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直线灰度测量功能 - Bug修复方案

📋 Bug描述

问题：用户在拖拽直线端点时遇到运行时错误

错误信息：

imageData.getScalarData is not a function
TypeError: imageData.getScalarData is not a function
    at LineGrayscaleMeasurementTool._samplePixelsAlongLine (line 690)

复现步骤：

1. 点击"直线灰度"按钮激活工具
2. 直线自动创建在视图中心
3. 拖拽直线的任意端点
4. 控制台报错，功能失败

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🔍 根本原因分析

1. 错误代码位置

LineGrayscaleMeasurementTool.ts:661

// ❌ 错误：viewport没有getImageData()方法
const imageData = (viewport as any).getImageData();

LineGrayscaleMeasurementTool.ts:690

// ❌ 错误：getScalarData()方法不存在
const scalarData = imageData.getScalarData();
const dimensions = imageData.getDimensions();
const spacing = imageData.getSpacing();

2. 问题分析

• API误用：viewport.getImageData() 不是Cornerstone3D的标准API
• 类型混淆：即使获取到imageData对象，它也不是vtkImageData类型，没有getScalarData()方法
• 架构不匹配：Cornerstone3D的AnnotationTool不直接提供像素数据访问

3. 正确方式参考

项目中已有正确实现：DicomOverlayTool.ts:80

import * as cornerstone from '@cornerstonejs/core';

// ✅ 正确：从缓存获取image对象
const image = cornerstone.cache.getImage(imageId);
const pixelData = image.getPixelData();

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🛠️ 修复方案

方案概述

使用Cornerstone3D的缓存系统访问像素数据，而不是直接从viewport获取。

修复步骤

步骤1：导入cornerstone核心库

文件：src/components/measures/LineGrayscaleMeasurementTool.ts

修改：在文件开头添加导入

import * as cornerstone from '@cornerstonejs/core';

步骤2：修复 _updateCachedStats 方法

位置：line 649-679

修改前：

private _updateCachedStats(
  annotation: LineGrayscaleAnnotation,
  enabledElement: CoreTypes.IEnabledElement
): void {
  const { viewport } = enabledElement;
  const { points } = annotation.data.handles;

  if (points.length < 2) {
    return;
  }

  // ❌ 错误的API
  const imageData = (viewport as any).getImageData();
  if (!imageData) {
    console.warn('[LineGrayscaleTool] Image data not available');
    return;
  }

  // ❌ 错误的方法调用
  const sampleResult = this._samplePixelsAlongLine(points[0], points[1], imageData, viewport);
  // ...
}

修改后：

private _updateCachedStats(
  annotation: LineGrayscaleAnnotation,
  enabledElement: CoreTypes.IEnabledElement
): void {
  const { viewport } = enabledElement;
  const { points } = annotation.data.handles;

  if (points.length < 2) {
    return;
  }

  // ✅ 使用Cornerstone缓存系统获取图像
  const imageId = viewport.getCurrentImageId?.();
  if (!imageId) {
    console.warn('[LineGrayscaleTool] No imageId available');
    return;
  }

  const image = cornerstone.cache.getImage(imageId);
  if (!image) {
    console.warn('[LineGrayscaleTool] Image not found in cache');
    return;
  }

  // ✅ 传入image对象而非imageData
  const sampleResult = this._samplePixelsAlongLine(points[0], points[1], image, viewport);
  
  // 计算统计值
  const stats = this._calculateGrayscaleStats(sampleResult.values, points[0], points[1]);

  // 更新缓存
  const targetId = `imageId:${imageId}`;
  if (!annotation.data.cachedStats) {
    annotation.data.cachedStats = {};
  }
  annotation.data.cachedStats[targetId] = stats;
}

步骤3：修复 _samplePixelsAlongLine 方法

位置：line 684-741

修改前：

private _samplePixelsAlongLine(
  startWorld: CoreTypes.Point3,
  endWorld: CoreTypes.Point3,
  imageData: any,  // ❌ 错误的参数类型
  viewport: CoreTypes.IStackViewport | CoreTypes.IVolumeViewport
): PixelSampleResult {
  // ❌ 错误的方法调用
  const scalarData = imageData.getScalarData();
  const dimensions = imageData.getDimensions();
  const spacing = imageData.getSpacing();

  // ❌ 错误的坐标转换逻辑
  const imageMetadata = (viewport as any).getImageData();
  const origin = imageMetadata.origin || [0, 0, 0];

  const startPixel = [
    Math.floor((startWorld[0] - origin[0]) / spacing[0]),
    Math.floor((startWorld[1] - origin[1]) / spacing[1]),
  ];
  // ...
}

修改后：

private _samplePixelsAlongLine(
  startWorld: CoreTypes.Point3,
  endWorld: CoreTypes.Point3,
  image: any,  // ✅ 传入Cornerstone的image对象
  viewport: CoreTypes.IStackViewport | CoreTypes.IVolumeViewport
): PixelSampleResult {
  // ✅ 使用正确的API获取像素数据
  const pixelData = image.getPixelData();
  const { width, height } = image;

  // ✅ 使用viewport坐标转换（世界坐标→Canvas坐标→像素坐标）
  const startCanvas = viewport.worldToCanvas(startWorld);
  const endCanvas = viewport.worldToCanvas(endWorld);

