VTK 圖形進階_vtkPolyData數據生成與顯示

1.VTK圖像處理引言

圖像數據的應用非常廣泛，最貼近日常生活的應用是3D游戲，其中每個角色的模型、場景等都是圖形數據。當然，游戲僅僅是圖像數據的一個應用點。圖形在CAD（計算機輔助設計）、影視、醫學、地質、氣象數據建模等領域中均有着廣泛的應用。vtkPolyData是VTK中常用的數據結構之一，可以表示小到一個點、一條線，達到一個模型、一個場景等。

2.vtkPolyData數據生成與顯示

之前也曾說過，在這里只是簡單的回顧，更重要滴在於深入地理解。

VTKPolyData主要由幾何結構數據、拓撲結構數據、屬性數據組成。

幾何結構數據：組成模型的點集；

拓撲結構數據：這些點根據一定的連接關系組成的單元數據；表明集合點集之間的拓撲關系

屬性數據：與幾何結構數據和拓撲結構數據相關聯，屬性數據可以是標量、向量或者張量。

例如，可以為其中的每個點定義曲率屬性數據，也可以為其中的每一個單元定義一個法向量屬性數據。在VTKPolyData可視化中會利用這些屬性數據直接或者間接計算單元或點的顏色。

實例如下：

#include <vtkAutoInit.h>
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);  3  
#include <vtkSmartPointer.h>
#include <vtkConeSource.h>
#include <vtkPolyData.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkRenderer.h>
#include <vtkRenderWindow.h>
#include <vtkRenderWindowInteractor.h>
 
int main() 14 { 15     vtkSmartPointer<vtkConeSource> coneSource =
        vtkSmartPointer<vtkConeSource>::New(); 17     coneSource->Update(); 18  
    vtkSmartPointer<vtkPolyData> polyData =
        vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New(); 21     polyData = coneSource->GetOutput(); 22     int nPoints = polyData->GetNumberOfPoints(); 23     int nCells = polyData->GetNumberOfCells(); 24     std::cout << "幾何數據(點數)：" << nPoints << std::endl; 25     std::cout << "拓撲數據(單元)：" << nCells << std::endl; 26  
    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> mapper =
        vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New(); 29     mapper->SetInputData(polyData); 30  
    vtkSmartPointer<vtkActor>  actor =
        vtkSmartPointer<vtkActor>::New(); 33     actor->SetMapper(mapper); 34  
    vtkSmartPointer<vtkRenderer> render =
        vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New(); 37     render->AddActor(actor); 38     render->SetBackground(10, 0, 0); 39  
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New(); 42     rw->AddRenderer(render); 43     rw->SetSize(640, 480); 44     rw->SetWindowName("PolyData Structure Learning"); 45     rw->Render(); 46  
    vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =
        vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New(); 49     rwi->SetRenderWindow(rw); 50     rwi->Initialize(); 51     rwi->Start(); 52  
    return 0; 54 }

上述代碼中，

VTKConeSource類定義了一個錐形圖形數據，其輸出為VTKPolyData類型數據。VTKPolyData的成員函數GetNumberOfPoints()和GetNumberOfCells()分別用來獲取圖形數據的點數和單元數目。

接下來是定義一個圖形數據的渲染管線，包括VTKPolyDataMapper()、vtkActor()、VTKRender()、vtkRenderWindow()和vtkRenderWindowInteractor()。這個渲染流程和圖像渲染管線基本一致。需要注意的是，對於VTKPolyData類型數據的渲染管線，需要定義vtkPolyDataMapper對象，用於接受VTKPolyData圖形數據以實現圖像數據到渲染圖元的轉換。

程序的顯示結果如下所示：

從結果可以看出，該椎體是由7個空間點構成了7個單元的數據組成。這里也僅僅定義了一個空間的椎體，並未給點或者單元數據設置屬性信息。