基于ITK、VTK与MFC读取DICOM图像
基于ITK,VTK以及MFC读取DICOM图像的文献@ErtoRwww.crter.org吕哧琪,等于1K、K和MC的DCOM图像读写及显示文章是在视类的构造函数及其析构函数中实现它们的初始化及善后工作的。其次,改写视图类的虚函数Ocrea(),以下为关键代码ren Win->AddRenderer(ren);renWin->Setwindowld(m hWnd)iren->SetRenderWindow(ren Win)最后,在视图类的 OnDraw函数中添加绘制代码Render()当然窗口的尺寸也可以在这里进行调整。Figure 5 Unintegrated display effect此,可以在MFc应用稈序视图区域中实现与VTK图5未集成显示效果渲染对象的父互和鼠标响应操作,并可以利用MFC界面控件来进行参数控制,本文程序中鼠标按下会弹出一个对于VTK与MFC的集成已有相关文献介绍,分为快显示图像上象素坐标及象素值的消息框(见图7,8)借以速集成和深度集成两种集成方式。图6是作者将图5对应说明鼠标响应交互操作的实现,至此完成了TK与MFC序做了怏速集成后 DICOMA像的显示。集成过程只需的深度集成。读者也可以参考ⅤTK工具包 Examples设置 vtk RenderWindow类中的 SetParent函数为当前 GUlIn32MFC下的例程,实现更丰富的集成。该视图或对话框句柄即可,关键代码如下所示和集环覓下的面显示将结合后续DCOM文件显示tkRenderwindow部分给出。FrenWin=vtkRenderWindow: NewovtkRenderWindowlnteractoriren=vtkRenderWindowInteractor Newothis->renWin->SetParentld(this->m hWnd);this->iren->SetRenderWindow(this->renIn);Figure 7 Display effect of vik depth integration图7深度集成环境下VTK显示效果Figure 6 Display effect of fast integration图6快速集成显示效果快速集成屏蔽」MFC的鼠标响应和消息传递,不便于后续编程实现更复杂的功能。VTK与MFC集成的请为:0007000根本目的是实现更实用、更灵活的交互界面,以弥补VTK自身在该方面的缺憾,那么就要求不仅要将TK的渲染窗口嵌入于MFC应用程序视图区域,而且还要Figure 8 Display effect after flipping图8翻转后VTK显小效果使其融为一体,即拥有一个统一的具有友好交互能力的界面。在此,重点介绍下作者尝试实现VTK与MFC深度集成的另一种方法,具体步骤如下:首先,在视类中增2D|cOM图像的读写与显示加可视化管道中会用到的类,用这些类实例化对象,文章用到的对象有:渲染对象ren)、渲梨窗口( renin)、2.1DCOM图像的读写文章中的数据对象是一维交互对象(ren)、演员( BrainActor)、映射( Brain Map)等, DICOM图像。读与DCOM文件的功能使用∏TK提供的范o1994-2011ChinaAcadcmicJournalElcctronicPublishingHousc.Allrightsroscrved.http://www.cnki.nctcn.zglckf.com2418P.O. Box 1200, Shenyang 110004吕烧琪,等干K、VTK和MFC的DCOM图像读写及显示CRTOR Ww. cRTER org函功能来实现,在∏K中,DCOM的范函性由GDCM厍写DcOM文件是一件非常精密的操作,因为所要处理的提供。这个开放的源码厍由INSA_Lyon的 creats团队发是大量重要的有关患者详细而精确的数据,并且涉及到展的。实验使用: GDCMImagelO类来建立与GDCM库患者的隐私问题。所以在写的过程中,一定要核实出你的连接,实现读取 DICOM图像的功能。|TK数据处理管的代码所生成的头文件信息不会给患者的治疗和诊断道中的三种处理对象具休为:Sσurce采用带来风险,要确休沿着数据处珄管道正桷地传递DC○Mik: itklmage SeriesReader类; Filter来用了ik∷文件的细节信息,从而才能保证正确地将原D|COM文件Curvature FlowImage Filter; Mapper采用了itk:的这些信息写入新的DcOM序列图像文件。以下便是实itkImageFileWriter类。现该部分内容的主要代码:单张二维DCOM图像的读写:本部分实现单张二维首先定义图像类型,并明确所选象素类型和维度,p|c○M图象以 DICOM格式读入与以DCOM格式写入从而定义序列图像读取类型。的工作。