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P3：三维分析·切片交互（核心）

  • 日期：2026-06-16
  • 分支：feat/vtk-3d-view
  • 上游：spec 2026-06-15-vtk-3d-supplementary-design.md §9（交互层）、§4 行 F22–F25/C38–D46/E54–E56；接 P1/P2（VtkSceneController/VtkSceneView/Scene/体素管线已就位）
  • 目标：补充需求最重模块。在 P1 的 LocalSample 体素上实现切片交互：轴向/任意切片、滚轮推进、拾取选中、双击正视。让用户能在三维体上切出带色阶的剖面并交互调整。

范围

范围内（P3 核心）：

  • 新建 src/render/interact/ 交互层（README 早有规划但目录不存在）。
  • 切片工具：轴向（上下=水平面/前后/左右，角度固定，F22–F24）+ 任意切片（初始 45°、可旋转，F25），对体素 vtkImageData 重采样出带色阶剖面。
  • 滚轮切片（D46）：选中切片，滚轮沿切面法向推进/后退。
  • 拾取选中 + 联动（C38/D39/D40/E54/E55/E56）：拾取三维体/切片 → 以其中心为相机焦点（拖动绕其旋转）；双击切片 → 相机正视切面法向；视图翻转（水平 180°）；关闭切片。
  • 切片剖面随体素纵向夸张一致（复用 P2 VE）。
  • UI 入口：在三维视图加一组切片按钮（上下/前后/左右/任意/关闭），最小可用即可（完整右键菜单 + 三维分析树留 P4）。

范围外（留 P4）：切片保存/保存为/导出图片/导出dat/删除为数据集（§6.3 CRUD）、三维分析栏树列表、右键上下文菜单、异常圈定 + 异常体管理、三维体/切片详情。

关键设计

  • 体素 image 暴露：VtkSceneView::addVolume 改用 buildVoxel(...,outImage) 重载，保留 currentVolumeImage_（含 VE 烤入的 origin/spacing），供切片工具附着。无体素时切片按钮禁用/无效。
  • 切片工具（src/render/interact/SliceTool.{hpp,cpp}）：
    • 方案优选 vtkImagePlaneWidget 同时覆盖轴向与任意：SetPlaneOrientationToXAxes/Y/Z 给轴向（关闭旋转交互=角度固定）；任意 = 设初始法向 45° 并允许旋转。它内部 reslice + 纹理显示剖面，SetLookupTable 套我们的色阶 LUT（ColorLutBuilder）。
    • 若 vtkImagePlaneWidget 旋转/滚轮交互不满足，再退 vtkImplicitPlaneWidget2 + vtkImageReslice + vtkImageActor（spec §9.1 钉死 reslice，不用 vtkCutter）。
    • 持 vtkPlane(origin/normal)；产出当前切面（供 P4 保存时转 Grid）。
  • 滚轮推进：自定义 interactor 观察者截 MouseWheelForward/BackwardEvent，对选中切片沿法向平移 origin → 更新 widget。
  • 拾取 + 自定义 InteractorStyle（src/render/interact/PickInteractorStyle.{hpp,cpp}，继承 vtkInteractorStyleTrackballCamera）：
    • vtkPropPicker 拾取 → 选中 prop（高亮）→ 相机 focalPoint=prop 包围盒中心（绕其旋转）。
    • 双击切片 → 相机 position=center+normal·dist、viewUp 取法向正交（法向竖直时兜底备用 up）→ 正视（E54）。视图翻转=Azimuth(180)（E55）。
  • InteractionManager（src/render/interact/InteractionManager.{hpp,cpp}）：持 interactor + 活动切片工具列表 + 选中态；管理创建/关闭切片、滚轮分发、拾取联动。app 层 VtkSceneView 持有它并接 UI 按钮。

步骤（TDD；交互件靠 build+目视，纯逻辑单测）

  1. 基线 build.bat test 全绿。
  2. 切面几何/法向数学（TDD 纯逻辑）：轴向法向（上下=(0,0,1)/前后=(0,1,0)/左右=(1,0,0)）、任意初始 45°；滚轮平移 origin=origin+normal·step；双击正视的相机 position/viewUp 计算（含法向竖直兜底）。抽成可测纯函数（如 SlicePlaneMath）。
  3. VtkSceneView 暴露体素 image：addVolume 保留 currentVolumeImage_；clear 置空。测试/目视体素仍正常。
  4. SliceTool（vtkImagePlaneWidget 封装）：构建/附着 image/设色阶 LUT/轴向 vs 任意配置/关闭。可测部分：plane origin/normal 设置、LUT 套用；widget 交互目视。
  5. PickInteractorStyle + InteractionManager：拾取→focal、双击→正视、滚轮→推进、翻转、关闭。纯逻辑（focal/相机计算）单测；拾取/事件目视。
  6. UI 接入 main.cpp：三维视图切片按钮组（上下/前后/左右/任意/关闭），连 InteractionManager；仅三维 + 有体素时可用。深色主题（复用 P2 工具条样式）。
  7. build.bat test 全绿 + build.bat app 链接；目视清单交用户。
  8. cpp-reviewer 审查 + 提交。

风险/注意

  • vtkImagePlaneWidget 生命周期：须 SetInteractor(QVTK 的 renderWindow->GetInteractor()) + On()；vtkSmartPointer 持有防析构；场景 clear/切视图时正确 Off()+释放，避免悬挂观察者/崩溃。
  • 纵向夸张一致：切片附着的 image 已烤入 VE（P1 体素管线），切面几何与体绘制对齐；VE 变化触发体素重建 → 切片须重附着或关闭重建。
  • 2D 模式无切片：切片仅三维视图；切到二维须 Off 所有切片工具。
  • 自定义 InteractorStyle 与 QVTK 默认：替换 style 后须保留相机拖动等基本交互（继承 TrackballCamera）。
  • 构建：增量链接错用 cmake --build build\release --clean-first，勿删 build 目录（build-vs2026-vcpkg-gotchas）；app 在运行致 LNK1104 则以 ctest 为准、提示关 app 重链。
  • 交互件难单测：VTK widget 需 render window/interactor，CI 无显示环境多半跳过；故纯逻辑（plane/相机数学）尽量抽出单测，widget 行为靠目视。报告标清目视项。
  • 切片"标准/任意"手感、色阶、正视/翻转细节若需对齐 Geopro 1.0，先合理实现，待 1.0 实地学习再精修（study-original-via-playwright）。