  // ✅ Canvas坐标直接对应像素坐标（对于2D视图）
  const startPixel = [
    Math.floor(startCanvas[0]),
    Math.floor(startCanvas[1]),
  ];

  const endPixel = [
    Math.floor(endCanvas[0]),
    Math.floor(endCanvas[1]),
  ];

  // Bresenham直线算法
  const pixels = this._bresenhamLine(
    startPixel[0],
    startPixel[1],
    endPixel[0],
    endPixel[1]
  );

  // 采样灰度值
  const values: number[] = [];
  const coordinates: Array<{ x: number; y: number }> = [];

  for (const pixel of pixels) {
    const { x, y } = pixel;

    // 边界检查
    if (x < 0 || x >= width || y < 0 || y >= height) {
      continue;
    }

    // ✅ 计算像素索引（行优先）
    const index = y * width + x;
    const value = pixelData[index];

    values.push(value);
    coordinates.push({ x, y });
  }

  return {
    values,
    coordinates,
    count: values.length,
  };
}

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🔑 关键技术点

1. Cornerstone3D 图像访问架构

graph TB
A[Viewport] -->|getCurrentImageId| B[imageId]
B -->|cornerstone.cache.getImage| C[Image对象]
C -->|getPixelData| D[像素数组]
C -->|width, height| E[图像尺寸]

2. 坐标系转换

graph LR
A[世界坐标<br/>Point3] -->|viewport.worldToCanvas| B[Canvas坐标<br/>Point2]
B -->|直接对应| C[像素坐标<br/>x,y]
C -->|y*width+x| D[像素索引]

3. 正确的API对照表

错误用法 ❌	正确用法 ✅	说明
viewport.getImageData()	cornerstone.cache.getImage(imageId)	获取图像对象
imageData.getScalarData()	image.getPixelData()	获取像素数组
imageData.getDimensions()	image.width, image.height	获取尺寸
手动计算世界坐标→像素坐标	viewport.worldToCanvas()	坐标转换

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📊 修复前后对比

修复前（❌ 错误流程）

sequenceDiagram
participant User as 用户
participant Tool as LineGrayscaleTool
participant VP as Viewport

User->>Tool: 拖拽端点
Tool->>Tool: _mouseDragModifyCallback
Tool->>Tool: _updateCachedStats
Tool->>VP: viewport.getImageData() ❌
VP-->>Tool: undefined/错误对象
Tool->>Tool: imageData.getScalarData() ❌
Note over Tool: TypeError抛出
Tool--xUser: 功能失败

修复后（✅ 正确流程）

sequenceDiagram
participant User as 用户
participant Tool as LineGrayscaleTool
participant VP as Viewport
participant Cache as Cornerstone Cache

User->>Tool: 拖拽端点
Tool->>Tool: _mouseDragModifyCallback
Tool->>Tool: _updateCachedStats
Tool->>VP: getCurrentImageId()
VP-->>Tool: imageId
Tool->>Cache: cornerstone.cache.getImage(imageId) ✅
Cache-->>Tool: Image对象
Tool->>Tool: image.getPixelData() ✅
Tool->>Tool: _samplePixelsAlongLine
Tool->>Tool: _calculateGrayscaleStats
Tool->>Tool: 更新cachedStats
Tool-->>User: 显示统计结果

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🧪 测试方案

测试1：基本功能测试

1. 点击"直线灰度"按钮
2. 验证直线自动出现在视图中心
3. 拖拽任意端点
4. 验证：无错误，统计值实时更新

测试2：边界情况测试

1. 拖拽端点到图像边界外
2. 验证：边界检查生效，不会读取越界像素

测试3：多图像切换测试

1. 切换到不同图像
2. 使用直线灰度工具
3. 验证：每张图像的统计值正确

测试4：数值准确性测试

1. 在已知灰度区域画直线
2. 验证：平均值、最小值、最大值符合预期

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📝 修复检查清单

• 导入 import * as cornerstone from '@cornerstonejs/core'
• 修改 _updateCachedStats 方法使用 cornerstone.cache.getImage()
• 修改 _samplePixelsAlongLine 方法参数从 imageData 改为 image
• 修改像素数据访问从 getScalarData() 改为 getPixelData()
• 修改尺寸获取从 getDimensions() 改为 image.width/height
• 修改坐标转换使用 viewport.worldToCanvas()
• 移除错误的 spacing 和 origin 计算
• 测试拖拽端点功能
• 测试统计值计算准确性
• 更新技术文档

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🎯 预期结果

修复后，用户应该能够：

1. ✅ 顺畅拖拽直线端点，无运行时错误
2. ✅ 实时看到灰度统计值更新（平均、最小、最大）
3. ✅ 查看直线长度（mm）
4. ✅ 查看采样点数量

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📚 参考资料

1. Cornerstone3D 缓存系统文档
   https://www.cornerstonejs.org/docs/concepts/cornerstone-core/cache

2. 项目内正确实现示例
   DicomOverlayTool.ts:80

3. 原设计文档
   docs/实现/直线灰度测量功能设计.md

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文档版本：1.0
创建日期：2025-12-10
最后更新：2025-12-10
状态：待实施