首先声明象素类型和图像的维数,以它们作为typedef signed short PixelType模板参数来实例化读入图像的类型,用该图像类型作为const unsigned int Dimension=3;模板参数再实例化读取器 Reader的类型并创建一个typedef itk: Image< PixelType, DimensionReader,将读入图像的文件路径和文件名作为参数传给 mage Type;Reader,并为 Reader关联 GDCMImagelO对象,调用typedef itk: Image SeriesReader< Image TypeUpdate(函数更新读取过程,DcOM图像就已读入内存 ReaderType中。用 Reader的 Getoutput()方法可以获得图像数据的接下来声明并实例化实际读写DCOM图像的指针。月前的焦点是如何再一次将图像在新文件中保存k: GD CMImagelC对象和为所有切片生成文件名并排成DCOM格式。具体的,先实例化一个 Image File Writer序的tk: GDCMSeries fileNames对象,并创建相应智能类型,并创建指针 Writer,将写入的图像的文件路径和指针 gdcmIO和 names Generator。文件名作为参数传给 Writer,并为其关联ImageloType: PointerGDCM| magelo对象,这个对象是知道DCOM格式的内 gdcmIo= magelOType:New()部结构的,最后用 Update()来触发写入程序。文章在读Names Generator Type: Pointer写过稈中对图像进行了保留边缘的平滑去噪处珥,以下 names Generator= Names GeneratorType:|New()为主要代码names Generator->SetInputDirectory(argvImageloType: Pointer生成读入文件的文件名gdcmImagelo=ImageloType: NeW(const ReaderType: FileNames Containerreader->Setlmagelo(gdcmImagelO)filenames=namesGenerator->GetInput FileNames():reader> SetFileName(argv):∥参数为文件路径实例化 Reader Type对象并创建智能指针 reader,读及文件名取DcOM格式序列图像。writer->Setlmagelo(gdcmImagelO)reader->Setlmagelo(gdcmlO)rwriter->SetFileName(argv2);∥将平滑后图像以reader->SetFileNames(filenames )D|COM格式写入到参数所指定的文件中。最后用 reader的 Update()触发读取程序,最好放在try/catch问询块中,在此不再赘述。CurvatureFlowImageFilterType: Pointer至此,可以开始写数据了。首先把确定存在的输出smoother= rvatureFlowlmageFilterType:|New();∥目录传给 outputDirectory指针。实例化一个平滑滤波器的对象const char outputDirectory=argv;smoother-> SetNumberoflterations(5):W平滑滤波然后,实例化 SeriesWritertype对象并创建智能指器的迭代次数设为5针 series writer,将 reader的输出写为D|COM格式序列smoother-> SetTime Step(0.125);∥平滑滤波器的像时间步长设为0125series Writer->SetInput(reader->Getoutput()smoother->SetInput(reader->Getoutputo)series Writer->Setlmagelo(gdcmIO)writer->Setlnput(smoother->GetOutputO)现在可以设置 G DCMSeriesFileNames在至此完成DCOM单张图像的读写。outputDirectory下产生新的文件名,然后将最新生成的序列二维DCOM图像的读写:这部分}要实现以文件文件传递给 seriesWriter集的方式读取一个DCOM序列图像,并在保持头文件信namesGenerator->SetoutputDirectoryoutputDire息不变的情况下保存为另一个DCOM序列图像的工作。 ctory);/S SN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH2419C1994-2011ChinaAcadcmicJOurnalElcctronicPublishingHousc.Allrightsrcscrved.http://www.cnki.nct@RterwWw.crtEr. org吕晓琪,等基于1K、VK和MFC的DCOM图像读写及显示seriesWriter->SetFileNames(names Generator->GetOutputFileNames();3结论最后一步也是最关键的一步,用 reader读取MetaDataDictionary并传递给 seriesWriter。