D:\temp\MyPython\volrender”中。

目录“mrbrain-8bit”中是若干图片：

 

运行结果

启动命令行窗口执行命令 “python D:\temp\MyPython\simplegl\simpleglfw.py”，运行结果如下：

set PATH=%PATH%;D:\Softwares\GLFW\glfw-3.3.8.bin.WIN64\lib-vc2022\

cd D:\temp\MyPython\mrbrain-8bit

D:

python volrender.py --dir mrbrain-8bit/

上述第一条命令的作用是，在cmd窗口中临时设置系统环境变量PATH的值（使用setx可以永久更改PATH的值）。

程序运行时，按V键在三维和二维之间切换，X、Y、Z键分别表示绕相应的轴旋转。