之所以关键TK是算法设计者的一个有力助手,是医学图像处是因为 Meta Data Dictionary包含」所有输入的DcoM理工作者的案例研究算法仓厍,遺憾的是不提供Ul文件的头文件。VTK软件开发包强大的图形处理和可视化功能,却缺乏seriesWriter> SetMetaData Dictionary Array( reade实用、灵活的交互界面,而MFC具有强大的U开发能力。r->GetMetaData DictionaryArray ()结合三者的特点,作者通过对DCOM医学图像的读取与末了调用 seriesWriter的 Update)触发写程序,放在显小,将TK、VTK和MFC有机的结合起来,扬长避短,try/catch问洵块中,在此不再赘述。为三者集成环境下的软件开发做了一个初步的尝试,而22DCOM图像的显示本部分主要介绍在前述方法对于在此基础之上一者更强大功能的实现(诸如医学图实现的∨TK、ITK和MFC集成环境卜DCoM图像的显示像的分割与准、三维可视化、虚拟手术导航等)有待方法。在此,将利用丨TK读取的DC○M文件用VTK显示深入探讨与研究。在MFC单文档视图区,因为旨在说明方法所以未给出复杂的交互界面。4参考文献VTK薮据处理管道中采用了vkD|cOM|mageReader:类、 teNderer类、 vtkRenderwindow类、[1 Kitware Inc. NLM Insight Segmentation and registration ToolkitEB/OL」2005.http:/www.itκOrgtkRenderwindowInteractor类、 traCtor2D类、[21 Ackerman MJ. the visible human project. Proceedings of thelEEE,1998;863):501-504.v+ < Mapper类,并实例化各个类的对象并创建相21/mD(Q小用m时应智能指针。图7为显示效果,相应关键代码如下计算机技术发,200816(4=515 NEMA. The DICOM standard. Technical report, NEMA,Brain Map->SetInput(vtkreader->Getoutput()http://medial.nemaorg,2004[61http:/www.itk.org/courseWare/training/gettIngstartedl-webpageBrainActor->SetMapper (BrainMap);ren->AddActor(BrainActor)http:ww.kitwvare.comiproducts/books/vtkquide.htmlBenoit Regrain EricBoix, Mathieu and Jean Pierre roux. the「TK所读取的图像一经VTK显示后图像发牛了翻GDCM Library. CNRS, INSERM, INSALyon, UCBLyonhttp://www-creatis.insa-lyon.fr/publIc/gdcm转,并且是上下翻转而左右并不发生翻转,原因是ITK的坐标系统和VTK的坐标系统Y轴是相反的,所以为了来自本文课题的更多信息能正确显示图像还需要将Y轴进行翻转,可见这种翻转墓金资助:国家自然科学基金资助项目(60761002)可以发生在两种情形,一种是在K读入图像的时候翻作耆贡:笫一作者进行实验设计及评估,实验实施转即改变文件的读取方式,该种方式可参考∏TK的为笫二作者,资料收集为笫三作者,第二作者成文,第FliplmageFilter类,该类可以实现翻转任何坐标轴中的作者审校并对文章负责图像,对于本文屮情形可以使用一个[0,们翻转排列,列益冲突:课题未涉及任何厂家及相关雇主或其灺经表示X轴保持不变时对Y轴进行翻转;另一种是在K图济组织直接或间接的经济或利益的赞助像薮据凵经转换为ⅥTK图像数据后将新的TK图像数本文创新性:于201101以文章关键词为检索关键词据Y轴鄱转,这也正是本文实现的图像翻转方法。相应在CNK丨欻捃库、维普中文科技期刊数据库、万方学位论关键代码:文全文数据库, ELSEVIER数据库等多个数据库中检索未flipY->SetFilteredAxis(1)见具有相同创新点文章flipY->SetInputConnection(vtkreader->Getoutput方法创新:为医学图像读写及显示后一系列的玉学Eort()像处理工作搭建了灵活实用的实验平台,进而得到相关基BrainMap->SetInput(flipY->GetOutput():金资助。以上便是集成环境下的D|COM图像显小。o1994-2011ChinaAcadcmicJournalElcctronicPublishingHousc.Allrightsroscrved.http://www.cnki.nctCn.zg/ckf.com2420P.O. Box 1200, Shenyang 110004
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基于AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发.pdf
同济大学出版的基于AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发，书中有英飞凌AURIX多核单片机的介绍、AUTOSAR基础理论介绍、AUTOSAR开方工具 Davinci Developer的介绍等内容仅供个人学习使用！！不允许被用作商业，更加不允许大面积宣传！！损害作者的利益！！基于 AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发朱元陆科吴志红著同大学出版社TONGJI UNIVERSITY PRI内容提要本书主要介绍了汽车电子的最新规范 AUTOSAR,以及如何开发符合 AUTOSAR规范的电机控制器软件的详细过程。全书分为基础篇和实战篇:基础篇介绍汽车电子软件开发趋势,以及多核单片机和AUTOSAR的相关概念;实战篇介绍了利用 Vector工具链基于 AURIX单片机开发电机控制器的思路和步骤。本书在编写中,力求内容正确,所有的内容都经过相关专家审阅,并经作者测试,步骤清晰,配图丰富。本书适合具有一定嵌入式软件开发基础知识的读者,可作为高等院校本科生、研究生学习嵌入式软件开发的参考书,也可供汽车电子行业软件工程师学习和参考。图书在版编目(CIP)数据基于 AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发/朱元陆科,吴志红著.-上海:同济大学出版社,2017.8ISBN978-7-5608-7134-9I.①基…Ⅱ.①朱…②陆…③吴…Ⅲ.①汽车电子系统一应用软件一高等学校一教材Ⅳ.①U463.6中国版本图书馆CIP数据核字(2017)第159351号基于 AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发朱元陆科吴志红著策划编辑赵泽毓责任编辑朱勇责任校对徐春莲封面设计陈益平出版发行同济大学出版社www.tongjipress.com.cn(地址:上海市四平路1239号邮编:200092电话:021-65985622)经销全国各地新华书店印刷常熟市大宏印刷有限公司开本787mm×1092mm1/16印张12.75字数318000版次2017年8月第1版2017年8月第1次印刷书号ISBN978-7-5608-7134-9定价56.00元本书若有印装质量问题,请向本社发行部调换版权所有侵权必究ForewordDear Readers.AUTOSAR is“ Today”,not“ Tomorrow”Automotive OEMs, suppliers, semi-conductor manufacturers and providers for basic software andrelated tools contributed a lot of effort on AUTOSAR in the past years. The goal is to introduce anew development methodology, a new architecture and new functionalities to face the challenge ofthe increasing complexity of Automotive E&.E. I am glad that AuTOSaR grows step by step andis accepted by automotive industry more and more. AUTOSAR achieved success in Europe firstly,and then was recognized by USA and Japan. Now it is ChinaThe good thing is: now the engineers in Europe, USA, Japan and China are usingAUTOSAR or studying autosar because they know it will be useful tomorrow. Moreand more Chinese engineers want to know AUTOSAR in detailed and practically. The badthing is: the tremendous growth of functionality from AUTSOAR release 1.0 to 4.3 reflectsthe complex requirements of automotive electronics and their fast increase directly. Thee newtechnologies like Multi-core, Functional Safety, Ethernet and Security raise the entry levelof AUTOSAR. The beginners may feel confused and painfulI totally understand the importance of native language to ease the access to new technologiesSo i really appreciate the work by Dr. Zhu Yuan, Dr. Wu Zhihong, Mr. Lu Ke and theirteam at CDHK Tongji University- Vector Automotive Technology Joint Laboratory. IaImsure that the first Chinese AUTOSaR book written by Dr. Zhu Yuan, Dr. Wu ZhihongMr. Lu Ke and their team is great news for Chinese engineers and students. With the help ofthis book, readers will get the system overview of AUtOSaR and learn how to create anAUTOSAR project with OS, BSWM, ECUM and so on. In the same time, I also thankInfineon Technologies and Shanghai Dajun Technologies, Inc. for their great supportI wish all readers a lot of fun reading this book and a lot of success when implementing theAUTOSAR approach in their projectsDr. Gunther HelingDirector for Embedded Software and SystemsVector Informatik gmbh前言为应对日益复杂的汽车电子软件开发、更新和维护的问题, AUTOSARAUTomotiveOpen System ARchitecture(汽车开放系统架构)联盟应运而生。在 AUTOSAR分层模型中软件模块及软件模块之间的接口定义更加标准化,使得整车厂、供应商、科硏机构之间可以方便地实现软件联合开发,为汽车工业的软件系统框架建立了一套开放的标准。与此同时,汽车电子控制单元对单片机的性能要求不断提高,车用32位多核处理器自2012年面世以来已逐渐广泛应用于汽车电子控制单元中。英飞凌科技和维克多( Vector)公司均为 AUTOSAR联盟的高级成员。英飞凌全新的32位多核架构单片机— AURIX引领全球最先进的车用微处理器技术,满足现在及未来汽车安全和安防所需要的应用要求; Vector在汽车电子开发工具、嵌入式软件组件和技术服务等方面具有领先地位。在上海大郡动力控制技术有限公司及徐性怡总裁的支持下,恰逢在国家重点研发计划资助课题——“电机控制器功能安全”(2016YFBO100804)中编者选用了英飞凌 AURIX产品家族系列中的单片机(TC275)和 Vector公司 AUTOSAR软件产品及工具来开发电机控制器软件系统。基于上述课题的研发经历及软件设计成果编著此书,旨在国内推广和普及遵循AUTOSAR规范的软件开发技术。本书分为基础篇和实战篇。基础篇包含1~3章。第1章概述了当前汽车电子软件的开发特点和趋势;第2章对比了多核单片机和单核单片机的特点,分析了多核单片机的优势和软件开发中的挑战;第3章介绍了 AUTOSAR的概念和架构,详细介绍了 AUTOSAR的基础软件层、实时运行环境层和应用层。实战篇包含4~9章,主要讲述基于 AURIX和 AUTOSAR的新能源汽车电机控制器的开发。其中,第4章介绍了新能源汽车发展趋势和电机控制器的开发方法,分别从控制算法、硬件结构和软件架构方面进行讲述;第5章介绍使用 VectorDa Vinci Developer开发电机控制器的软件架构,给出了配置SWC模块的实例;第6章介绍如何使用 Simulink进行应用层软件(例如控制算法)建模以及代码生成的相关内容;第7章介绍了使用 Vectorυ a Vinci Configurator Pro配置电机控制器的基础软件的详细步骤,包括CAN通信配置、MCAL配置以及其他基础软件模块配置等内容;第8章介绍了电机控制器算法的运行实体配置、 AUTOSAR多核OS设计和代码生成的相关内容;第9章介绍了软件代码的集成及其测试验证的相关内容本书由同济大学中德学院一维克多汽车技术联合实验室,同济大学一英飞凌汽车电子联合实验室编写。基础篇主要由朱元、吴志红编写,实战篇由朱元、陆科编写。全书由朱元组织统稿, Vector公司高路博士审阅。本书编写过程中得到了英飞凌科技和 Vector公司的大力支持,编者在此特别对英飞凌科技(中国)有限公司的徐辉女士、 Dirk geiger先生、杜曦先生、张立红先生、徐晶女士、陈汉顺先生,维克多汽车技术(上海)有限公司高路博士表示衷心的感谢。同时真挚地感谢 Math Works公司杜建福博士百忙之中为本书6.1和6.2章节提供了素材,并亲自编写了部分初稿。最后感谢本实验室胡力兴、赵建宁、李清晨、罗梦、王磊、董涛、王惜嘉、顾尉松、李超、张翟辉、仇里森、牛佳辉、周东东、韩光江等同学的资料整理、录人工作。本书适合具有一定嵌入式软件开发基础知识的读者,可作为高等院校本科生、研究生学习嵌入式软件开发的参考书,也可供汽车电子行业软件工程师学习和参考本书在编写过程中力求内容正确,书中所有的内容都经过英飞凌科技和 Vector专家审阅,也经过作者测试,并在科研项目中得到实际的应用。但由于我们的水平有限,编写时间紧张,缺点和错误之处在所难免,敬请读者指正著者2017年5月于同济大学目录目录Foreword前言基础篇第1章汽车电子的软件开发………………………………………………………………………………………31.1汽车电子系统简介…31.1.1概念1.1.2分类1.1.3工作原理1.1.4发展情况…………………………1.2汽车电子系统的开发…1.2.1汽车电子的组成部分:硬件和软件1.2.2硬件的开发方法5666781.2.3软件的开发方法1.3基于 AUTOSAR自顶向下地开发电机控制器1.4汽车电子系统的安全性第2章多核单片机在汽车电子系统中的应用……………………………………112.1单核单片机在汽车电子系统中的应用及局限性………………………………112.2多核单片机在汽车电子系统中的优势和软件开发中的挑战112.2.1多核处理器的优势…112.2.2多核软件开发所面临的问题122.2.3 AUTOSAR规范的应用……………………………………………………………122.3英飞凌 AURIX单片机的特点介绍132.3.1 AURIX系列单片机简介…132.3.2 AURIX的整体架构……………………142.3.3 AURIX系列单片机特色模块介绍…………………………………………………15第3章 AUTOSAR理论基础233.1 AUTOSAR简介…233.1.1目标……………………………………………………………………243.1.2、方法论263.2 AUTOSAR基础软件层…283.2.1微控制器抽象层…30基于 AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发3.2.2ECU抽象层……………………373.2.3服务层……………………………………………………………………………393.2.4 AUTOSAR操作系统183.2.5复杂驱动…………………………………………563.3 AUTOSAR运行时环境…………583.4 AUTOSAR应用层593.4.1 AUTOSAR软件组件593.4.2 AUTOSAR通信61实战篇第4章新能源汽车电机控制器…654.1新能源汽车及发展趋势…………………………………………………………………654.2电机控制器的开发…………………………………………………………………674.2.1控制算法674.2.2硬件结构…·:·4.2.3软件框架第5章使用 Da vinci Developer开发电机控制器软件架构………765.1 Vector相关工具链介绍5.2 Da Vinci Developer简介775.3 Da Vinci Developer入门……………785.3.1 Da vinci Developer安装方法5.3.2 Da vinci Developer界面说明……………………………………835.4使用 Da Vinci Developer配置SWC…5.4.1软件组件设计……………………………………………………………………………875.4.2通信接口设计…895.4.3通信端口设计………………………………………………………………915.4.4运行实体设计…………………………………………………………………935.4.5函数间变量设计…………………………………………………………………………95第6章使用 Simulink开发应用层6.1 MATLAR/ Simulink和 Embedded coder工具链介绍976.1.1 MATLAB/ Simulink基于模型的设计工具……76.1.2 Stateflow-建模和仿真决策工具986.1.3 Embedded coder代码生成和优化工具…………………………………996.2开发符合 AUTOSAR规范的应用层……………………………………………1006.2.1 AUTOSAR客户端、服务器…………1006.2.2 AUTOSAR标定参数…1036.2.3 AUTOSAR组件行为……………………………………………………………105
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